Физика металлов и металловедение, 2020, T. 121, № 12, стр. 1271-1277

ВВЕДЕНИЕ

Многослойные металлические магнитные наногетероструктуры, состоящие из чередующихся слоев ферромагнитного и антиферромагнитного металлов нанометровой толщины, являются перспективными объектами научных исследований благодаря их уникальным магнитным и электрическим свойствам. Такие сверхрешетки являются востребованными материалами для микро- и наноэлектроники вследствие характерного для них эффекта гигантского магнитосопротивления (ГМР-эффекта), заключающегося в значительном (на десятки процентов) уменьшении электросопротивления при приложении постоянного магнитного поля.

Сверхрешетки с ГМР-эффектом – чувствительны к воздействию ионизирующих излучений. В литературе имеется значительное количество данных, которые, в частности, относятся к воздействию ионного облучения на сверхрешетки Fe/Cr [1–5]. Однако наноструктуры Fe/Cr – по большей части модельные объекты, у которых, несмотря на большое магнитосопротивление, имеется ряд недостатков. Так, например, для них характерны большие поля магнитного насыщения и, следовательно, маленькая чувствительность к магнитному полю (порядка 0.001%/Э), большой магнитный гистерезис. В совокупности с относительно долгим процессом выращивания сверхрешеток Fe/Cr их применение в современных магниточувствительных устройствах оказывается затруднено.

В настоящее время разработаны более перспективные сверхрешетки с ГМР-эффектом на основе кобальта и его сплавов (например, Co/Cu и Co₉₀Fe₁₀/Cu) [6–8]. Перспективные для применений сверхрешетки Co₉₀Fe₁₀/Cu, обладающие, как и Fe/Cr, большими значениями магнитосопротивления, но сравнительно меньшим магнитным гистерезисом [9] и более высокой температурной стабильностью [10], выбраны нами в качестве объектов исследования. Сведения о поведении современных магнитных сверхрешеток в условиях радиационных нагрузок практически отсутствуют, в силу чего исследования в этом направлении представляют существенный фундаментальный и практический интерес. Это касается, в частности, поиска возможности управления магнитными и магнито-транспортными свойствами сверхрешеток путем их облучения пучками ускоренных ионов различных инертных газов. Известно, что ионное облучение при малых флюенсах может способствовать увеличению ГМР-эффекта в сверхрешетках [3, 5], но чаще всего приводит к уменьшению магнитосопротивления.

В данной работе исследовано воздействие пучков ионов Ar⁺ с энергией 10 кэВ на магниторезистивные свойства магнитных металлических сверхрешеток Co₉₀Fe₁₀/Cu на трех типах подложек (стекло, сапфир и кремний). Для сравнения было проведено также облучение в аналогичных режимах модельных сверхрешеток Fe/Cr.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Сверхрешетки Co₉₀Fe₁₀/Cu являются поликристаллическими пленками с ГЦК-структурой и острой аксиальной текстурой ❬111❭, с осью текстуры перпендикулярной плоскости подложки [8, 10, 11].

Формула сверхрешетки Co₉₀Fe₁₀/Cu следующая: Подложка//Ta(100 Å)/(Ni₈₀Fe₂₀)₆₀Cr₄₀(50 Å)/ [Co₉₀Fe₁₀(14 Å)/Cu(23 Å)]₁₂/Ta(30 Å), где подложка – это либо монокристаллический сапфир Al₂O₃, либо стекло, либо монокристаллический Si. Три типа объектов выбрано в связи с тем, что они обладают близкими значениями магнитосопротивления, но имеют различную стойкость к термическому отжигу [10] и, возможно, к ионному облучению.

Многослойные магнитные наногетероструктуры Co₉₀Fe₁₀/Cu были получены на высоковакуумной напылительной установке MPS-4000-C6 (ULVAC, Япония). Напыление каждого слоя производили с готовой мишени чистого металла или сплава соответствующего состава при мощности магнетронов 100 Вт; давлении аргона 0.1 Па; частоте вращения подложки 7 об./мин; комнатной температуре подложки. Давление остаточных газов в камере перед напылением составляло 3 × 10^–7 Па, чистота аргона соответствовала 99.9998%.

Многослойная наноструктура Fe/Cr: Ситалл/ Cr(18 Å)/Cr_0.4Fe_0.6(23 Å)/[Fe(17 Å)/Cr(13 Å)/Fe(17 Å)/ Cr(16 Å)]₈ была выращена методом молекулярно-лучевой эпитаксии с помощью модернизированной высоковакуумной установки молекулярно-лучевой эпитаксии “Катунь-С”. Температура подложки при росте была 150°С, вакуум перед напылением в камере установки составлял ∼10^-8 Па.

