Strukturuntersuchungen an Cr-Co-Schichten mittels Röntgenbeugung
2.2. Kobaltschichten mit Zusatzelementen
Die Koerzitivfeldstärke hängt stark von der Schichtzusammensetzung ab.
Bei Co-Ni-Legierungen nehmen die Änderungen der Sättigungsmagentisierung mit
wachsender Ni-Konzentration ab. Es besteht eine strenge Vorzugsrichtung der Kristallite,
deren c-Achsen parallel zur Schichtebene gerichtet sind. Die Orientierung der Kristallite
in dieser Richtung nimmt mit steigender Ni-Konzentration zu /8/.
Co- und Co-Ni-Legierungen mit hexagonal dicht gepackter Struktur weisen eine große
magnetokristalline Anisotropiekonstante Ku auf.
Die Anisotropiekonstante von Co-Ni-Legierungen mit kubisch flächenzentrierter
Struktur ist etwa eine Größenordnung kleiner als bei Legierungen mit hexagonal
dicht gepackter Struktur. Dies bestätigt, daß die Existenz der kubisch
flächenzentrierten Phase zur Abnahme der Koerzitivfeldstärke führt.
Die uniaxiale Anisotropiekonstante Ku ist von der Konzentration
abhängig. Ku wächst mit steigendem Magnetfeld und
wachsendem Co-Anteil, erreicht ein Maximum bei 75% Co-Anteil und fällt mit weiterem
Ansteigen der Co-Konzentration wieder ab, wird bei 95% Co-Anteil 0, wechselt bei weiterem
Wachsen der Co-Konzentration das Vorzeichen und wächst betragsmäßig /6/.
Bei Co-Cr-Schichten ist die Sättigungsmagnetisierung eine Funktion der atomaren
Verteilung.
Nach Haines /9/ sind 2 wesentliche Fälle zu unterscheiden: a) zufällige
Atomanordnung im hexagonal dicht gepackten Gitter und b) keine Cr-Cr-Bindungen. Der Beitrag der
Co-Atome zur Sättigungsmagnetisierung wird durch seine nächsten Cr-Nachbarn bestimmt.
Er ist maximal, wenn keine Cr-Nachbarn existieren. Für 4 oder mehr Cr-Nachbarn ist er 0.
Wenn die Cr-Atome nicht gleichmäßig verteilt sind, können mikroskopische
Regionen vorhanden sein, in denen reines Co existiert. Wenn Co und Cr eine feste Lösung
bilden, besteht die Möglichkeit, daß Co-Cr-Bindungen energetisch günstiger
sind als Co-Co- oder Cr-Cr-Bindungen. Aber bei tiefen Substrattemperaturen (Raumtemperatur und
niedriger) besitzen die Atome nicht genügend Beweglichkeit, um auf energetisch günstigere
Positionen zu wandern. In letzterem Fall bleibt die zufällige Verteilung erhalten.
Co-Cr-Schichten enthalten eine einfache Magnetisierungsachse in Richtung der Schichtnormalen /10/.
Es tritt eine säulenförmige Struktur auf und es erfolgt eine Kristallisation in den
hexagonal dicht gepackten Strukturzustand.
Co-Cr-Rh- und Co-Cr-Pd-Legierungsschichten bestehen ebenfalls aus hexagonal dicht gepackten
Kristalliten und besitzen eine leichte Magnetisierungsachse in der Normalen zur Schichtebene.
Sie weisen säulenförmige Struktur auf. Die Schichtdicke wächst mit zunehmendem Anteil
des Zusatzelementes.
Die Schichtherstellung von Co-Cr-Schichten unter dem Einfluß von Stickstoff und Luft
bewirkt die Zerstörung der säulenförmigen Mikrostruktur und damit eine
wesentliche Erniedrigung der Kristallanisotropie. Das Vorhandensein der kubisch flächenzentrierten
Phase steht in direktem Zusammenhang mit dem Stickstoffanteil am Restgas /11/.
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