Автореферат (1103149), страница 2
Текст из файла (страница 2)
В. А. Трапезникова РАН д.т.н. Касаткиным С.И. Данные по микроструктуре и удельномуэлектрическому сопротивлению гранулированных и многослойных пленок наоснове ферромагнитных сплавов Co41Fe39B20, Co45Fe45Zr10, Co86Nb12Ta2, диэлектриков SiO2, Al2O3, и полупроводника Si были получены в Воронежском Государственном Университете в лаборатории д.ф.-м.н. Калинина Ю.Е. Исследованиенамагниченностиипетельгистерезисамногослойныхструктур[(Co45Fe45Zr10)Z(Al2O3)100-Z/(α-Si:Н)]n с композитом до порога перколяции проводилось на физическом факультете МГУ им. М.В.Ломоносова в лабораториид.ф.-м.н.
Перова Н.С.; с композитом в районе порога перколяции — авторами[5]. Обсуждение и анализ полученных экспериментальных результатов проводились авторами соответствующих работ совместно.Апробация работы. Результаты работы докладывались на: XVIII, XIX, XX иХХI Международных школах-семинарах «Новые магнитные материалы микро5электроники» (Москва, 2002, 2004, 2006 и 2009 гг.); «Московском Международном симпозиуме по магнетизму MISM»; (Moscow, МSU, 2005, 2008, 2011 г.);«Проблемы магнетизма в магнитных пленках, малых частицах и наноструктурных объектах» (Астрахань, 2003 г); «EASTMAG-2004, Euro-Asian Symposium«Trends in Magnetism» (Красноярск 2004 г. и Екатеринбург 2010 г.); Междисциплинарном, международном симпозиуме «Порядок, беспорядок и свойства оксидов ODPO » (Сочи, 2002, 2004, 2007, 2008 гг); II Байкальской международнойконференции «Магнитные материалы» (Иркутск, 2003); International Conferenceon Relaxation Phenomena in solids (RPS-21, Воронеж, 2004); 4-ой межрегиональной молодежной школе «Материалы нано-, микро- и оптоэлектроники: физические свойства и применение» (Саранск, 2005 г.); международной научной конференции «Излучение и рассеяние электромагнитных волн.
ИРЭМВ – 2005г.»(Таганрог 2005 г.); Всероссийской научной конференции студентов-физиков имолодых ученых (ВНКСФ, Новосибирск, 2006, 2007 гг); Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых по фундаментальным наукам (Ломоносов 2008, 2010 и 2011, секция физика).Публикации по теме диссертации. Содержание работы полностью отражено в35 печатных работах: 6 статей в рецензируемых журналах, 3 из которых – вжурналах из списка ВАК, а также в тезисах и материалах 29 докладов на международных конференцияхСтруктура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 8 глав, заключения и списка цитируемой литературы.
Работа содержит 165 страниц, включает 54 рисунка, 2 гистограммы, 8 таблиц и 165 библиографических ссылок.КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулирована цель работы и дана краткая характеристика разделов диссертации.Первая глава посвящена обзору теоретических и экспериментальных работ поизучению магнитных, магнитооптических и электрических свойств гранулированных сплавов и многослойных пленок.6Вторая глава посвящена феноменологическому описанию магнитооптическихэффектов, приведена классификация магнитооптических эффектов. Обсуждаются основные модели, использующиеся при описании магнитооптическихсвойств низкоразмерных структур: многослойных пленок и нанокомпозитовферромагнитный металл-диэлектрик.В третьей главе описана методика эксперимента и установка для измеренияэкваториального эффекта Керра в области энергий падающего света 0,5 – 4,5 эВв переменном магнитном поле до 2,5 кЭ. Приводится блок-схема установки иалгоритм программного обеспечения.Четвертая глава посвящена методам приготовления исследуемых структур.Пленки нанокомпозитов аморфный ферромагнитный сплав (Co45Fe45Zr10,Co40Fe40B20 и Co84Nb14Ta2) в диэлектрической матрице были получены методомионно-лучевого распыления составных мишеней на неподвижные подложки.При одновременном распылении металлического сплава и диэлектрика из составной мишени с переменным расстоянием между пластинами кварца в единомтехнологическом цикле формировалась гранулированная структура с широкими непрерывным набором концентраций металлической фазы.
Значения концентраций металлической фазы Z находились в интервале от 30 до 65 атомных процентов. По данным электронно-макроскопических исследований полученныекомпозиты представляли собой аморфные металлические гранулы размером от2 до 7 нм (в зависимости от химического состава и соотношения фаз), распределенные в аморфной диэлектрической матрице. Меньший размер гранул соответствует меньшим концентрациям металлической фазы, больший размер характерен для образцов с концентрацией Z выше 60 ат.
%. Полученные в процессероста гранулы не абсолютно изолированы в диэлектрической матрице (даже вслучае высокой концентрации SiO2), а образуют небольшие конгломераты и цепочки, которые, в свою очередь, формируют лабиринтную структуру.Все многослойные пленки изготавливались послойным напылением, гдетолщина слоев определялась по скорости осаждения вещества. Большинство исследованных в настоящей работе серий образцов многослойных структур были7напылены с использованием V-образного экрана, так что на подложке формировалась структура с непрерывным изменением толщины слоев [6].Пятая глава носит оригинальный характер и посвящена исследованию магнитооптических свойств многослойных наноструктур пермаллой–карбид кремния.В параграфе 5.1 описаны магнитные свойства и параметры исследованных образцов.В параграфах 5.2-5.3 представлены результаты исследования спектральных, полевых и ориентационных зависимостей ЭЭК многослойных пленокFe22Ni78/SiC/Fe22Ni78.
