Збірник наукових праць Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
Рік 2025 Том 23, Випуск 3
Завантажити повну версію статті (PDF, Англійською / In English) Open Access

O. I. MOKHONKO1, Yu. M. SHABELNYK2, Yu. O. KOLESNICHENKO3, D. I. SALTYKOV4, I. I. SLYUSARENKO1, S. V. HAKHOVYCH1, Yu. O. SHKURDODA2, L. V. DEKHTYARUK1, and A. M. CHORNOUS2

1Taras Shevchenko National University of Kyiv, 64/13, Volodymyrska Str., UA-01601 Kyiv, Ukraine
2Sumy State University, 116, Kharkivska Str., UA-40007 Sumy, Ukraine
3Institute for Low Temperature Physics and Engineering, N.A.S. of Ukraine, 47, Nauky Ave., UA-61103 Kharkiv, Ukraine
4A. S. Makarenko Sumy State Pedagogical University, 87, Romenska Str., UA-40002 Sumy, Ukraine

Size Effects in 'Symmetric' Magnetically Ordered Three-Layer Films

619–632 (2025)

PACS numbers: 72.25.Mk, 73.40.Jn, 73.61.At, 75.47.De, 75.47.Np, 81.40.Rs, 85.70.Kh

Надійшла 13 грудня 2024 р.

Розмірні ефекти в магнеторезистивних властивостях магнетовпорядкованих «симетричних» сандвічів Fe0,8Ni0,2/Cu/Fe0,8Ni0,2/S, одержаних методом пошарової конденсації металу з подальшим термічним обробленням у діяпазоні температур (3–5)×102 К, було досліджено експериментально та теоретично з використанням узагальнених формул Дьєні [1, 2]. За малих (великих) значень товщини покривного магнетного шару порівняно із загальною товщиною міжфазних поверхонь немагнетного прошарку та базового магнетного шару числове значення коефіцієнта магнетоопору δ є незначним через шунтування опору покривного шару опором базового магнетного шару, немагнетного шару та міжфазних поверхонь (шунтування опору базового шару, немагнетного прошарку та міжфазних поверхонь опором покривного магнетного шару). За відсутности ефекту шунтування, тобто коли товщина покривного магнетного шару збігається з товщиною інтерфейсів, проміжного шару й основного магнетного шару, значення δ у «симетричній» тришаровій плівці набуває свого максимального значення. У разі збільшення товщини немагнетного шару (товщини інтерфейсу між основним магнетним шаром і спейсером), за умови, що товщина магнетного шару металу та внутрішніх інтерфейсів (товщина магнетного шару металу, спейсера й інтерфейсу між перекривальним магнетним шаром і проміжним шаром) не змінюються, відношення магнетоопору монотонно зменшується зі збільшенням товщини спейсера (внутрішнього інтерфейсу) через збільшення ймовірности розсіяння основних носіїв заряду в їхніх об'ємах, що приводить до зменшення взаємочину між магнетними шарами за рахунок спін-поляризованих носіїв заряду й, як наслідок, до зменшення відношення магнетоопору в «симетричному» магнетовпорядкованому сандвічі.

КЛЮЧОВІ СЛОВА: магнетовпорядкований «симетричний» сандвіч, ефект гігантського магнетоопору, коефіцієнт магнетоопору, узагальнена формула Дьєні, ефект шунтування, інтерфейси, базовий і покривний магнетні шари, проміжний шар

Цитування:
O. I. Mokhonko, Yu. M. Shabelnyk, Yu. O. Kolesnichenko, D. I. Saltykov, I. I. Slyusarenko, S. V. Hakhovych, Yu. O. Shkurdoda, L. V. Dekhtyaruk, and A. M. Chornous, Size Effects in 'Symmetric' Magnetically Ordered Three-Layer Films, Nanosistemi, Nanomateriali, Nanotehnologii, 23, No. 3: 619–632 (2025); https://doi.org/10.15407/nnn.23.03.0619

Фінансування / Подяки:
The work was supported by the grant of the Ministry of Education and Science of Ukraine for 2022–2024 (No. 0122U000785), the WPI fellowships program for Ukrainian researchers (2023/2024), and funded by the IEEE Magnetics Society (STCU Project No. 9918).

