НедостатЬк эпитаксиальных пленок заключается в сравнительно высокой стоимости изготовления и обработки подложки. Необходимая для образования ЦМД одноосная анизотропия возникает в процессе технологии изготовления пленок и обусловлена механическими напряжениями, которые появляются из-за неполного соответствия постоянных решетки подложки и эпитаксиального слоя, а также вследствие влияния небольших примесей свинца или висмута, которые попадают в пленку из расплава.

Для подавления твердых ЦМД (см. § 1.10) принимают специальные технологические меры, направленные на создание. определенной структуры доменной стенки: ионное внедрение или покрытие поверхности пленки феррита-граната тонкой пленкой пермаллоя. При ионной имплантации вследствие бомбардировки пленки ионами с высокой энергией на ее поверхности образуется замыкающий магнитный слой толщиной меньше 1 мкм, намагниченность которого вследствие возникающих механических напряжений направлена перпендикулярно намагниченности ЦМД и лежит в плоскости пленки, т. е. доменная стенка будет содержать только две ВБЛ. Наиболее простым способом подавления твердых ЦМД является отжиг пленок в инертной среде при 1100° С.

Изменяя состав редкоземельных элементов в ферритах-гранатах, получают класс материалов, обладающих широким диапазоном параметров, необходимых для построения разнообразных ЦМД-устройств. Широкое применение получили ферриты-гранаты на основе (EuY)3(GaFe)50i2 с диаметром домена порядка 4 мкм я высоким значением качества материала -3, обладающие, однако, невысокой подвижностью Цгр-0,021 м/{А-с).

Насущной задачей является синтезирование многокомпонентных гранатов с повышенными динамическими свойствами. Поскольку эти материалы состоят из нескольких подрешеток, то определенный подбор компонентов состава позволяет за счет спин-орбитальных взаимодействий увеличить гиромагнитное отношение у, что приводит к возрастанию предельной скорости доменной границы [см. (1.177)]. Так, в некоторых европиевых гранатах у возрастает по сравнению с гиромагнитным отношением электрона [см. (1.2)] примерно в 30 раз. Перспективными являются ферриты-гранаты на основе (ЕгЕи)з(СаРе)5012, (ErGd)3(GaFe)50i2, (EuGd)3(GaFe)50,2, (ErEu)3(GaAIFe)50i2 с высокими динамическими свойствами.

Не менее важной характеристикой является термостабильность свойств ферритов-гранатов. Наиболее термостабильны смешанные ферриты на основе (YSm)3(CaGeFe)50i2, у которых при изменении температуры от -20 до -f 100°С h уменьшается практически линейно от 19 до 9 кА/м.

Аморфные магнитные пленки сплавов переходных металлов с редкоземельными металлами типа Gd-Co и Gd-Fe являются сравнительно новыми перспективными доменосодержащими материалами с диаметром ЦМД меньше 1 мкм, что позволяет повысить плотность записи информации до 10 бит/см. Их отличают также

простота изготовления, относительно низкая стоимость, поскольку свойства аморфных материалов в отличие от эпитаксиальных пленок слабо зависят от материала и качества подложки.

Магнитоупорядоченные интерметаллические пленки GdCos и GdFe2 обеспечивают существование устойчивых ЦМД при определенном соотнониении между компонентами состава, определенной толщине пленки и соответствующих условиях выращивания. Пленки производят чаще всего методом радиочастотного распыления на подложки из стекла или электролитическим" осаждением на подложки из меди. Перпендикулярная анизотропия создается условиями роста за счет определенной ориентации части магнитных моментов Со или Ре в пленках GdCos или GdFe2, хотя до конца механизм возникновения одноосности в аморфных пленках не ясен. Бинарные аморфные сплавы Gd-Co обладают следующими характеристиками: константа анизотропии Яд = 10*-=-7-10* Дж/м намагниченность насыщения /s=8-80 кА/м, фактор качества =1-10.

