| Численное исследование влияния размерных превращений на магнитные свойства гетероструктуры Co/Cu/Co | |
| Льготина Д. А.1, Прудников Павел Владимирович2 | |
| 1.1Омский государственный университет им.Ф.М. Достоевского, Омск, Россия | |
| Дата поступления 2025.03.12 | Аннотация. В данной статье представлено численное исследование влияния размерных характеристик гетероструктуры Co/Cu/Co на её магнитные свойства. Рассмотрено влияние толщины ферромагнитного слоя Co и толщины немагнитной прослойки Cu на коэрцитивную силу и критическую температуру. %Для анализа использованы численные методы Монте-Карло с применением алгоритма Метрополиса. Результаты показывают, что изменение толщины слоёв Co и Cu значительно влияют на магнитные свойства системы. Полученные данные могут быть полезны для разработки новых магнитных материалов и устройств на их основе. |
| Ключевые слова метод Монте-Карло, гетероструктуры, магнитые свойства | |
Библиография \bibitem{Jonker1950} Jonker G. H., Van Santen J. H. Ferromagnetic compounds of manganese with perovskite structure // Physica. 1950. V. 16 N. 3. P. 337--349. % doi:10.1016/0031-8914(50)90033-4 \bibitem{Rausch1999} Rausch T., Szczurek T., Schlesinger M. High frequency giant magnetoresistance in evaporated Co/Cu multilayers deposited on Si(111) and Si(100) // J. Appl. Phys. 1999. V. 85. P. 314--318. %https://doi.org/10.1063/1.369448 \bibitem{Bruno1995} Bruno P. Theory of interlayer magnetic coupling // Phys. Rev. B. 1995. V. 52. N. 1. P. 411--439. %doi:10.1103/physrevb.52.411 \bibitem{Qiu1992} Qiu Z.Q., Pearson J., Bader S.D. Oscillatory interlayer magnetic coupling of wedged Co/Cu/Co sandwiches grown on Cu(100) by molecular beam epitaxy // Phys. Rev. B. 1992. V. 46. N.13. P. 8659--8663. \bibitem{Egelhoff1992} Egelhoff W.F., Kief M.T. Antiferromagnetic coupling in Fe/Cu/Fe and Co/Cu/Co multilayers on Cu(111) // Phys. Rev. B. V. 45. N. 14. P. 7795--7804. %doi:10.1103/physrevb.45.7795 \bibitem{Halyapin2010} Халяпин Д.Л., Ким П.Д., Kim J., Турпанов И.А., Бетенькова А.Я., Бондаренко Г.В., Исаева Т.Н., Kim I. Влияние процессов сплавообразования в системе Co-Cu на магнитные и магниторезистивные свойства мультислойных пленок Co/Cu со сверхтонкими слоями Co, полученных методом магнетронного ионно-плазменного распыления // Физика твердого тела. 2010. Т.52. Вып.9. С. 1665--1674. \bibitem{Buznikov2021} Бузников Н.А., Курляндская Г.В. Магнитный импеданс периодических частично профилированных многослойных пленочных структур // Физика металлов и металловедение. 2021. T. 122. Вып. 8. С. 809--815. %DOI: 10.31857/S0015323021080040 \bibitem{Burkova2001} Буркова И.Н. Структура, магнитные и магниторезистивные свойства трехслойных пленок Co/Cu/Co. Дисс. на соиск. учен. степ. к.ф.-м.н. / М-во общего и проф. образования Рос. Федерации, Уссурийс. гос. пед. ин-т. Уссурийск, 2001. \bibitem{Chebotkevich2004} Чеботкевич Л.А., Огнев А.В., Грудин Б.Н. Структура и магнитная анизотропия пленок Co/Cu/Co // Физика твердого тела. 2004. Т. 46. Вып. 8. С. 1449--1454. \bibitem{Freitas2007} Freitas P.P., Ferreira R., Cardoso S., Cardoso F. Magnetoresistive sensors // J. Phys. Condens. Matter. 2007. V. 19. 165221. \bibitem{Ahn2020} Ahn E.C. 2D materials for spintronic devices // Npj 2D Materials and Applications. 2020. V. 4. N. 1. P. 17. %doi:10.1038/s41699-020-0152-0 \bibitem{Prudnikov2019} Prudnikov V.V., Prudnikov P.V., Mamonova M.V., Firstova M.M., Samoshilova A.A. Manifestation of aging in giant magnetoresistance of the Co/Cu/Co nanostructure // J. Phys. Commun. 2019. V. 3. 