ЛІТЕРАТУРА
  1. B. Dieny, P. Humbert, V. S. Speriosu, S. Metin, B. A. Gurney, P. Baumgart, and H. Lefakis, Phys. Rev. B, 45, No. 2: 806 (1992); https://doi.org/10.1103/PhysRevB.45.806
  2. V. S. Speriosu, B. Dieny, P. Humbert, B. A. Gurney, and H. Lefakis, Phys. Rev. B, 44, No. 10: 5358 (1991); https://doi.org/10.1103/PhysRevB.44.5358
  3. I. Bakonyi and L. Péter, Prog. Mater. Sci., 55: 107 (2010); https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2009.07.001
  4. O. I. Tovstolytkin, M. O. Borovyy, V. V. Kurylyuk, and Yu. A. Kunyts'kyy, Fizychni Osnovy Spintroniky (Vinnytsya: Nilan-LTD: 2014) (in Ukrainian).
  5. Yu. O. Shkurdoda, A. M. Chornous, Yu. M. Shabelnyk, and V. B. Loboda, J. Magn. Magn. Mater., 443: 190 (2017); https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2017.07.078
  6. Igor Žutić, Jaroslav Fabian, and S. Das Sarma, Rev. Modern Phys., 76, No. 2: 323 (2004); https://doi.org/10.1103/RevModPhys.76.323
  7. V. H. Dorohan and F. V. Motsnyi, Ukr. J. Phys., 49, No. 12: 1174 (2004) (in Ukrainian).
  8. E. Y. Tsymbal and D. G. Pettifor, Perspectives of giant magnetoresistance. Solid State Physics (Ed. by H. Ehrenreich and F. Spaepen) (San Diego, CA: Academic Press: 2001).
  9. A. M. Pohorilyi, S. M. Riabchenko, and O. I. Tovstolytkin, Ukr. Fiz. Zh. Ohl-iady, 6, No. 1: 37 (2010) (in Ukrainian).
  10. D. I. Saltykov, Yu. O. Shkurdoda, and I. Yu. Protsenko, J. Nano- Electron. Phys., 10, No. 4: 04031 (2018); https://dx.doi.org/10.21272/jnep.10(4).04031
  11. G. Binasch, P. Grünberg, F. Saurenbach, and W. Zinn, Phys. Rev. B, 39, No. 7: 4828(R) (1989); https://doi.org/10.1103/PhysRevB.39.4828
  12. M. N. Baibich, J. M. Broto, A. Fert, F. Nguyen Van Dau, F. Petroff, P. Etienne, G. Creuzet, A. Friederich, and J. Chazelas, Phys. Rev. Lett., 61: 2472 (1988); https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.61.2472
  13. A. Chornous, L. Dekhtyaruk, M. Marszalek, and I. Protsenko, Cryst. Res. Technol., 41, No. 4: 388 (2006); https://doi.org/10.1002/crat.200510592
  14. R. Dimmich and F. Warkusz, Thin Solid Films, 102, No. 2: 103 (1983); https://doi.org/10.1016/0040-6090(83)90130-X
  15. F. Khater, Acta Physica Slovaca, 33, No. 1: 43 (1983); http://www.physics.sk/aps/pubs/1983/aps_1983_33_1_43.pdf
  16. Yu. O. Shkurdoda, L. V. Dekhtyaruk, A. G. Basov, A. M. Chornous, Yu. M. Shabelnyk, A. P. Kharchenko, and T. M. Shabelnyk, J. Magn. Magn. Mater., 477: 88 (2019); https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2019.01.040
  17. Yu. O. Shkurdoda, L. V. Dekhtyaruk, A. M. Chornous, A. G. Basov, and A. P. Kharchenko, Proc. Int. Conf. Nanomater.: Appl. Prop. (Sept. 14–19, 2016, Lviv) (Sumy: 2016), vol. 5, No. 2, p. 02MFPM03; https://doi.org/10.1109/NAP.2016.7757282
  18. L. V. Dekhtyaruk, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 30, No. 2: 219 (2008) (in Ukrainian).
  19. Yu. O. Shkurdoda, L. V. Dekhtyaruk, A. G. Basov, A. P. Kharchenko, A. M. Chornous, and Yu. M. Shabelnyk, Eur. Phys. J. B, 91: 300 (2018); https://doi.org/10.1140/epjb/e2018-90315-2
  20. L. V. Dekhtyaruk and Yu. A. Kolesnichenko, Fiz. Met. Metalloved., 75, No. 5: 21 (1993) (in Russian).
  21. L. V. Dekhtyaruk, I. M. Pazukha, S. I. Protsenko, and I. V. Cheshko, Phys. Solid State, 48, No. 10: 1831 (2006); https://doi.org/10.1134/S1063783406100015
  22. Yu. M. Shabelnyk, I. O. Shpetny, A. P. Kharchenko, L. V. Dekhtyaruk, A. M. Chornous, D. I. Saltykov, Yu. O. Shkurdoda, and V. I. Virchenko, Proc. Int. Conf. Nanomater.: Appl. Prop. (Sept. 5–11, 2021, Odesa) (Sumy: 2021), p. NMM07; https://doi.org/10.1109/NAP51885.2021.9568401
  23. Magnetoelectronics (Ed. by M. Johnson) (Elsevier–Academic Press: 2004).
  24. S. S. P. Parkin, Annu. Rev. Mater. Sci., 25: 357 (1995); https://doi.org/10.1146/annurev.ms.25.080195.002041