Наноструктура имеет составной буферный слой Cr(18 Å)/Cr_0.4Fe_0.6(23 Å) и основную часть, состоящую из чередующихся по толщине четных и нечетных слоев Cr в паре Fe/Cr: [Fe(17 Å)/Cr(t₁ Å)/ Fe(17 Å)/Cr(t₂ Å)]₈, t₁ = 13 Å, t₂ = 16 Å. Толщина t₁ выбрана близкой к толщине, при которой наблюдается первый максимум РККИ обменного взаимодействия в сверхрешетке, и t₂ > t₁. При переходе от обычных по конфигурации слоев сверхрешеток [Fe/Cr]_n, имеющих равные по толщине немагнитные слои, к наноструктуре [Fe(17 Å)/Cr(t₁ Å)/ Fe(17 Å)/Cr(t₂ Å)]₈, имеющей увеличенные по толщине четные немагнитные слои Cr, в несколько раз уменьшаются поля магнитного насыщения такой сверхрешетки, а величина магнитосопротивления остается достаточно большой.

Для исследований из полученных пластин сверхрешеток Fe/Cr и Co₉₀Fe₁₀/Cu подготовлены образцы размером 3 × 8 мм², необходимые для измерения магнитосопротивления.

Ионно-лучевую обработку образцов проводили непрерывными пучками ионов Ar⁺ на установке ИЛМ-1, оснащенной технологическим ионным источником “ПУЛЬСАР-1М” на основе тлеющего разряда низкого давления с холодным полым катодом [12]. Использованы ионы аргона с энергией E = 10 кэВ, плотность ионного тока составляла j = 100 мкА/см², флюенс ионов F = 1.25 × × 10¹³–10¹⁶ см^–2. Из пучка ионов Аr⁺ круглого сечения с помощью коллиматора вырезали ленточный пучок сечением 0.5 × 10 см² либо 2 × 10 см², под которым с помощью специального устройства перемещали образцы со скоростью 2 и 3 см/с. Это позволило избежать существенного интегрального нагрева мишеней в ходе облучения. Низкий флюенс ионов 1.25 × 10¹³ см^–2 набирался с помощью экспозиционной диафрагмы с электромагнитным приводом с целью задания малых экспозиций (0.001–1 c).

Магнитосопротивление сверхрешеток Fe/Cr и СоFe/Cu в исходном состоянии и после облучения различными флюенсами ионов аргона измеряли с помощью автоматизированной установки АВМ-1 “Центра технологий новых магнитных материалов” ФТИК ИФМ УрО РАН.

Электросопротивление образцов исследуемых сверхрешеток в магнитном поле (до 19.5 кЭ) измеряли четырeх-контактным методом с прижимными контактами. Вектор напряженности магнитного поля и ток при измерениях были направлены в плоскости слоeв плeнки взаимно перпендикулярно. Измерения проводили при комнатной температуре.

Величина магнитосопротивления представляет собой относительное изменение электрического сопротивления материала (R) при включении магнитного поля (H): ΔR/R(Н) = [(R(H) – R_s)/R_s] × × 100%, где R_s – сопротивление образца в поле магнитного насыщения, когда магнитные моменты ферромагнитных слоев параллельны, R(H) – электрическое сопротивление в некотором заданном магнитном поле H. Максимальное значение на полевой зависимости магнитосопротивления ΔR/R(Н) обозначим как r.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Результаты измерения магнитосопротивления сверхрешеток Fe/Cr и Co₉₀Fe₁₀/Cu в исходном состоянии и после облучения в различных режимах приведены на рис. 1 и 2.

Рис. 1.

Полевые зависимости магнитосопротивления сверхрешеток Fe/Cr, полученные до и после облучения ионами Ar⁺.

Рис. 2.

Полевые зависимости магнитосопротивления, полученные до и после облучения ионами Ar⁺ сверхрешеток Co₉₀Fe₁₀/Cu на подложках: а − стекло; б − Al₂O₃; в – Si.

