20.02.2009
На фото: На изображениях трансмиссионного электронного микроскопа (TEM) магнитные пленки из сплава никеля-железа-меди-молибдена и такие же пленки, проложенные слоями серебра. Рядом снимки, полученные с помощью дифракции электронов. Credit: Bonevich, NIST.
W.F. Egelhoff et al. 400-fold reduction in saturation field by interlayering. J. Appl. Phys. 105, 013921 (2009). Published online Jan. 13, 2009. DOI:10.1063/1.3058673
Ученые из NIST (the National Institute of Standards and Technology) выяснили, как можно повысить чувствительность магнитных датчиков. Если в магнитный "сэндвич" на тонких пленках (из сплава никель-железо-медь-молибден) внедрить слои из серебра, то его чувствительность увеличится в 400 раз. Датчики из такого материала можно использовать для обнаружения спрятанного оружия, проверки магнитных приборов и создания высокоэффективной памяти.
Работа таких датчиков основана на способности магнитных пленок быстро переключать направление намагниченности. Эффективность их работы определяется величиной параметра насыщения. Это значение накладываемого магнитного поля, при котором магнитная пленка полностью намагничивается в направлении поля. У более чувствительных датчиков эта величина меньше. В магнитных пленках на этот важный параметр влияют, в том числе, силы механического напряжения между атомами материала. Чем они больше, тем тяжелее намагнитить материал.
Металлические пленки выглядят, скорее, как беспорядочная мозаика зерен из микроскопических кристаллов, в отличие от цельного кристалла. Внутренние напряжения между атомами на границе двух зерен больше, поэтому мелкозернистые пленки подвержены большему внутреннему напряжению, чем пленки с крупными зернами. Напряжение пленки также увеличивается с ее толщиной, что осложняет использование востребованных толстых пленок с большой намагниченностью.
Когда ученые из NIST между слоями сплава никель-железо-медь-молибден толщиной в сто нанометров внедрили слои из серебра в сто нанометров – металла с другой кристаллической структурой, то напряжение магнитной пленки резко упало. Растягивающее напряжение - в 200 раз, а величина поля насыщения в 400 раз.
Хотя механизм этого явления полностью не понятен, руководитель исследования Уильям Игельхофф (William Egelhoff Jr.) полагает, что дополнительные слои серебра провоцируют рост в пленке более крупных зерен.
http://www.nist.gov/public_affairs/techbeat/tb2009_0127.htm#films
