Автореферат (1103149), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Длягибридных магнитных пленок, в которых и слой ферромагнетика, и слойполупроводника являются дискретными, наблюдается усиление магнитооптического отклика.Экваториальный эффект Керра, δ·1031515АБ10105500-5-50,51,01,52,02,53,03,54,0hυ, эВ0,1X, нм Y, нм1,70 0,501,97 0,841,79 3,081,76 3,16Co45Fe45Zr10А0,0-0,1-0,20,51,01,5hυ, эВ-100,00,51,01,52,02,53,03,5E, эВ3,853,453,243,052,782,52,161,811,421,10,870,63Y, нмРис. 3. Дисперсия ЭЭК (А) и зависимость ЭЭК от толщины полупроводника (Б) длямногослойных пленок[(Co45Fe45Zr10)(X)/(a-Si)(Y)]40с толщиной ФМ слоя менее 2,0 нм.Для структур с толщиной ферромагнитного слоя от 2 до 2,2 нм спектрыЭЭК лежат в области положительных значений эффекта для соотношенияX/Y > 0,7.
При X/Y = 0,7 наблюдается отрицательный знак ЭЭК в ИК областиспектра, что указывает на нарушение непрерывности слоя ферромагнетика. Этоможно связать с проникновением кремния в некоторых областях пленки на всютолщину ферромагнитного слоя при достаточном количестве полупроводника.Дискретные слои ферромагнетика отсутствовали при толщинах ферромагнети11ка более 2,2 нм и при X/Y < 0,7. Таким образом, можно определить, что характерная толщина силицидного слоя порядка 2 нм.В параграфе 6.3 кратко изложены основные результаты этой главы.В седьмой главе представлены результаты исследования магнитооптическихсвойств гранулированных наноструктур ферромагнитный металл – диэлектрикв зависимости от химического состава ферромагнитных гранул (Co45Fe45Zr10,Co40 Fe40B20 и Co84Nb14Ta2) и технологии их изготовления.В параграфе 7.1 описаны параметры исследованных образцов и данныеэлектронно-микроскопических исследований массивных нанокомпозитов.
Приведены данные исследования микроструктуры нанокомпозитов(Co45Fe45Zr10)Z(SiO2)100-Z с различной концентрацией Z.Исследования микроструктуры и удельного электросопротивления указывают на то, что во всех исследуемых системах образовывался наногранулированный композит металл-диэлектрик. Металлическая фаза композитов имеетаморфную структуру [7], следовательно, основная часть аморфизаторов (В, Zr,Ta, Nb) сохраняется в сплавах.В параграфе 7.2 приведены результаты исследования спектральных, полевых и концентрационных зависимостей ЭЭК объемных нанокомпозитов(Co86Nb12Ta2)Z(SiO2)100-Z, (Co41Fe39B20)Z(SiO2)100-Z и (Co45Fe45Zr10)Z(SiO2)100-Z.Обнаружено, что форма спектров ЭЭК изучаемых композитных материалов значительно отличается от формы спектров ЭЭК аморфных ферромагнитных сплавов свидетелей: появляется отрицательный по знаку эффект и при увеличении концентрации ФМ фазы максимум отрицательного эффекта сдвигаетсяв ИК область длин волн.
Спектры ЭЭК нанокомпозитов всех систем имеютодинаковые (подобные) частотные зависимости, отличаясь в деталях, а именно,по величине эффекта, а также по положению максимумов и нулевых значенийэффекта [7-13]. Исследование концентрационных зависимостей ЭЭК в ИК области спектра показало, что зависимость δ(Z) носит немонотонный характер сярко выраженным максимумом в области перколяции.
Полевые зависимости12ЭЭК при этом эволюционируют от суперпарамагнитного к ферромагнитномувиду.Исследование магнитосопротивления (МС) и магнитострикции для техже образцов выявило корреляцию между максимальными значениями гигантского магнитосопротивления, экваториального эффекта Керра и магнитострикции металлической фазы, из которой сформированы гранулы [13].
При линейном увеличении значений магнитострикции насыщения ферромагнитныхвключений с переходом от Co86Nb12Ta2 к Co41Fe39B20 и далее к Co45Fe45Zr10 линейно увеличиваются и МС, и ЭЭК, что обусловлено одним и тем же механизмом и может быть связано с возрастанием вклада d-электронов и величиныспин-орбитального взаимодействия в цепи нанокомпозитов с грануламиCo86Nb12Ta2, Co41Fe39B20 и Co45Fe45Zr10. Наличие корреляции между максимумом в концентрационной зависимости эффекта Керра, наблюдающимся вблизипорога перколяции в ближней ИК области, и концентрационным максимумоммагнитосопротивления позволяет МО методами достаточно точно определятьпорог перколяции в нанокомпозитах по максимальным значениям эффекта вИК области спектра, и по появлению нелинейной зависимости ЭЭК от магнитного поля для кривых δ(Н).Объединяя результаты исследования объемных композитов с различным химическим составом гранул в матрице оксида кремния, можно сказать,что наиболее перспективным для использования является композит на основеCo45Fe45Zr10, т.к.
имеет наибольший МО отклик в области порога перколяции инамагничивается при меньших значениях приложенного поля по сравнению сдругими композитами.В параграфе 7.3 представлены результаты исследования спектральных,полевых и концентрационных зависимостей ЭЭК послойно напыленных нанокомпозитов. На рис. 4 представлены спектры и полевые зависимости ЭЭК дляобразцов с концентрацией ФМ фазы до порога перколяции и с толщинами образующихслоев~1–2нм,2–4нмимассивногосвидетеля(Co45Fe45Zr10)Z(Al2O3)100-Z с толщиной слоя ~ 400 нм.