Исследования показали, что модельные сверхрешетки Fe/Cr: Ситалл/Cr(18 Å)/Cr_0.4Fe_0.6(23 Å)/ [Fe(17 Å)/Cr(13 Å)/Fe(17 Å)/Cr(16 Å)]₈ непосредственно после их изготовления имеют максимальную величину магнитосопротивления (r = 18%); поле магнитного насыщения H_s = 7 кЭ. После облучения флюенсом F = 1.25 × 10¹³ см^–2 значение r не изменяется, при F = 1 × 10¹⁴ см^–2 магнитосопротивление также практически не снижается (r = 17%). Дальнейшее увеличение флюенса ионов до F = = 1.25 × 10¹⁵ см^–2 приводит к уменьшению магнитосопротивления в 1.6 раз до r = 10.5%. При более высоком флюенсе F = 1 × 10¹⁶ см^–2 магнитосопротивление снижается уже не так значительно – до 8%. Изменение профиля полевой зависимости электросопротивления с увеличением флюенса ионов Ar⁺ определяется не только уменьшением магнитосопротивления, но и понижением поля магнитного насыщения H_s, начиная с флюенса F = 1.0 × 10¹⁴ см^–2 (до 5 кЭ при самом высоком использованном флюенсе).

В сверхрешетках Co₉₀Fe₁₀/Cu композиции: Подложка//Ta(100 Å)/(Ni₈₀Fe₂₀)₆₀Cr₄₀ (50 Å)/ [Co₉₀Fe₁₀(14 Å)/Cu(23 Å)]₁₂/Ta(30 Å) исходная (до облучения) максимальная величина магнитосопротивления зависит от вида подложки (рис. 2) и составляет: r = 28.6% − для стекла; r = 22.8% − для Al₂O₃; r = 22.7% − для монокристаллического кремния, что может быть связано с небольшими различиями в величине шероховатости подложек. Полученные значения согласуются с данными работ [8–10, 13, 14].

Ионное облучение сверхрешеток Co₉₀Fe₁₀/Cu, как и в случае мультислоев Fe/Cr, приводит к уменьшению их магнитосопротивления для всех трех типов независимо от материала подложки (рис. 2). При флюенсах ионов 1.0 × 10¹⁴ и 6.25 × × 10¹⁴ см^–2 магнитосопротивление образца на подложке из стекла уменьшается с 28.6 до 24.7 и 24.3%, для образца на подложке из Al₂O₃ с 22.9 до 21.7 и 22%. Результаты исследования сверхрешеток на подложке из Si аналогичны: при F = = 1.0 × 10¹⁴ см^–2 происходит уменьшение магнитосопротивления с 22.7 до 20.7%. При увеличении флюенса до 1.25 × 10¹⁵ см^–2 оно продолжает уменьшаться, и при F = 10¹⁶ см^–2 достигает минимального значения для каждого типа образцов. Самое низкое магнитосопротивление, 10.9%, после облучения флюенсом F = 10¹⁶ см^–2 имеет сверхрешетка на подложке из кремния: в 2.1 раза меньше по сравнению с исходным значением (рис. 2). В двух других случаях значения магнитосопротивления близки и составляют 14.4 и 14.7%, соответственно, для образцов на Al₂O₃ и стекле. Поле магнитного насыщения по мере увеличения флюенса также уменьшается, а переход к магнитному насыщению становится более резким.

Для понимания основных причин уменьшения магнитосопротивления в исследуемых сверхрешетках обратимся к известным литературным данным. Уменьшение магнитосопротивления в результате облучения газовыми ионами средних энергий наблюдали ранее в работах [1–3] на сверхрешетках Fe/Cr. Показано, что в случае облучения образцов [Fe(30 Å)/Cr(11 Å)]_n ионами Ar⁺ с энергией 200 кэВ флюенсами от 5 × 10¹² см^–2 до 10¹⁴ см^–2 магнитосопротивление монотонно уменьшается, а при флюенсах, превышающих 10¹⁴ см^–2, ГМР-эффект исчезает полностью [1]. Проективные пробеги ионов Ar⁺ с такой энергией соответствуют толщине исследуемой многослойной пленки ∼100 нм.

Данные мессбауэровской спектроскопии на конверсионных электронах и малоугловой дифракции рентгеновских лучей позволили авторам работы [1] связать наблюдаемое уменьшение магнитосопротивления с эффективным перемешиванием атомов Fe и Cr под воздействием ионного пучка на межслойных границах в сверхрешетке и увеличением шероховатости этих границ. Установлено, что при максимальном флюенсе 5 × 10¹⁴ см^–2 происходит перемешивание, приводящее к тому, что почти все слои Fe расходуются на образование сплава FeCr.