Эти материалы отличает сравнительно небольшое значение коэрцитивной силы Яс<790 А/м, что весьма важно для ЦМД-устройств, ибо повышает их быстродействие. Коэрцитивную силу Не можно уменьшить примерно на порядок отжигом или ионной бомбардировкой.

Недостаток бинарных пленок заключается в их низкой термостабильности. Термостабильность аморфных пленок повышают введением в бинарный состав немагнитных материалов (Мо, Аи, Си). В пленках Gd-Co-Mo (9-16% Мо) толщиной около 2 мкм, обладающих намагниченностью насыщения, составляющей примерно 40- 80 кА/м, существуют ЦМД диаметром Порядка 2 мкм. Наиболее перспективными являются термостабильные пленки (Gd9,5Co9o,5)82Moi8 С диамстром ЦМД около 0,5 мкм, отличающиеся также пониженным значением коэрцитивной силы. Существенный недостаток аморфных пленок состоит в их сравнительно низком электрическом сопротивлении.

Гексагональные ферриты со структурными формулами BaFei20i9, PbAl4Fe80i2, BaAl4Fe80i2 характеризуются высокой намагниченностью насыщения (около 300 кА/м), высоким фактором качества (~5) и обеспечивают получение субмикронных ЦМД, но их низкая подвижность, составляющая примерно Ю"* м2/(А-с), ограничивает область применения этих материалов.

§ 2.23. Материалы для магнитооптических устройств

Пригодность магнитных материалов для создания на их основе магнитооптических устройств зависит от совокупности магнитооптических свойств.

Магнитооптические свойства оценивают по магнитооптической активности в диапазоне оптических волн с учетом возможной их анизотропии.

Магнитооптическую активность характеризуют с помощью угла удельного фарадеевского вращения Вр-({>рМ{ см. § 1.15) и коэф-4)ициента поглощения

a= Lln/o „ (2.37)

где d -толщина образца; Iq, h - соответственно интенсивности падающего и прошедшего кристалл света.

Иногда удобно использовать понятие коэффициента оптической добротности

С>=2вр/а. (2.38)

Анизотропия оптических свойств проявляется в наличии двойного лучепреломления с коэффициентом v и в различии скоростей распространения света вдоль различных кристаллографических •осей. В оптически изотропных магнитных материалах двулучепре-ломление отсутствует, и угол фарадеевского вращения

<Dp=bpd. (2.39)

Для анизотропных материалов справедливо выражение

cp=2evsinj. (2.40)

В анизотропных материалах существуют направления, называемые оптическими осями, вдоль которых световая волна распространяется без двулучепреломления. В этом случае

(Dp=bpd cos V., (2.41)

где V, - угол между оптической осью кристалла и вектором намагниченности.

Оптические свойства материала наиболее полно оценивают по магнитооптическим спектрам, т. е. по зависимости любого параметра магнитооптических эффектов от длины волны падающего света %. Для магнитооптических материалов принято использовать зависимости а, Qf, от Я. Из рис. 2.59, на котором показан спектр ортоферрита YFeOs, видно, что при Я>1,35 мкм материал оптически высокопрозрачен, поскольку оптическое поглощение практически отсутствует. На частотах, соответствующих Я,1=0,62 мкм и Л2=0,84 мкм, наблюдаются минимумы поглощения - так называемые окна прозрачности. Такая картина обусловлена электронной структурой материала и процессами, происходящими при воздействии электромагнитной волны. Для металлических материалов магнитооптические свойства определяются межзонным поглощением света и внутризонным ускорением свободных носителей тока. Для магнитодиэлектриков (ферритов-гранатов, ортоферритов, гексафер-ритов), как отмечалось ранее, магнитооптические спектры связаны с эффектом Зеемана и с изменением силы оптических переходов между энергетическими уровнями. Вследствие квантовомеханических правил отбрра переходы электронов на возбужденные уровни