SISTEMI “EXCHANGE –SPRING”

Presentazione sul tema: "SISTEMI “EXCHANGE –SPRING”"— Transcript della presentazione:

1 SISTEMI “EXCHANGE –SPRING”
CNR-IMEM SISTEMI “EXCHANGE –SPRING” MICROMAGNETI SENSORI-ATTUATORI MAGNETOSTRITTIVI Luigi Pareti 4/3

2 Presentazione Unità U5 CNR - IMEM Responsabile: Luigi Pareti
Ricercatori: Franca Albertini Fulvio Bolzoni Riccardo Cabassi Antonio Paoluzi Giancarlo Salviati Giuseppe Turilli Giovane ricercatrice: Francesca Casoli Assegnista: Raffaele Pellicelli

3 Attività T4 - film e multistrati
Sistemi “exchange-spring” micromagneti sensori-attuatori magnetostrittivi  Attività U5: micromagneti unità base hard/soft da replicare nei multistrati Tecniche: crescita mediante sputtering caratterizzazione magnetica magnetometria (VSM, AGFM, SQUID), analisi termomagnetica, misure di magnetotrasporto

4 Attività svolta Ricerca bibliografica Modifiche sputtering
riscaldamento substrato trattamenti termici fase hard scelta dei materiali Modifiche sputtering porta-substrati riscaldabile crescite a T elevata, trattamenti in situ (RT - 450° C) movimentazione substrato migliore controllo velocità di oscillazione, maggiore versatilità (A1-xBx/C), migliore riproducibilità

5 Multistrati con anisotropia magnetica perpendicolare
influenza delle caratteristiche di crescita in multistrati Co/Au spessori degli strati, numero di ripetizioni, trattamenti termici, pressione di sputtering: Casoli et al., Scripta Mater. 48, 955 (2003) costante di anisotropia da magnetometria e microscopia a forza magnetica: Donzelli et al., J. Appl. Phys. 93, 9908 (2003)

6 Obiettivi Strati hard con anisotropia perpendicolare
crescita su substrati riscaldati FePt (T  450° C): su Si(100) con ossido nativo crescita epitassiale su MgO(100) [K=4106 J/m3, 0HC=4 T in Shima et al., Appl. Phys. Lett. 81, 1050 (2002)] CoCrPt (T  200 °C): su Si e quarzo, underlayer opportuni [K=2 105 J/m3, 0HC=0.35 T in Shimatsu et al., J. Magn. Magn. Mater. 235, 273 (2002)] Bistrati “exchange-coupled” strato hard: FePt, CoCrPt strato soft: Fe, NiFe, Co

7 Anisotropia perpendicolare e accoppiamento tra strati in funzione di:
spessori degli strati, caratteristiche di crescita, caratteristiche microstrutturali, tipo di materiali Verifica del diagramma di fase magnetica secondo il modello proposto da U1 Multistrati “exchange-coupled” da ottenere replicando i bistrati

8 Apparato di sputtering RF
TARGET SUBSTRATO C B LOAD-LOCK A Pressione base Pressione di Ar Potenza Substrati (RT-450° C) Target 210-8 mbar 6 10-1 mbar 0 – 500 W Si(100) + ossido nativo, MgO(100) Co, Ni, Fe, Pt, Au, Ag, Cu, Al, Cr, Ni80Fe20, Co78Cr22

9 Tecniche sperimentali
Magnetometria AGFM (gradiente alternato di campo) RT, sens.=10-7 emu, 0Hmax=2 T SQUID 2-800 K, sens.=10-8 emu, 0Hmax=5.5 T VSM 77 K – RT, sens.=10-4 emu, 0Hmax=2 T 3 K – RT, sens.=10-5 emu, 0Hmax=12 T Analisi termomagnetica suscettività AC RT – 1200 K, 0H=0 – 0.5 mT 1 emu=10-3 Am2

10 Misure di magnetotrasporto AC/DC
tecnica van der Pauw, effetto Hall 3 K – RT, 0Hmax=12 T Dicroismo magnetico circolare di raggi X – XMCD elemental selectivity high sensitivity magnetic microscopy