Аналогичные результаты монотонного уменьшения ГМР-эффекта при увеличении флюенса ионного облучения, связанные с увеличением шероховатости межслойных границ, вызванной ионным облучением, были продемонстрированы в работе [2] при облучении ионами Ar⁺ с энергией 200 кэВ структур с различной толщиной слоев: Fe(30 Å)/Cr(11 Å), Fe(14 Å)/Cr(10.3 Å) и Fe(14 Å)/ Cr(15 Å). При этом установлено, что деградация ГМР-эффекта намного сильнее проявляется в сверхрешетках с тонкими слоями хрома при t_Cr = = 10.3 Å и t_Cr = 11 Å, а с увеличением толщины слоев деградация становится слабее. Наблюдаемую корреляцию между толщиной слоя хрома и изменением ГМР-эффекта авторы объясняют тем, что по мере увеличения флюенса уменьшается количество антиферромагнитно-связанных областей, происходит формирование и увеличение объемной доли микроотверстий в слоях хрома, что приводит к ферромагнитной связи между соседними слоями железа.

В случае облучения ионами Xe⁺ с энергией 500 кэВ сверхрешеток [Fe(30 Å)/Cr(12 Å)]₁₀ при флюенсах 3 × 10¹³ и 3 × 10¹⁴ см^–2 также наблюдали уменьшение магнитосопротивления [3]. В этой работе при указанной толщине пленки ионы Xe⁺ полностью проходят через нее. При этом было установлено, что при более низких флюенсах 3 × 10¹¹ и 3 × 10¹² см^–2 величина магнитосопротивления была не чувствительна к облучению, а затем, при достижении флюенса до 1 × 10¹³ см^–2, даже незначительно увеличилась. При этом показано [3], что при такой величине флюенса ионов наблюдается максимальная шероховатость межслойных границ, которая ведет, как показано в работах [1, 2], к увеличению электрического сопротивления структуры и уменьшению магнитосопротивления. При более высоких флюенсах, согласно данным рентгеноструктурного анализа, на границах слоев происходит увеличение взаимной диффузии атомов соседних слоев. В работе [3] показано также, что облучение ионами Xe⁺ приводит не только к изменению состояния межслойных границ, но и к морфологическим изменениям, в частности, к увеличению структурной когерентности, что также может влиять на магнитосопротивление.

В ряде работ [4, 5, 15] авторы исследовали влияние высокоэнергетического ионного облучения на свойства магнитных сверхрешеток. Так, в работе [4] показано, что под воздействием ионов Ag с энергией 200 МэВ гигантское магнитосопротивление сверхрешеток [Fe(30 Å)/Cr(120 Å)]₂₀/ Fe(50 Å) монотонно уменьшается с увеличением флюенса, начиная с 5 × 10¹¹ см^–2, причем максимальное снижение, на 70% от исходного, достигается при флюенсе 10¹³ см^–2. В работе установлено, что при облучении не происходит изменений размера зерна и исходной текстуры. Наблюдаемый эффект снижения магнитосопротивления объясняется изменением состояния интерфейсов.

Кроме сведений о многослойных структурах Fe/Cr, в литературе имеются данные об изучении трехслойных структур Fe/Cr/Fe. Магнитные и структурные исследования [5] показали различное влияние ионов Au с энергией 163 МэВ на трехслойные Fe/Cr/Fe и многослойные (Fe/Cr)₂₀ наноструктуры. В сверхрешетках (Fe/Cr)₂₀ увеличение шероховатости интерфейсов приводит к разрушению антиферромагнитной связи соседних ферромагнитных слоев, и в результате к уменьшению магнитосопротивления даже при низких флюенсах ионов. В трехслойных образцах Fe/Cr/Fe при малых флюенсах (1 × 10¹¹–4 × 10¹¹ см^–2), напротив, наблюдается сглаживание границ раздела, и трехслойные сверхструктуры остаются полностью антиферромагнитными. Это приводит к небольшому увеличению магнитосопротивления. При дальнейшем увеличении флюенса (до 1.5 × 10¹² см^–2) происходит увеличение шероховатости интерфейсов, что приводит к уменьшению ГМР-эффекта.

Облучение многослойной структуры Co/NiFe/ Co/Cu [15] ионным пучком Au с энергией 593 МэВ также приводит к деградации величины магнитосопротивления с увеличением флюенса: его уменьшению в 1.5 раза при F = 3 × 10¹³ см^–2 и в 2.3 раза при F = 6 × 10¹³ см^–2. Авторы работы связывают снижение магнитосопротивления с образованием и увеличением объeмной доли ферромагнитно-связанных областей.

