Физика / 2.Физика твёрдого тела.

К. ф.-м. н. Мельничук И.А., Васько Е.И.

Донецкий национальный университет, Украина

Влияние объёма фазы полосовой доменной структуры (ПДС) с изменённой ориентацией доменов на угловые распределения рассеянных электронов

Тонкие магнитные одноосные пленки, содержащие регулярную решётку магнитных доменов, специфическим образом рассеивают потоки заряженных частиц, что приводит к ряду ориентационных эффектов [1]. Выбор направления облучения пленок и их параметров позволяет регулировать степень проявления таких эффектов как блокировка входа и поверхностное каналирование [1, 2, 3], а также контролировать направления вылета частиц, как рассеянных [1, 3], так и эмитированных поверхностью плёнки [4]. Поскольку существует целый ряд конфигураций доменных структур (ДС), то целесообразно исследовать влияние их изменения на возможности рассеивать пучок заряженных частиц. В работе [5] исследованы направления вылета электронов, рассеянных плёнкой, содержащей несколько блоков ПДС.

Цель данной работы – определение влияния объёма фазы ПДС с изменённой ориентацией на направления выхода электронов в полярной плоскости.

Проведено численное моделирование рассеяния электронного пучка с энергией 500 эВ плёнками, содержащими два блока ПДС (толщина 1 мкм, период ПДС 10 мкм) с ориентациями 0º и 120º в различных объёмах: (1) 10% и 90%, (2) 30% и 70%, (3) 50% и 50%, (4) 70% и 30%, (5) 90% и 10% соответственно. Угол скольжения α и угол вылета частицы в полярной плоскости * отсчитываются между вектором скорости и его проекцией на плоскость плёнки; углом β задается начальный поворот частиц пучка в плоскости плёнки, этот угол измеряется между проекцией скорости на плоскость плёнки и осью OY (OY совпадает с направлением доменной границы в одном из блоков). Построено более 200 распределений по полярному углу вылета δ для электронов, рассеянных под различными начальными направлениями в плоскости плёнки (β от 0º до 90º) с углом скольжения α = 2º.

Получено, что независимо от объёма каждого блока ДС для фиксированной начальной ориентации пучка частицы будут вылетать в одном и том же угловом диапазоне, а процентное соотношение объёма каждого блока определяет перераспределение частиц по направлениям в пределах этого диапазона. Это объясняется тем, что каждый блок ПДС перенаправляет поток частиц неким характерным образом, поэтому соотношение объёмов блоков на плёнке при рассеянии отражается на соотношении числа частиц, испытывающих их влияние и как следствие вылетающих в соответствующих направлениях в определённом угловом диапазоне. Для выявления данных о том, как влияет то или иное соотношение объёмов представленных блоков на углы вылета рассеянных частиц, удобно сравнивать угловые распределения с аналогичными, полученными для случая (3) для которого объемы фаз различных ДС одинаковы. Из представленных распределений видно, что случаи (1) и (5) являются крайними относительно (3), т.е. демонстрируют доминирующее влияние одного из блоков; случаи (2) и (4) – промежуточные.

Получена серия распределений по углам вылета рассеянных частиц dN/dδ, которая отражает их трансформацию при изменении объемов различных фаз ДС (см. рисунок). Характер изменения распределений dN/dδ с изменением доли фаз различных ДС существенно зависит от угла β. На рисунке для сравнения приведены распределения, плаченные при β=26⁰ и β=86⁰ для которых трансформация распределений носит противоположный характер.

Сравнение распределений при β=const показывает, насколько эффективно происходит разворот частиц пучка от одних направлений вылета к другим при изменении вклада разнонаправленных блоков ПДС. Так, на примере случая рассеяния с начальным углом поворота пучка β = 26º характерные особенности распределений следующие: (1) – порядка 90% всех частиц выходит в направлении зеркального отражения (δ = α); (2) 75% частиц выходит в направлении δ = α, порядка 10% - в направлении δ = 2α; (3) - 50% - δ = α, 25% - δ = 2α; (4) – 35% - δ = α, 35% - δ = α; (5) – 10% - δ = α, 50% - δ = 2α.

В случае, если пучок изначально повёрнут под одинаковыми углами относительно ДС каждого блока (β = 60º ± 5º, β = 240º ± 5º), каждый блок формирует одинаковые распределения dN/d*, которые по ширине и форме совпадают с аналогичным распределением, полученным для пучка, рассеянного одним блоком ПДС.

Литература

1. I.A. Melnichuk and P.I. Melnychuk, in: Proc. of the 15^th International Conference ISI-2001, Zvenigorod, Russia, (2001), p. 204.

2. Мельничук И.А., Васько Е.И. // Тезисы докладов XXXIX межд. конф. по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами. М: Университетская книга, 2009, с. 47.

3. E.I. Vasko, I.A. Melnichuk // Vacuum. – 2006. – V. 81. – P. 192-195.

4. I.A. Melnichuk, E.I. Vasko, Melnichuk P.I. // Functional Materials 2004; 11, с.476-479.

5. I.A. Melnichuk, E.I. Vasko // International workshop MPMNS’10, 2010, p. 107.