Синтез и свойства пленок Mg(Fe0, 8Ga0, 2)2O4-δ на подложках Si с термостабильными межфазными границами (1091893)

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

Текст из файла

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт общейи неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН и Федеральноегосударственноебюджетноеобразовательноеучреждениевысшегопрофессионального образования "Московский государственный техническийуниверситет радиотехники, электроники и автоматики"На правах рукописиГЕРАСЬКИН АНДРЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧСИНТЕЗ И СВОЙСТВА ПЛЕНОК Mg(Fe0,8Ga0,2)2O4–δ НАПОДЛОЖКАХ Si С ТЕРМОСТАБИЛЬНЫМИ МЕЖФАЗНЫМИГРАНИЦАМИСпециальность 02.00.21 – химия твердого телаДиссертацияна соискание ученой степеникандидата химических наукНаучный руководительд.х.н. В.А.КецкоМосква 2014СОДЕРЖАНИЕ1.11.21.31.41.51.61.72.12.22.33.13.23.33.43.5ВВЕДЕНИЕ .....................................................................................................................4ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ..........................................................................9Основные направления поиска материалов для спинтроники .....................9Кристаллическая структура феррит–шпинелей ...............................................12Магнетизм в ферритах со структурой шпинели ..............................................16Фазовые состояния в системе Mg–Ga–Fe–O .....................................................23Методы синтеза керамических шпинелей ..........................................................26Методы получения пленок сложных оксидов ..................................................33Механизмы роста пленок .........................................................................................36ГЛАВА II ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАМ ЧАСТЬ ...............................................50Синтез керамических образцов Mg(Fe0,8Ga0,2)2O4 ...........................................50Синтез аморфных пленок Mg(Fe0,8Ga0,2)2O4-δ ....................................................51Методы исследования ................................................................................................54ГЛАВА III РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ .........................................60Оптимизация процесса получения мишеней для синтеза пленок .............60Выбор барьерного слоя при осаждении пленок Mg(Fe0,8Ga0,2)2O4–δ накремнии ..........................................................................................................................63Физико-химические характеристики свежеосажденных пленокMg(Fe0,8Ga0,2)2O4-δ .......................................................................................................73Особенности процессов кристаллизации пленок Mg(Fe0,8Ga0,2)2O4–δтолщиной 200-2000 нм на кремнии......................................................................793.4.1 Выбор режимов постростового отжига пленокMg(Fe0,8Ga0,2)2O4–δ ...........................................................................

793.4.2 Структура и магнитные свойства пленок Mg(Fe0,8Ga0,2)2O4–δтолщиной 2 мкм .............................................................................. 853.4.3 Структура и магнитные свойства пленок Mg(Fe0,8Ga0,2)2O4–δтолщиной 0,8 мкм ........................................................................... 883.4.4 Структура и магнитные свойства пленок Mg(Fe0,8Ga0,2)2O4–δтолщиной 0,4 мкм ........................................................................... 92Модель процесса кристаллизации пленки Mg(Fe0,8Ga0,2)2O4–δна кремнии.....................................................................................................................9523.63.7Электрические характеристики пленок Mg(Fe0,8Ga0,2)2O4–δна кремнии...................................................................................................................104Ферромагнитный резонанс в пленках Mg(Fe0,8Ga0,2)2O4–δна кремнии...................................................................................................................109ВЫВОДЫ ....................................................................................................................112СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ......................................1133ВВЕДЕНИЕАктуальность работы.

Известно, что увеличение скорости приема,обработки и передачи информации в современных устройствахмикроэлектроникиприближаетсякпределу,обусловленномупринципиальными физическими ограничениями на дальнейшее уменьшениеразмеров активных элементов. В связи с этим, для расширения возможностейэлектронных устройств необходим поиск и создание новых технологий,которые позволили бы обеспечить дальнейший прогресс в этой области наукии техники.В качестве одного из наиболее перспективных решений указаннойпроблемы рассматривается спинтроника – область науки и техники, в которойне только заряд, но и спин электрона могут использоваться для приема,обработки, хранения и передачи информации.Однако до последнего времени развитие работ в этой области знанийсдерживалось отсутствием гомогенных магнитных полупроводниковыхматериалов, сохраняющих спиновую ориентацию носителей заряда вышекомнатных температур и совместимых в пленочном виде с известнымикоммерческими полупроводниками (Si, GaN и др.).