Обнаружено, что характер13А1,0 БZ ~ 41 ат.%4δ /δSЭЭК, δ ·10380Толщинаобразующих слоев:1-2 нм2-4 нм400 нм0,5-4-812340,0012Н, кЭE, эВРис. 4. А – спектры ЭЭК и Б – полевые зависимости (нормированные значения на значение ЭЭК в максимально достижимом поле) для послойнонапыленных структур с толщинами образующих слоев 1 – 4 нм и массивного свидетеля (Co45Fe45Zr10)Z(Al2O3)100-Z (400 нм).зависимости δ(hυ) для послойно напыленных нанокомпозитов и массивного нанокомпозита различны в области концентраций до и в районе порога перколяции в объемном композите.
При увеличении концентрации Z до 64 ат.% спектры ЭЭК композитов, напыленных послойно, становятся подобны зависимостиδ(hυ) для массивного нанокомпозита с Z ~ 60 ат.%. Обнаружено, что послойнонапыленные композиты являются более магнитомягкими, чем объемный композит (Co45Fe45Zr10)Z(Al2O3)100-Z.Из магнитооптических данных установлено, что перколяционный переход в послойно напыленных композитах сдвигается в область меньших концентраций ФМ фазы Z при уменьшении толщины напыляемого слоя.Для некоторых послойно напыленных композитов c толщинами слоев ~1-2 нм обнаружены аномальные полевые зависимости ЭЭК (рис. 5), свидетельствующие о том, что структуры, полученные методом последовательного напыления слоев, являются магнито-неоднородными. То есть, в процессе изготовления образуются не только гранулы меньших размеров, чем в объемномкомпозите, но и достаточно большие кластеры, состоящие из металлическихгранул CoFeZr, которые дают свой вклад в МО отклик всей системы.
Показано,что аномальная кривая δ(Н) является суммой вкладов от двух различных в магнитном отношении фаз: ферромагнитной и суперпарамагнитной, при этом суперпарамагнитные гранулы дают ЭЭК одного знака, а ферромагнитные про14тивоположного. Таким образом, в2,5малом поле возникает резкое назы, а при увеличении напряженности магнитного поля начинает на-2,0ЭЭК, δ/δSсыщение для ферромагнитной фа-магничиваться суперпарамагнитная1,00,00,0гой знак, что и приводит к умень-Z=48%1 эВ0,51,01,52,02,5H, кЭшению суммарного магнитооптиУчитывая, что во всем исследован-1,50,5фаза, для которой ЭЭК имеет дру-ческого отклика с ростом поля.Z=45%0,85 эВ1 эВ2 эВРис.5 Аномальные полевые зависимостиЭЭК для образцов с толщинами слоев~ 1-2 нм (приведенные значения).ном диапазоне энергий ЭЭК длясплава Co45Fe45Zr10 имеет положительный знак, а для нанокомпозита(Co45Fe45Zr10)Z(Al2O3)100-Z в области до порога перколяции — отрицательный,можно предположить, что ФМ вклад в малых полях связан с перемагничиванием больших кластеров Co45Fe45Zr10, а суперпарамагнитный (в больших полях) снамагничиванием всего нанокомпозита.Полученные экспериментальные результаты для послойно напыленныхнанокомпозитов, свидетельствуют о том, что размер и форма гранул в нанокомпозитном слое зависят от толщины напыляемого слоя; а микроструктураслоев существенно отличается от микроструктуры объемного нанокомпозита.В параграфе 7.4 кратко изложены основные результаты этой главы.Восьмая глава посвящена изучению магнитооптических свойств многослойных нанострукур на основе нанокомпозита и полупроводника.
Приведенные вэтой главе результаты исследования многослойных структур были получены сцелью выяснения влияния толщины как композитного, так и полупроводникового слоев, а также концентрации ФМ фазы в композите на образование интерфейса и его влияния на магнитные и МО свойства многослойных структур. Длярешения поставленных задач были изучены три группы образцов: 1. Многослойные структуры с различными толщинами нанокомпозита и с различным15содержанием ФМ фазы в нем. 2. Многослойные пленки на основе нанокомпозита с содержанием ФМ фазы до порога перколяции. 3.Многослойные пленкина основе нанокомпозита с содержанием ФМ фазы в районе порога перколяции.В параграфе 8.1 описаны параметры исследованных образцовВ параграфе 8.2 представлены результаты исследования МО свойств многослойных пленок [(Co45Fe45Zr10)z(Al2O3)100-z(X)/α-Si:H(Y)]n с различной толщиной образующих слоев и различным содержанием ферромагнитной фазы в слоях композита с целью выяснить, при каких критических толщинах число контактов гранула-полупроводник минимально.
Установлено, что характер частотной зависимости и величина ЭЭК сильно зависят от толщины слоев полупроводника, толщины и концентрации ФМ фазы слоев гранулированного ферромагнетика. МО методом показано, что при уменьшении толщины композитногослоя число контактов Co45Fe45Zr10 – Si увеличивается. Увеличение числа гранулферромагнетика, контактирующего с кремнием приводит с одной стороны кросту кластеров гранула–кремний-гранула, увеличивающих ЭЭК, с другой, куменьшению ЭЭК за счет уменьшения концентрации ФМ фазы во всем образце, в том числе из-за образования новых химических соединений — немагнитных силицидов металлов на границе ферромагнитная гранула-кремний.В параграфе 8.3 представлены результаты изучения многослойных пленок (Co45Fe45Zr10)z(Al2O3)100-z/Si с концентрацией ФМ фазы Z в композите нижепорога перколяции, с различными толщинами как композитных, так и полупроводниковых слоев.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
