[6, 7], весьма перспективные для применения в устройствах магнитной записи. В магнитном поведении таких сплавов проявляется так называемый компенсационный эффект, характерный для ферримагнетиков вообще [8, 9].

Компенсационный эффект заключается в том, что, когда сумма магнитных моментов атомов сорта Л и сумма магнитных моментов атомов сорта В равны друг другу, спонтанная намагниченность полностью исчезает. Важными факторами здесь являются концен-рации атомов А и В (химический состав сплава) и температура. Состав сплава и температура, при которых имеет место эффект компенсации, называют соответственно компенсирующим составом и температурой компенсации. Варьируя концентрации атомов вблизи компенсирующего состава, можно регулировать величину спонтанной намагниченности, в том числе делать ее достаточно малой. С другой стороны, если между магнитными моментами Л и В имеются существенные различия, то может возникнуть сильная наведенная магнитная анизотропия'. Важным обстоятельством при этом является формирование пузырьковой (bubble) доменной структуры в аморфных магнитных тонких пленках2.

Из сказанного ясно, что в аморфном состоянии, характеризующимся отсутствием упорядоченности в расположении атомов, может иметь место упорядоченное магнитное состояние, в котором магнитные моменты расположены более или менее параллельно. Это служит причиной возникновения в аморфном состоянии сильного спонтанного намагничивания, т. е. ферро- и ферримагнетизма.

5.3. ФЕРРОМАГНЕТИЗМ АМОРФНЫХ СПЛАВОВ (Fe, Со, N1) — МЕТАЛЛОИД

В предыдущем разделе было показано, что в аморфных веществах, так же как и в кристаллических, существует ферро- и ферримагнетизм. Магнитномягкие аморфные сплавы, составляющие предмет настоящей главы, представляют собой сплавы железа, кобальта иди никеля с другим металлом или металлоидом. Предполагается, что они являются простыми ферромагнетиками, типа показанного на рис. 5.1. Данный раздел посвящен рассмотрению спонтанного магнетизма как основного проявления магнетизма в этих веществах. Мы остановимся также на обсуждении температуры Кюри и некоторых других магнитных параметров.

Измеряя намагниченность вдоль оси в направлении длины аморфной ленты (в дальнейшем для краткости будем говорить просто «ось ленты»), можно наблюдать явление магнитного насыщения и петлю гистерезиса, точно такие же, как и в обычных кристаллических ферромагнетиках. Отсюда следует, что в аморфных металлических лентах внутренняя намагниченность разбита на части — магнитные домены. Предполагают, что намагничивание аморфных металлов происходит путем перемещения границ магнитных доменов и вращения вектора спонтанной намагниченности.

В начале процесса намагничивания величина намагниченности растет пропорционально напряженности внешнего магнитного поля, однако с увеличением поля намагниченность асимптотически стремится к некоторому предельному значению, так что и для аморфных ферромагнетиков выполняется асимптотический закон приближения к насыщению. Для магнитномягких аморфных металлических лент намагниченность насыщения достигается при весьма высоких значениях напряженности внешнего магнитного поля [во многих случаях эти значения составляют (8-^-80) 103 А/м]. Величина спонтанной намагниченности уменьшается с ростом температуры и в точке Кюри (Гс) становится равной нулю. При разработке магнитных материалов необходимо находить такие, у ко

тор'ых при высокой температуре Кюри величина спонтанной намагниченности Ms в области от О К До комнатных температур была бы довольно большой. При этом наиболее важным является вопрос о влиянии химического состава на значения магнитных характеристик (Ms, Тс и др.).

5.3.1. Магнитный момент

Mw = iiNAdf>/A.

Величина спонтанной намагниченности при О К (М,0) связана со средним магнитным моментом атома (измеренным в единицах р.в) следующим образом:

(5.1)

В — постоянная; А —

где NA — число Авогадро; d — плотность; средняя атомная масса для данного состава.

В аморфных сплавах носителями магнетизма являются атомы переходных металлов—железа, кобальта, никеля или хрома, марганца и др., а атомы, стабилизирующие аморфное состояние (металлоиды типа фосфора, бора, углерода, кремния, германия), являются немагнитными. Поэтому ц определяется только величиной магнитного момента магнитных атомов металлов и7 и их концентрацией с в сплаве:

1*=е(1/+(1—е)йг=е|Г/, (5.2)

где ц.„ имеет смысл магнитного момента металлоидного атома, его величина принимается равной нулю.

Mt

2,0 V

20

На рис. 5.4 показаны величины магнитных моментов атомов железа и кобальта в аморфных сплавах различного состава [11— 17]. На этом же рисунке показаны значения ц/ кристаллических

б

FMTs^SFe-Si

1 1 1

too

Рис. 5.4. Магнитный момент аморфных сплавов на основе железа (а) и кобальта (б):

а — кристаллические сплавы: "Fe—Al, Fe—Si (11, 12] (значения показаны штриховыми линиями); аморфные сплавы: Fe—В [13]; Fe—Р [13], Fe—Si [14];

химические соединения: FejSi [17], FejP [17], Fe2B [17], FeaP [17]; б— кристалл