Магнитно-силовая микроскопия микро- и нанообъектов в присутствии внешнего поля.

Отдел химической физики, лаборатория физики и химии поверхности.
Научный руководитель: д.ф.-м.н. Бухараев А.А.

С помощью  магнитно-силового микроскопа (МСМ) исследована in-situ  трансформация доменной структуры в отдельных ферромагнитных микропроволоках под действием  внешнего магнитного поля. Визуализирован процесс перехода от «полосатой» доменной структуры, обусловленной периодически  расположенными доменами с противоположной намагниченностью, к однородной намагниченности [1-5].

На подложках из углерода и диоксида кремния получены пленочные планарные периодические структуры из отдельных ферромагнитных металлических частиц Со и Ni  прямоугольной формы микронных размеров  толщиной от 30 до 200 нм и с соотношением  длины к  ширине от 10:1 до 1:1. С помощью МСМ со встроенным в него магнитом  in-situ исследовано перемагничивание внешним магнитным полем таких металлических частиц  в зависимости от их  размеров и формы, а также направления внешнего поля. В частности, показано, что в микропроволоках Сo с соотношением отношением длины к  ширине  10:1  в отсутствие внешнего магнитного поля наблюдается «полосатая» доменная структура (stripe domain structure), обусловленная периодически  расположенными доменами с противоположной намагниченностью.   С ростом внешнего  магнитного поля за счет движения доменных стенок внутри микропроволоки наблюдается переход от «полосатой» к однородной намагниченности. Такие объекты представляют интерес с точки зрения их магнеторезистивных свойств. Величина поля, при которой формируется однородная намагниченность, зависит от направления внешнего поля, размеров и формы микрочастиц.

Выполнено компьютерное моделирования МСМ-изображений, которое помогло расшифровать структуру намагниченности в микропроволоках во внешних магнитных полях

Рис. 1. a) МСМ-изображения от микропроволоки размером 20х2 мкм и толщиной 80 нм  при различных направлениях внешнего магнитного поля (направление поля показано стрелками). b) соответствующие этим  изображениям  распределения намагниченности внутри микропроволоки.

Публикации:

1. D.V. Ovchinnikov, A.A. Bukharaev, P.A. Borodin, D.A. Biziaev  In situ MFM investigation of magnetization reversal in Co patterned microstructures // Phys. Low-Dim. Struct., v. 3/4 , p. 103-108, 2001.
2. D. V. Ovchinnikov, A. A. Bukharaev, P. A. Borodin “Observation of domain wall motion in Co planar microstructures wityh MFM”  Abstract Book of Workshop on Nanostructural Magnetic Materials and their Applications Gebze/ Turkey, September 3-7, 2001 p.6.
3. D. V. Ovchinnikov, A. A. Bukharaev, P. A. Borodin "Determination of Micromagnetic Structure of Ferromagnetic Patterns on The Basis of Experimental MFM-images and Computer Simulation" Proceeding of International Wprkshop “Scanning Probe Microscopy –2002” Nizhny Novgorod, Febrary  March 3-6. p.37-39, 2002.
4.D.V. Ovchinnikov, A.A. Bukharaev, P.A. Borodin, D.A. Biziaev  In situ MFM investigation of magnetization reversal in Co patterned microstructures // Proceeding of International Wprkshop “Scanning Probe Microscopy –2001” Nizhny Novgorod, Febrary 26 – March 1. p.46-48, 2001.
5.Д.В. Овчинников, А.А. Бухараев Компьютерное моделирование МСМ-изображений в рамках статической модели распределения намагниченности и диполь-дипольного взаимодействия // Журнал технической физики, 2001, т.71, вып.8, стр. 85-91.