Согласно приведенным литературным и полученным нами данным, уменьшение магнитосопротивления сверхрешеток Fe/Cr и Co₉₀Fe₁₀/Cu обусловлено в основном процессами перемешивания атомов слоев разного сорта, изменением состояния интерфейсов и возникновением в исследуемых сверхрешетках областей с ферромагнитной обменной связью между соседними ферромагнитными слоями. Уменьшение полей магнитного насыщения изученных сверхрешеток (см. рис. 1, 2) при облучении ионами Ar⁺ (Е = 10 кэВ) полностью согласуется с изложенными выше представлениями и экспериментальными данными.

Важно отметить, что зона интенсивного перемешивания при ионном облучении составляет ∼(2–3) × R_p, где R_p – средний проективный пробег иона (при гауссовском распределении пробегов). Средний проективный пробег ионов Ar⁺ c энергией 10 кэВ, согласно результатам расчета c помощью программы SRIM, в этих сверхрешетках составляет ∼5–7 нм: в железе 6.0 нм, в хроме – 6.5 нм, в меди – 5.8 нм, в кобальте – 5.6 нм, в тантале – 5.2 нм. Оценка глубины зоны перемешивания атомов по направлению от поверхности пленки к подложке при этом составляет ∼12.0–20.0 нм. Толщина исследуемых пленок равна 50.4 нм для Fe/Cr и 47.4 нм для Co₉₀Fe₁₀/Cu (при этом на поверхность последней сверхрешетки нанесен защитный слой из тантала, толщина которого составляет 3.0 нм). Наблюдаемые нами закономерности снижения магнитосопротивления, по всей вероятности, связаны с частичным по глубине этих пленок перемешиванием атомов на межслойных границах. В пользу этого могут свидетельствовать и совокупные данные об относительном к исходному значению изменении магнитосопротивления в сверхрешетках в зависимости от флюенса ионов Ar⁺ (рис. 3). Из графика видно, что ход зависимостей для образцов Co₉₀Fe₁₀/Cu на подложках из стекла и кремния является одинаковым, в то время как исходное магнитосопротивление образца на стекле заметно выше (см. рис. 2).

Рис. 3.

Относительное к исходному значению изменение магнитосопротивления в сверхрешетках Fe/Cr и Co₉₀Fe₁₀/Cu в зависимости от флюенса ионов Ar⁺.

В нашем эксперименте при облучении сверхрешеток Fe/Cr ионами Ar⁺ с относительно низкой энергией 10 кэВ, уменьшение магнитосопротивления, в отличие от рассмотренных выше примеров, наблюдается при более высоких значениях флюенса, начиная с 1.25 × 10¹⁵ см^–2. При более низких флюенсах 1.25 × 10¹³ и 1.0 × 10¹⁴ см^–2 магнитосопротивление остается неизменным. В то же время в рассмотренных выше работах [1–5, 15], где были использованы различные ионы с более высокими энергиями (200, 500 кэВ для ионов Ar⁺ и Xe⁺, а также 200 МэВ для Ag⁺, 163 и 593 МэВ для Au⁺), магнитосопротивление уменьшается при более низких значениях флюенса. Наблюдаемое отличие можно связать с тем, что при высоких энергиях средний проективный пробег ионов сопоставим или превышает толщину исследуемых сверхрешеток, следовательно процессы перемешивания атомов и изменение состояния интерфейсов происходят по всей толщине пленок, а не частично, как при использовании ионов с энергией 10 кэВ.

Менее интенсивное падение магнитосопротивления (обусловленное в конечном счете процессами изменения состояния интерфейсов в сверхрешетках) при облучении ионами аргона с энергией 10 кэВ может быть также связано с более низкими значениями ядерных и электронных потерь по сравнению с рассмотренными выше случаями. Так, например, согласно расчетам SRIM, при облучении Fe ионами Ar⁺ c Е = 10 кэВ ядерные потери (dE/dx)_n составляют 1.096 кэВ/нм, электронные потери (dE/dx)_e = 0.1788 кэВ/нм. В то же время при облучении ионами Ar⁺ c Е = 200 кэВ (dE/dx)_n = = 8.957 кэВ/нм, (dE/dx)_e = 0.8143 кэВ/нм; для ионов Ag c E = 200 МэВ (dE/dx)_n = 0.09587 кэВ/нм, (dE/dx)_e = 33.5 кэВ/нм (значения ядерных и электронных потерь в Cr, Co и Cu близки к значениям для Fe). В работе [4] отмечается, что пороговое значение (dE/dx)_e для создания радиационных повреждений в объемном Fe составляет ~50 кэВ/нм. В тонких пленках этот порог может быть несколько снижен из-за уменьшенной подвижности электронов проводимости. В работе [5] авторы пришли к выводу, что при облучении высокоэнергетическими ионами Аu c энергией 593 МэВ, когда электронные потери даже превышают пороговые значения (dE/dx)_e = 54.95 кэВ/нм, большой вклад вносят ядерные потери, несмотря на то, что они в 300 раз меньше энергии, отдаваемой электронным возбуждениям. Авторы [5] показывают, что именно ядерные потери ответственны за образование в сверхрешетках Fe/Cr ферромагнитных микрообластей при облучении ионами Аu c энергией 593 МэВ. Именно образование каскадов атомных смещений приводит к уменьшению совершенства кристаллической структуры слоев и интерфейсов.

