Автореферат (1103181)
Текст из файла
На правах рукописиНовиков Андрей ИгоревичИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТООПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВNi-Mn-СОДЕРЖАЩИХ СПЛАВОВ ГЕЙСЛЕРАИ РАЗБАВЛЕННЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВGaMnAs(Sb) И TiO2:VСпециальность 01.04.11 — физика магнитных явленийАвтореферат диссертациина соискание учёной степени кандидатафизико-математических наукМосква – 2016Работа выполнена на кафедре магнетизма физического факультета Федеральногогосударственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования«Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова».Научный руководитель:Елена Александровна Ганьшина,доктор физико-математических наук, профессор, Федеральное государственноебюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московскийгосударственный университет имени М.В.Ломоносова», физический факультет,кафедра магнетизма, ведущий научный сотрудник.Официальные оппоненты:Владимир Григорьевич Шавров,доктор физико-математических наук, профессор, Федеральное государственноебюджетноеучреждениенаукиИнститутрадиотехникииэлектроникиим.
В.А. Котельникова Российской академии наук (ИРЭ РАН), начальниклаборатории физики магнитных явлений.Михаил Евгеньевич Журавлёв,доктор физико-математических наук, Федеральное государственное бюджетноеучреждение науки Институт общей и неорганической химии им.
Н.С. КурнаковаРоссийской академии наук (ИОНХ РАН), ведущий научный сотрудник.Ведущая организация:Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждениевысшего образования «Московский технологический университет» (МИРЭА).Защита диссертации состоится «23» июня 2016 г. в 16 часов на заседанииДиссертационного совета Д 501.001.70 в Московском государственном университетеимени М.В.Ломоносова по адресу: 119991, ГСП-1, г. Москва, Ленинские горы, д.1,стр.35, конференц-зал Центра коллективного пользования.С диссертацией можно ознакомиться в Отделе диссертаций Научной библиотеки МГУимени М.В.Ломоносова (Ломоносовский пр., д.
27) и в сети Internet по адресуhttp://www.phys.msu.ru/rus/research/disser/sovet-D501-001-70/.Автореферат разослан «__» апреля 2016 года.Ученый секретарь Диссертационного Совета Д 501.001.70МГУ имени М.В.Ломоносовакандидат физико-математических наук, доцент2А.И. ЕфимоваОбщая характеристика работыАктуальность темы. Поиск новых многофункциональных магнитных материалов, обладающих уникальными свойствами, является одной из центральных задач физики конденсированного состояния, физики магнитных явлений, материаловедения, ипрогресс в этом направлении во многом определяет как развитие электроники, спинтроники, магноники, магнитофотоники, так и многочисленные применения магнитныхматериалов и магнитных сенсоров в науке и технике.
Сплавы Гейслера и разбавленныемагнитные полупроводники (РМП) относятся именно к классу многофункциональныхмагнитных материалов.Стехиометрические сплавы Гейслера с общей формулой X2YZ и XYZ, где X и Yобозначают переходные металлы, а Z — элемент основной группы, нестехиометрические соединения и допированные четвертым элементом сплавы Гейслера обладают взависимости от их состава разнообразными электрическими свойствами (металлы, полупроводники, сверхпроводники и топологические изоляторы), магнитными свойствами, структурными и магнитными фазовыми переходами первого и второго рода, спиновой поляризацией вплоть до 100%, магнитной памятью формы и др. В частности,сравнительно недавно открытые сплавы Гейслера Ni-Mn-In проявляют большое разнообразие магнитных, электрических, оптических и механических свойств. В некоторыхиз них наблюдается магнито-структурный (мартенситный) переход, т.е.
одновременное изменение кристаллической структуры и магнитного состояния, что приводит квозникновению ряда перспективных для применений свойств, таких как гигантскиймагнитокалорический эффект, большое магнитосопротивление, сильные механическиедеформации, обменный сдвиг и т.д. [1].Несмотря на значительные усилия последних лет в исследовании свойств NiMn-содержащих сплавов Гейслера, механизмы, ответственные за мартенситный переход, далеки от полного понимания. Из-за тонкого баланса между электронной, ионнойи магнитной энергией в непосредственной близости от мартенситного перехода, свойства этих сплавов очень чувствительны к изменениям их собственных параметров.Имеют значение химический состав, тип кристаллической структуры, тип и объёмнаядоля дополнительных легирующих элементов, а также внешние параметры (методы и3условия изготовления, температура отжига, приложенное магнитного поля, давление,скорости нагрева и охлаждения, последовательность измерений).БольшинстворезультатовомногофункциональныхсвойствахNi-Mn-содержащих сплавах Гейслера получено для объёмных поликристаллических образцов.