И только в последнеевремя, путем изоструктурного растворения в феррите состава MgFe2O4шпинели MgGa2O4, были получены искомые полупроводниковые магнитныематериалы, температура Кюри (TC) которых заметно превышает комнатную[1].Какоказалось,наиболеевысокимифункциональнымихарактеристиками обладает твердый раствор состава Mg(Fe0,8Ga0,2)2O4.Материал характеризуется полупроводниковой проводимостью, температуроймагнитного разупорядочения ТС 180°С, коэрцитивной силой ~ 0,02 Тл, а такжевеличиной намагниченности насыщения МS ~ 28 А·м2·кг-1, превышающейвеличину МS феррита MgFe2O4 (~23 А·м2·кг-1).Позднее, были получены пленки Mg(Fe0,8Ga0,2)2O4–δ на подложкахмонокристаллического кремния [2]. При этом свеженапыленные пленкихарактеризовались аморфной структурой. Было установлено, что температуракристаллизации пленок составляет 900 – 950°С.

Оказалось, что величина МSиз-за взаимодействия пленки с подложкой в процессе кристаллизации4Mg(Fe0,8Ga0,2)2O4–δ не превышала 16% от аналогичной величины дляобъемных аналогов.В связи с этим цель работы – синтез и кристаллизация пленок составаMg(Fe0,8Ga0,2)2O4–δ на подложках монокристаллического кремния стермостабильными межфазными границами и магнитными характеристиками,сопоставимыми с их объемными аналогами.В качестве объектов исследования были выбраны порошкообразныематериалыMg(Fe0,8Ga0,2)2O4ипленочныегетероструктурыMg(Fe0,8Ga0,2)2O4–δ/SiO2/Si. В качестве объектов сравнения использованыматериалы состава Mg(Fe0,8Al0,2)2O4, а также гетероструктуры Au/Co/Si.Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:разработка метода синтеза порошкообразных материалов составаMg(Fe0,8Ga0,2)2O4, а также порошков Mg(Fe0,8Al0,2)2O4 в качестве объектовсравнения;синтезметодомионно-лучевогоосаждения-распыленияпленочных гетероструктур Mg(Fe0,8Ga0,2)2O4–δ/SiO2/Si и Au/Co/Si;анализ состава и морфологии получаемых свеженапыленныхпленок в зависимости от условий их синтеза;анализ физико-химических характеристик закристаллизованныхпленок Mg(Fe0,8Ga0,2)2O4–δ на Si с буферными слоями SiO2исследование в синтезированных игетероструктурахMg(Fe0,8Ga0,2)2O4–δ/SiO2/Siхарактеристик и СВЧ свойств.закристаллизованныхполупроводниковыхНаучная новизна.разработан способ получения порошков Mg(Fe0,8Ga(Al)0,2)2O4 ссодержанием летучих соединений углерода менее 0,02 ат.%;установлено, что пленки Mg(Fe0,8Ga0,2)2O4–δ, синтезированныеметодом ионно-лучевого распыления при величине ускоряющего напряжения1,4–1,6 кВ и плотности тока пучка ионов аргона 0,2–0,3 мА/см2,соответствуют составу мишени, являются плотными и однородными как потолщине, так и по площади;разработанметодсинтезагетероструктурMg(Fe0,8Ga0,2)2O4–δ/SiO2/Si с термостабильными межфазными границами,5характеризующихся величиной намагниченности насыщения, сопоставимой сМs для порошка аналогичного состава, и температурой Кюри 170°С;предложенафеноменологическаямодельпроцессакристаллизации пленочных гетероструктур Mg(Fe0,8Ga0,2)2O4–δ/SiO2/Si;впервыепоказаноналичиевгетероструктурахMg(Fe0,8Ga0,2)2O4–δ/SiO2/Si полупроводниковых характеристик и СВЧ свойств.Практическая значимость.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации