Автореферат (1090232), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

В даннойработе впервые показано, что размерный эффект может оказывать существенное22влияние на магнитооптические спектры ферромагнитных гранулированных сплавов в видимой и ИК области спектра. Была получена зависимость недиагональных компонент тензора диэлектрической проницаемости от размера частиц:mod4bulkxy(0) /  (  i / bulk2bulk)24grxy(0) /  (  i / 2partpart),(5)2где  xybulk(0)=4  MsRbulk/  bulk2,  xygr=4  MsRgr/  gr2; Ms - намагниченность насыщения; Rgr - коэффициент аномального эффекта Холла (АЭХ),  bulk-время свободного пробега в массивном образце,  gr-время свободного пробега в грануле,  bulkудельное сопротивление массивного образца,  gr- удельное сопротивление гранулы.

Размерный эффект оказывает влияние как на коэффициент аномального эффекта Холла, так и на удельное сопротивление. Последнее дается выражением gr=  bulk(1+l/r0) и влияние РЭ на коэффициент АЭХ гранул можно записать ввиде:llRgr  Rbulk 0.2Rs (1 ),r0r0(6)где Rs - значение коэффициента АЭХ материала поверхности гранул[3].Расчеты оптических и МО спектров проводились в СМГ и EMA для гранулированного сплава Co-Al2O3 c объемной концентрацией Coxравной 45-49%.Выбор данного сплава определяется тем, что для него хорошо известны все оптические и магнитооптические параметры [13], микроструктура [13] и по составу онблизок к порогу перколяции. Считалось, что все частицы являются однодоменными сферами или эллипсоидами вращения, имеют одинаковый размер и форму.На Рис. 8 представлены спектры экваториального эффекта Керра (ЭЭК) рассчитанные для сплава Co-Al2O3.

Как видно из рис. 8 размерный эффект оказывает23очень сильное влияние на МО спектры в ближней ИК области, изменяя их амплитуду и профиль. Дополнительный учет РЭ в АЭХ может как усилить, так иослабить ЭЭК, что определяется знаком и величиной отношения Rs/Rbulk, т.е.структурой поверхностного слоя гранул. Подчеркнем, что согласно экспериментальным данным по гигантскому АЭХ [3], это отношение может достигать 103104, что должно приводить к значительным изменениям ЭЭК в ИК области спектра.Рис. 8 Магнитооптические спектры экваториального эффекта Керра, рассчитанные в приближении Бруггемана (x= 0.45; L = 0.31; l = 2нм; r0 = 4нм; Rs/Rbulk = -20):----- - r0 =  без учета размерного эффекта;……- с учетом размерного эффекта для  согласно (2) при Co,mod=Co;____- с учетом размерного эффекта для  и  при Rgr=Rbulk;_____- с учетом полного размерного эффекта.На рис.

9 приведено сравнение рассчитанных в СМГ спектров экваториального эффекта Керра для другого нанокомпозита Cox(CoO+Co2O3)1-x с экспери-2410Co0.66(CoO+Co2O3)0.3386ЭЭК*103420-2-41.52.02.53.03.5E,eVментальными. Видно, что учет полного квазиклассического РЭ приводит к хорошему согласию с экспериментальными данными.Рис. 9 Экспериментальные (кружочки) и теоретические спектрыфекта Керра для нанокомпозита Cox(CoO+Co2O3)1-xэкваториального эф-(x=0.66; r=2 нм; L=0.33; lbulk=2 нм;Rs/Rbulk=-2.75)В пятой главе теоретически изучены магнитопропускание и магнитоотражение многослойной плёнки, состоящей из нанослоёв Cr и Fe в рамках теориимагниторефрактивного эффекта и представлены результаты расчета оптических имагнитооптических спектров гибридных мультислоев.Для нанослоёв Cr и Fe показано , что наряду с толщиной большое влияниекак на величину, так и спектральную зависимость магнитопропускания и магнитоотражения, оказывает эффективное время релаксации, плазменная частота и параметр спиновой асимметрии.

Доказано, что даже для тонких пленок, обладающих незначительным магнитосопротивлением (МС), эффекты магнитоотраженияи магнитопропускания превышают традиционные магнитооптические эффекты,25что обусловливает перспективность этих новых эффектов для создания устройствмагнитофотоники.Расчеты проводились для многослойной структуры Cr(толщина d=28 Å)/Fe(36Å)/Cr(12.7 Å)/Fe(18 Å)/ Cr(12.7 Å)/Fe(36 Å)/Cr(28 Å), которая была выращена намонокристаллической подложке Al2O3 методом молекулярно-лучевой эпитаксиина установке «Катунь-С» в сверхвысоком вакууме при оптимальном температурном режиме, при котором формируется наиболее совершенная атомная структураинтерфейсов [23].