Найдено, что величина гистерезиса магнитосопротивления сверхрешеток Co₉₀Fe₁₀/Cu, определенная как ширина полевой зависимости магнитосопротивления на полувысоте [9], в результате воздействия ионного облучения практически не изменяется (см. рис. 2), несмотря на сильное изменение формы кривой магнитосопротивления, и составляет примерно 38 Э. Это справедливо для всех трех типов образцов. Величина гистерезиса магнитосопротивления зависит от совершенства микрокристаллической структуры слоев сверхрешетки [8–10]. Для данного типа сверхрешеток отжиг при высоких температурах приводит к увеличению гистерезиса за счет улучшения совершенства текстуры 〈111〉, при низких температурах отжига таких изменений не происходит [10]. Можно предположить, что степень изменения структуры мультислоев и их интерфейсов, вызываемая воздействием ионов Ar⁺ с энергией 10 кэВ при использованных флюенсах, недостаточна для кардинального изменения структурного состояния исследованных сверхрешеток. Для детального объяснения поведения магниторезистивных свойств сверхрешеток при облучении необходимы дополнительные структурные исследования.

Сравнение результатов по влиянию облучения ионами Ar⁺ с одинаковыми параметрами (энергией и плотностью ионного тока) на магнитосопротивление исследуемых сверхрешеток Fe/Cr и Co₉₀Fe₁₀/Cu (рис. 3) показывает, что магнитосопротивление Fe/Cr уменьшается в 1.6 раза уже при флюенсе F = 1.25 × 10¹⁵ см^–2 и достигает значений в 11%, в то время как сверхрешетки Co₉₀Fe₁₀/Cu такие значения магнитосопротивления имеют только при флюенсе 1 × 10¹⁶ см^–2, т.е. на порядок выше. Более высокую радиационную стойкость сверхрешеток Co₉₀Fe₁₀/Cu по сравнению с модельными Fe/Cr можно обьяснить более высокой температурной стабильностью [10, 11]. Определенную роль играет наличие у сверхрешетки Co₉₀Fe₁₀/Cu защитного слоя из тантала толщиной 3 нм.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, в результате проведенных исследований установлено, что облучение ионами Ar⁺ с энергией 10 кэВ (при плотности ионного тока 100 мкА/см²) модельных сверхрешеток Fe/Cr, начиная с флюенса ионов 1.25 × 10¹⁵ см^–2, а также сверхрешеток Co₉₀Fe₁₀/Cu – с флюенса 1 × 10¹⁶ см^–2, приводит к существенному уменьшению их магнитосопротивления. При более низких флюенсах (1.25 × 10¹³–6 × 10¹⁴ см^–2) изученные сверхрешетки сохраняют свои функциональные характеристики.

Уменьшение магнитосопротивления сверхрешеток Fe/Cr и Co₉₀Fe₁₀/Cu с ростом флюенса ионов аргона обусловлено процессами частичного по глубине сверхрешетки перемешивания атомов слоев разного состава в зоне пробега ионов, изменением состояния межслойных границ и возникновением в исследуемых сверхрешетках областей с ферромагнитной связью между близлежащими ферромагнитными слоями.

Сделан вывод о более высокой радиационной стойкости перспективных современных сверхрешеток Co₉₀Fe₁₀/Cu по сравнению с модельными сверхрешетками Fe/Cr.

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект № 19-79-20173). Приготовление сверхрешеток Co₉₀Fe₁₀/Cu и исследование их магнитосопротивления выполнено при частичной поддержке гранта РФФИ № 20-42-660018_р-а.