Установлено, что во всем исследуемом частотном диапазоне с ростом толщины слоя ферромагнетика (при фиксированных толщинахполупроводника) значения ЭЭК изменяются практически линейно, а при изменении толщины полупроводника (при фиксированных толщинах ферромагнетика) обнаружены нелинейные изменения ЭЭК.Исследование полевых и ориентационных зависимостей ЭЭК многослойных пленок показало наличие ряда аномалий, состоящих в задержках роста эффекта при увеличении напряженности внешнего магнитного поля Н и разворотеОЛН от направления α = 600 к 1200 в области малых полей Н. На рисунках 1–2представлены ориентационные и полевые зависимости ЭЭК для двух образцовс толщиной ФМ слоя X = 3 и 2 нм и толщиной полупроводникового слоя Y = 3и 0,9 нм соответственно. Для этих образцов аномалии проявляются наиболееярко. Полученные результаты приводят к заключению, что в образцах с большими толщинами полупроводниковой прослойки слои ферромагнетика не являются обменно-связанными и каждый слой намагничивается внешним магнитным полем независимо.
При уменьшении толщины прослойки SiC слоиFeNi взаимодействуют через полупроводник, и эта связь увеличивается сутоньшением слоя.890101120601501,0301800330Н, Э2102402АЭЭК, δ/δSЭЭК, δ·10323000,80,60,400,2419114270Б0,00,0120 (ОЛН)030 (ОТН)0,20,40,6Рис.1. А – Полярные диаграммы ЭЭК наноструктуры (X = 3 нм,нм). Б – Полевая зависимость. hυ = 2,16 эВ.1202ЭЭК, δ·103101А601501800240ЭЭК, δ·10320240,8120601501800120 (ОЛН)030 (ОТН)0,20,40,60,8Н, кЭН, Э51030 20501300Рис.2.
А – Полярные диаграммы ЭЭКнаноструктуры (X = 2 нм, Y = 0,9 нм).Б – Полевая зависимость. hυ = 2,5 эВ.3302400,40,00,002100,60,23002709041,0 Б3302102Н, Э23430 5ЭЭК, δ/δS900,8Н, кЭY=3300270В параграфе 5.4 представлены результаты исследования МО свойств ассиметричных наноструктур FeNi(2нм)/Ti(d)/FeNi(2нм) со слоями полупроводника SiC(2,1 нм) сверху или снизу многослойной пленки. Толщины слоев титана изменялись и составляли dTi = 1,5; 2,5; 3,5; 5 нм, что позволило варьироватьвеличину магнитного взаимодействия между ферромагнитными слоями.Форма спектров ЭЭК у ассиметричных структур подобна, однако эффектразличается по величине — магнитооптический отклик образца, где слой полу9проводника находился сверху пленки, почти в 1,5 раза больше во всем диапазоне длин волн, чем для образца, где SiC располагался внизу многослойки.Для ассиметричных структур FeNi/Ti/FeNi/SiC наблюдались и различия вориентационных и полевых зависимостях ЭЭК.
В образцах с порядком следования слоев ПП/Ф/Ti/Ф обнаруживается одноосная анизотропия. ОЛН не меняет своего направления при увеличении напряженности магнитного поля Н. Вслучае образца с обратным порядком следования слоев Ф/Ti/Ф/ПП наблюдаетсясложная эволюция полярных диаграмм δ(α) и кривых намагничивания, измеряемых для разных направлений. Характер анизотропии не поддается простомуописанию.Обнаруженное поведение ориентационных зависимостей ЭЭК δ(α) и соответствующих этим диаграммам спектров δ(Н), а также данные магнитноиндукционных измерений могут быть объяснены, если предположить, что существует эффективное магнитное взаимодействие между ферромагнитными иполупроводниковыми слоями. Это взаимодействие может возникнуть, если вобласти контакта пермаллоя и карбида кремния происходит взаимная диффузияатомов и образуется интерфейс (1 – 2 атомных слоя) с магнитным упорядочением атомов.
Образование такого переходного слоя – суперинтерфейса- должноприводить к установлению дополнительного магнитного взаимодействия между ним и ферромагнетиком, что должно оказывать заметное влияние на магнитные параметры структур, процессы перемагничивания и на их МО свойства.В параграфе 5.5 кратко изложены основные результаты этой главы.Шестая глава посвящена исследованию магнитооптических свойств многослойных наноструктур ферромагнетик – аморфный гидрогенизированныйкремний [(Co45Fe45Zr10)(X)/(a-Si:Н)(Y)] с числом бислоев 40.В параграфе 6.1 описаны параметры исследованных образцов и приведены данные об их электротранспортных свойствах.В параграфе 6.2 приведены результаты исследований МО отклика системы в зависимости от толщины образующих слоев.
Установлено, что характерчастотной зависимости и величина ЭЭК сильно зависят от толщины как слоев10полупроводника, так и слоев ферромагнетика. Показано влияние слоев ферромагнетика на магнитное состояние полупроводника и образование на интерфейсах выращенных структур тонких переходных слоев, обогащенных атомамиобоих слоев, а также возникновение новой фазы в образцах — силицидов металлов. На рис. 3 приведены спектры ЭЭК и зависимость ЭЭК от толщины полупроводниковой прослойки для структур с толщиной ФМ слоя менее 2 нм.Для этих структур наблюдается спектр, характерный для нанокомпозитов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