015002. \bibitem{Vaitkus2023} Vaitkus A., Merkys A., Sander T., Quirós M., Thiessen P.A., Bolton E.E., Gražulis S. A workflow for deriving chemical entities from crystallographic data and its application to the Crystallography Open Database // Journal of Cheminformatics. 2023. V. 15. N. 1. P. 123. \bibitem{Kittel1949} Kittel C. Physical Theory of Ferromagnetic Domains // Reviews of Modern Physics. 1949. V. 21. N. 4. P. 541--583. %doi:10.1103/revmodphys.21.541 \bibitem{Chertov1977} Чертов А.Г. Единицы физических величин. Учеб. пособие для вузов. М.: «Высш. школа». 1977. C. 287 с ил. \bibitem{Landau1978} Landau D.P., Binder K. Phase diagrams and multicritical behavior of a three-dimensional anisotropic Heisenberg antiferromagnet // Phys. Rev. B. 1978. V. 17. N. 5. P. 2328--2342. %https://doi.org/10.1103/PhysRevB.17.2328 \bibitem{Lgotinad2025} Льготина Д.А., Прудников П.В. Критические эффекты в гистерезисном поведении мультислойных гетероструктур // ЖЭТФ. 2025. T. 167. Вып. 4. С. 571--575. \bibitem{Chebotkevich2003} Чеботкевич Л.А., Воробьев Ю.Д., Самардак А.С., Огнев А.В. Влияние кристаллической структуры и межслоевой обменной связи на коэрцитивную силу Co/Cu/Co-пленок // Физика твердого тела. 2003. Т. 45. Вып. 5. C. 863--866. \bibitem{Charilaou2014} Charilaou M., Bordel C., Hellman F. Magnetization switching and inverted hysteresis in perpendicular antiferromagnetic superlattices // Appl. Phys. Lett. 2014. V. 104. N. 21. 212405. | |
Сведения о финансировании и благодарности Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ в рамках государственного задания Института катализа СО РАН (проект FWUR-2024-0039). | |
| Numerical study of dimensional transformation influence on Co/Cu/Co heterostructure magnetic properties | |
| Lgotina D. A.1, Prudnikov Pavel Vladimirovich2 | |
| 1.1Dostoevsky Omsk State University, Omsk, Russia | |
| Received 2025.03.12 | Abstract. This article presents a numerical study of the influence of the dimensional characteristics of the Co/Cu/Co heterostructure on its magnetic properties. The influence of the thickness of the ferromagnetic Co layer and the thickness of the non-magnetic Cu layer on the coercivity and the critical temperature is considered. Numerical Monte Carlo methods using the Metropolis algorithm have been used for the analysis. The results show that varying the thickness of the Co and Cu layers significantly affects the magnetic properties of the system. The data obtained can be useful for the design of new magnetic materials and devices based on them. |
| Keywords Monte Carlo, heterostructures, magnetic properties | |
References \bibitem{Jonker1950} Jonker G. H., Van Santen J. H. Ferromagnetic compounds of manganese with perovskite structure // Physica. 1950. V. 16 N. 3. P. 337--349. % doi:10.1016/0031-8914(50)90033-4 \bibitem{Rausch1999} Rausch T., Szczurek T., Schlesinger M. High frequency giant magnetoresistance in evaporated Co/Cu multilayers deposited on Si(111) and Si(100) // J. Appl. Phys. 1999. V. 85. P. 314--318. %https://doi.org/10.1063/1.369448 \bibitem{Bruno1995} Bruno P. Theory of interlayer magnetic coupling // Phys. Rev. B. 1995. V. 52. N. 1. P. 411--439. %doi:10.1103/physrevb.52.411 \bibitem{Qiu1992} Qiu Z.Q., Pearson J., Bader S.D. Oscillatory interlayer magnetic coupling of wedged Co/Cu/Co sandwiches grown on Cu(100) by molecular beam epitaxy // Phys. Rev. B. 1992. V. 46. N.13. P. 8659--8663. \bibitem{Egelhoff1992} Egelhoff W.F., Kief M.T. Antiferromagnetic coupling in Fe/Cu/Fe and Co/Cu/Co multilayers on Cu(111) // Phys. Rev. B. V. 45. N. 14. P. 7795--7804. %doi:10.1103/physrevb.45.7795 \bibitem{Halyapin2010} Халяпин Д.Л., Ким П.Д., Kim J., Турпанов И.А., Бетенькова А.Я., Бондаренко Г.В., Исаева Т.Н., Kim I. Влияние процессов сплавообразования в системе Co-Cu на магнитные и магниторезистивные свойства мультислойных пленок Co/Cu со сверхтонкими слоями Co, полученных методом магнетронного ионно-плазменного распыления // Физика твердого тела. 2010. Т.52. Вып.9. С. 1665--1674. \bibitem{Buznikov2021} Бузников Н.А., Курляндская Г.В. Магнитный импеданс периодических частично профилированных многослойных пленочных структур // Физика металлов и металловедение. 2021. T. 122. Вып. 8. С. 809--815. %DOI: 10.31857/S0015323021080040 \bibitem{Burkova2001} Буркова И.Н. Структура, магнитные и магниторезистивные свойства трехслойных пленок Co/Cu/Co. Дисс. на соиск. учен. степ. к.ф.-м.н. / М-во общего и проф. образования Рос. Федерации, Уссурийс. гос. пед. ин-т. Уссурийск, 2001. \bibitem{Chebotkevich2004} Чеботкевич Л.А., Огнев А.В., Грудин Б.Н. Структура и магнитная анизотропия пленок Co/Cu/Co // Физика твердого тела. 2004. Т. 46. Вып. 8. С. 1449--1454. \bibitem{Freitas2007} Freitas P.P., Ferreira R., Cardoso S., Cardoso F. Magnetoresistive sensors // J. Phys. Condens. Matter. 2007. V. 19. 165221. \bibitem{Ahn2020} Ahn E.C. 2D materials for spintronic devices // Npj 2D Materials and Applications. 2020. V. 4. N. 1. P. 17. %doi:10.1038/s41699-020-0152-0 \bibitem{Prudnikov2019} Prudnikov V.V., Prudnikov P.V., Mamonova M.V., Firstova M.M., Samoshilova A.A. Manifestation of aging in giant magnetoresistance of the Co/Cu/Co nanostructure // J. Phys. Commun. 2019. V. 3. 015002. \bibitem{Vaitkus2023} Vaitkus A., Merkys A., Sander T., Quirós M., Thiessen P.A., Bolton E.E., Gražulis S. A workflow for deriving chemical entities from crystallographic data and its application to the Crystallography Open Database // Journal of Cheminformatics. 2023. V. 15. N. 1. P. 123. \bibitem{Kittel1949} Kittel C. Physical Theory of Ferromagnetic Domains // Reviews of Modern Physics. 1949. V. 21. N. 4. P. 541--583. %doi:10.1103/revmodphys.21.541 \bibitem{Chertov1977} Чертов А.Г. Единицы физических величин. Учеб. пособие для вузов. М.: «Высш. школа». 1977. C. 287 с ил. \bibitem{Landau1978} Landau D.P., Binder K. Phase diagrams and multicritical behavior of a three-dimensional anisotropic Heisenberg antiferromagnet // Phys. Rev. B. 1978. V. 17. N. 5. P. 2328--2342. %https://doi.org/10.1103/PhysRevB.17.2328 \bibitem{Lgotinad2025} Льготина Д.А., Прудников П.В. Критические эффекты в гистерезисном поведении мультислойных гетероструктур // ЖЭТФ. 2025. T. 167. Вып. 4. С. 571--575. \bibitem{Chebotkevich2003} Чеботкевич Л.А., Воробьев Ю.Д., Самардак А.С., Огнев А.В. Влияние кристаллической структуры и межслоевой обменной связи на коэрцитивную силу Co/Cu/Co-пленок // Физика твердого тела. 2003. Т. 45. Вып. 5. C. 863--866. \bibitem{Charilaou2014} Charilaou M., Bordel C., Hellman F. Magnetization switching and inverted hysteresis in perpendicular antiferromagnetic superlattices // Appl. Phys. Lett. 2014. V. 104. N. 21. 212405. | |
Acknowledgements The work was carried out with the financial support of the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation within the framework of the state assignment of the Institute of Catalysis of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences (project FWUR-2024-0039) | |
| Сведения об авторах Льготина Д. А. 1.1 Прудников Павел Владимирович |
| About the authors Lgotina D. A. 1.1 Prudnikov Pavel Vladimirovich |