Первый слой Cr в многослойной структуре выступает в ролибуферного слоя, частично сглаживающего шероховатость подложки. Второй итретий слои Cr обеспечивают обменное взаимодействие антиферромагнитноготипа между слоями Fe, а верхний слой Cr предназначен для защиты наноструктуры от окисления. Средний слой Fe выращен в 2 раза тоньше, чем крайние слои Fe.Указанный выбор толщин различных слоев Fe и Cr обеспечивает однозначностьпроцесса перемагничивания.Подложка, в силу своей толщины (0.5 мм), считалась полубесконечной, эффективная толщина слоя составляла 17 нм. Коэффициенты пропускания и отражениярассчитывались с помощью формул Френеля для многослойных образцов с учетом интерференции. Для расчета магнитопропускания и магнитоотражения мыиспользовали выражение для диэлектрической проницаемости в пределе самоусреднения[24]:pim2  2   st  ( )(1 ) 1  i(1  i ) 2  m 2  2где2(7)εst- частотно-независимая часть диэлектрической проницаемости, ωp-плазменная частота, ω – частота падающего излучения, τ – время релаксации,m- отношение M/Ms, β – параметр спиновой ассиметрии.

Параметры выбира-26лись таким образом, чтобы они соответствовали имеющимся оптическим данным: εst=3.5, что соответствует модифицированной модели Друде для соединений такого типа в ИК области спектра, β=0.75, что согласуется со значениемдля мультислоев.12108,М Р Э%6420-2246810 ,м к мРис. 10 Спектральная зависимость магнитоотражения при: τ=6 10-15с – сплошная линия; τ=10-14с– пунктирная линия; τ=3 10-14с – точки270 ,8М Р Э ,%0 ,60 ,40 ,20 ,0-0 ,2246810 м к мРис. 11 Спектральная зависимость магнитоотражения (пунктирная кривая) и магнитопропускания (сплошная кривая) при τ=3 10-14с.Выполненные модельные расчеты (Рис.

10, 11) показали что наряду с толщиной,важное значение на МРЭ, как на величину, так и спектральную зависимость, оказывает эффективное время релаксации и плазменная частота. ТакВажным выводом является различие знаков эффектов у магнитопропускания и магнитоотражения, т.е. магнитопропускание и магнитосопротивление отличаются знаками, амагнитоотражение и магнитосопротивление имеет одинаковый знак эффекта.Также показано, что эффекты могут достигать 10%, что существенно превышает,например, ЭЭК для ферромагнетиков.Все вышеизложенное свидетельствует о том, что МОЭ являются важныминструментом исследования структуры наносистем.Также в пятой главе рассмотрен другой перспективный класс магнитнонеоднородных систем - гибридные мультислои «металл-диэлектрик».

В них фер-28ромагнитные слои представляют собой тонкие (2-3 нм) пленки нанокомпозитов сконцентрацией ферромагнитных частиц вблизи порога перколяции. Гибридныемультислои сочетают преимущества традиционных мультислоев и гранулированных систем: большую величину магнитосопротивления (в рассматриваемом случае туннельное магнитосопротивление достигает 10% [25]), отсутствие гистерезиса, сравнительно низкие поля насыщения, простоту технологии, а наличие случайных контактов между отдельными гранулами соседних слоев не является критичным для туннельного магнитосопротивления всей структуры. В силу того, чтомагнитные слои металла состоят из гранул, разделенных диэлектрической прослойкой, для таких систем следует ожидать проявления в оптических и магнитооптических свойствах особенностей, связанных с эффектами перколяции, размерными эффектами, поверхностными плазмонами, усилением локального электрического поля и т.

д. Принципиальным отличием от объемных нанокомпозитов является квазидвумерный характер магнитных слоев и периодическое их расположение. В диссертационной работе представлены результаты расчета оптических имагнитооптических спектров гибридных мультислоев Co-SiO2 с содержанием Совблизи порога перколяции и объяснены многочисленные аномалии этих спектров,в частности, рекордное для систем на основе Co значение магнитооптическогоэффекта Керра.Для анализа обнаруженных особенностей были выполнены численныерасчеты спектров поглощения.

Рассматривалась следующая модель: среда 1 –среда, из которой падает электромагнитная волна, среда 2 – защитное покрытиеиз SiO2 , среда 3 – наномпозит Co-SiO2 , среда 4 – буферный слой SiO2, среда 5 –подложка Si. Таким образом гибридный бислой считался нанокомпозитом ирасчет оптических спектров проводился в рамках обобщенной модели эффективной среды с учетом анизотропии формы частиц [25]. Сначала в симметризованном приближении Максвелла-Гарнетта [12] рассчитывались диагональныекомпоненты тензора эффективной диэлектрической проницаемости слоя ферромагнитных частиц, считая его нанокомпозитом Cox-(SiO2)1-x, причем варьировал-29ся фактор заполнения x и фактор формы частиц L.

Далее по формулам Френелярассчитывалось поглощение системы SiO2 / нанокомпозит Co-SiO2 / буферныйслой SiO2 / Si с учетом отражений от границ раздела иРис.12 Cпектры поглощения гибридных систем: а) сплошная линия – экспериментальные спектры многослойной системы с бислоем Со (1.3 нм); пунктир-мультислой [Co(1.8нм)x/SiO2(3 нм)1x]8;теоретические спектры: звездочки – толщина нанокомпозита 5 нм (x=0.4, L= 0.8) (буфер-ный слой 300 нм); кружки – толщина нанокомпозита 30 нм (x=0.4, L= 0.8);b) сплошная линия – экспериментальные спектры многослойной системы с бислоем Со (1.8нм); квадраты – толщина нанокомпозита 5 нм (x=0.4, L= 0.8) (буферный слой 20 нм).поглощения в подложке.

Характеристики

Список файлов диссертации