Родионова Анастасия Алексеевна - аспирант.
Ул. Коммунаров, д. 28, Елец 399770
Anastasiia A. Rodionova - Postgraduate Student.
28 Kommunarov Str., Yelets 399770
Филиппов Владимир Владимирович, доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой физики и биомедицинской техники, Липецкий государственный технический университет; профессор кафедры математики и физики, Липецкий государственный педагогический университет имени П. П. Семенова-Тянь-Шанского.
Ул. Московская, д. 30, Липецк 398055; ул. Ленина, д. 42, Липецк 398020
Vladimir V. Filippov - Doctor of Sciences (Physics and Mathematics), Professor, Head of the Department of Physics and Biomedical Engineering, Lipetsk State Technical University; Professor of the Department of Mathematics and Physics, Lipetsk State Pedagogical University, named after P.P. Semenov-Tyan-Shansky.
30 Moskovskaya Str., Lipetsk 398055; 42 Lenina Str., Lipetsk 398020
Кузьменко Александр Павлович - доктор физико-математических наук, профессор, главный научный сотрудник Регионального центра нанотехнологий.
Ул. 50 лет Октября, д. 94, Курск 305040
Aleksander P. Kuzmenko - Doctor of Sciences (Physics and Mathematics), Professor, Chief Researcher of the Regional Center for Nanotechnology.
50 Let Octyabrya Str. 94, Kursk, 305040
Колпаков Артем Игоревич - аспирант.
Ул. 50 лет Октября, д. 94, Курск 305040
Artem Ig. Kolpakov - Postgraduate Student.
50 Let Octyabrya Str. 94, Kursk, 305040
Родионов Владимир Викторович - кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Регионального центра нанотехнологий.
Ул. 50 лет Октября, д. 94, Курск 305040
Vladimir V. Rodionov - Candidate of Science (Physics and Mathematics), Senior Researcher of the Regional Center of Nanotechnology.
50 Let Octyabrya Str. 94, Kursk, 305040
Сапрыкин Иван Сергеевич - студент кафедры нанотехнологий, микроэлектроники, общей и прикладной физики.
Ул. 50 лет Октября, д. 94, Курск 305040
Ivan S. Saprykin - Student of the Department of Nanotechnology, Microelectronics, General and Applied Physics.
50 Let Octyabrya Str. 94, Kursk, 305040
Паньков Александр Дмитриевич - студент кафедры нанотехнологий, микроэлектроники, общей и прикладной физики.
Ул. 50 лет Октября, д. 94, Курск 305040
Aleksandr D. Pankov - Student of the Department of Nanotechnology, Microelectronics, General and Applied Physics.
50 Let Octyabrya Str. 94, Kursk, 305040
Цель. Установить взаимосвязь между морфологическими параметрами никелевых нанопленок на подложках GaAs и их магнитными характеристиками, а также определить влияние механизма нанопленок роста на формирование доменных структур.
Методы. Изучаемые никелевые нанопленки синтезированы методом магнетронного распыления на подложки GaAs в аргоновой среде. Для изучения эволюции свойств нанопленок Ni была создана серия образцов с различными толщинами от 5 нм до 100 нм. Исследование морфологии поверхности проводилось с помощью магнитно-силовой микроскопии в полуконтактном режиме. На основе полученных трехмерных изображений выполнялся количественный анализ, включавший расчет средней арифметической (Ra) и среднеквадратичной (Rq) шероховатости, статистическую обработку распределений размеров структур, определение фрактальной размерности. Кристаллическая структура пленок изучалась методом рентгеновской дифрактометрии в геометрии Брэгга – Брентано. Анализ дифрактограмм для установления фазового состава, определение размера областей когерентности в приближении Шеррера, оценка степени текстурированности материала. Проведены магнитометрические измерения и определены коэрцитивная сила (Hc) и эффективная магнитная анизотропия (Keff).
Результаты. Установлено, что преимущественный рост пленки реализуется по механизму Вольмера – Вебера. При толщинах 40–50 нм поверхность никелевой магнетронной нанопленки сохраняет шероховатость, формируется лабиринтная доменная структура в форме отдельных островков. Для пленки с толщиной 75 нм возрастает однородность структуры и снижается разброс размеров доменов. При толщине 100 нм фиксируется укрупнение доменных областей и уменьшение шероховатости. Расчеты Keff и Hc показали их взаимосвязь и рост магнитной жесткости при увеличении толщины.
Заключение. Размер доменов линейно зависит от толщины нанопленок. С ростом толщины никелевой магнетронной нанопленки повышается магнитная жесткость доменной структуры.
Purpose. To establish the relationship between the morphological parameters of Nickel nanofilms on GaAs substrates and their magnetic characteristics, and to determine the influence of the nanofilm growth mechanism on the formation of domain structures.
Methods. The Nickel nanofilms under study were synthesized by magnetron sputtering on GaAs substrates in an argon atmosphere. To study the evolution of the Ni nanofilm properties, a series of samples with thicknesses ranging from 5 nm to 100 nm were created. Surface morphology was studied using magnetic force microscopy in tapping mode. Based on the obtained three-dimensional images, a quantitative analysis was performed, including calculation of the arithmetic mean (Ra) and root-mean-square (Rq) roughness, statistical processing of structure size distributions, and determination of fractal dimensions. The crystalline structure of the films was studied using X-ray diffraction in BraggBrentano geometry. Analysis of diffraction patterns was used to establish the phase composition, determine the size of coherence regions using the Scherrer approximation, and assess the degree of texture of the material. Magnetometric measurements were performed, and the coercivity (Hc) and effective magnetic anisotropy (Keff) were determined.
Results. It was established that the film grows predominantly via the Volmer-Weber mechanism. At thicknesses of 40– 50 nm, the surface of the Nickel magnetron nanofilm retains its roughness, forming a labyrinthine domain structure in the form of individual islands. For a film thickness of 75 nm, the structural homogeneity increases and the spread of domain sizes decreases. At a thickness of 100 nm, an increase in domain size and a decrease in roughness are observed. Calculations of Keff and Hc showed their interrelationship and an increase in magnetic hardness with increasing thickness.
Conclusions. Domain size is linearly dependent on the nanofilm thickness. As the thickness of the Nickel magnetron nanofilm increases, the magnetic hardness of the domain structure increases.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.