Однако для многих приложений желательно реализовать те же самые свойства влентах, микропроводах и тонких плёнках.Создание разбавленных магнитных полупроводников (РМП) с температуройКюри выше комнатной может оказать значительное воздействие на развитие современной техники и в первую очередь на развитие спинтроники и магнитофотоники [2].Такие материалы могут быть использованы как эффективные инжекторы спинполяризованного тока, и открывают принципиально новые возможности для управления магнитными свойствами электрическим полем или излучением. Однако решениеэтой задачи связано с преодолением многих трудностей и в первую очередь с достижением так называемого собственного ферромагнетизма, не связанного с образованием ферромагнитных кластеров.Модельными объектами для исследования РМП являются система (Ga,Mn)As иоксиды TiO2, допированные кобальтом или ванадием.
Для первой системы детальныеисследования выполнены на образцах, полученных методом молекулярно-лучевойэпитаксии, однако импульсная лазерная абляция является более дешёвым методом посравнению с молекулярно-лучевой эпитаксией и также позволяет получать образцы свысокой температурой Кюри. Однако вопрос о собственном ферромагнетизме в образцах (Ga,Mn)As, полученных этим методом при различной концентрации марганца неполучил решения. Относительно природы ферромагнетизма в TiO2:V и TiO2:Со такжесуществуют противоположные мнения.В данной работе для решения указанных выше вопросов используется магнитооптическая спектроскопия. Изучение магнитооптических параметров является эффективным неразрушающим методом для понимания свойств сплавов Гейслера и магнитных полупроводников. Хорошо известно [3], что исследование магнитооптическихсвойств позволяет получить уникальную информацию об электронной и магнитнойструктуре, о характере межзонных переходов.
Сравнение магнитооптических спектровпри изменении состояния или состава образцов позволяет получить сведения об изменениях, произошедших в электронной структуре образцов. Исследование магнитооп4тических спектров РМП позволяет разделить особенности, связанные с возникновением собственного ферромагнетизма, т. е. выделить спин-зависимые межзонные переходы между валентной зоной и зоной проводимости полупроводниковой матрицы, переходы из примесной зоны марганца, и особенности, связанные с присутствием различных магнитных включений (кластеров MnAs, Mn-атомных кластеров, и т.д).Таким образом, изучение магнитооптических свойств Ni-Mn-содержащих сплавов Гейслера и разбавленных магнитных полупроводников является актуальной на сегодняшний день задачей, как с практической, так и с фундаментальной точки зрения.Цели исследования. Цель данной работы заключалась в изучении особенностейизменения электронной структуры и магнитных свойств при мартенситном переходе вполных и нестехиометрических Ni-Mn-содержащих сплавах Гейслера, а также в изучении природы ферромагнетизма в разбавленных магнитных полупроводникахGaMnAs(Sb), полученных методом лазерной абляции, и полупроводниковых оксидахтитана, допированных ванадием (TiO2:V).Задачи исследования.
Для достижения поставленных целей решались следующие задачи:1. Изучение магнитооптических свойств Ni-Mn-содержащих сплавов Гейслераразличных составов и типов (тонкие плёнки, ленты, моно- и поликристаллы). Сравнительный анализ магнитооптических свойств мартенситной и аустенитной фаз сплавовГейслера.2. Изучение магнитооптических свойств серии образцов GaMnAs и GaMnSb,приготовленных методом лазерной абляции, в зависимости от концентрации марганцаи температуры осаждения с целью выяснения природы ферромагнетизма и выявленияспектральных особенностей ЭЭК, связанных с появлением собственного ферромагнетизма в разбавленных магнитных полупроводниках.3. Изучение магнитооптических свойств магнитных полупроводников оксидатитана, допированного ванадием (TiO2:V) в зависимости от концентрации ванадия итехнологических параметров изготовления с целью выяснения природы ферромагнетизма при комнатной температуре.5Положения, выносимые на защиту:1.
Магнито-структурный (мартенситный) переход в исследованных Ni-Mnсодержащих сплавах Гейслера не сопровождается существенной перестройкой электронной структуры в области энергий 0,5–4,0 эВ.2. Характеристики мартенситного перехода (вид и ширина петли температурного гистерезиса, температуры прямого и обратного перехода) в тройных и четверныхнестехиометрических Ni-Mn-содержащих сплавах Гейслера в приповерхностных слояхотличаются от объёмных.3. Положение и интенсивность пиков в магнитооптических спектрах экваториального эффекта Керра (ЭЭК) для сплавов Гейслера зависят от относительной концентрации и типа 3d-металлов.
Это доказывает, что наиболее интенсивные пики в магнитооптических спектрах связаны с переходами между 3d-уровнями переходных металлов, гибридизированных с s- и p-уровнями.4. Резонансное усиление магнитооптического отклика при комнатной температуре в области энергий 0,5–2,0 эВ для разбавленных магнитных полупроводниковGaMnAs(Sb), приготовленных методом лазерной абляции, связано с появлением нанокластеров MnAs(Sb), ответственных за наличие ферромагнетизма при комнатной температуре.5.
Особенности поведения температурных, полевых и спектральных зависимостей ЭЭК в области температур Т < 80 К, свидетельствуют о собственной природеферромагнетизма в образцах Ga1–хMnхAs, приготовленных методом лазерной абляции сконцентрацией марганца х ~ 0,13, при осаждении на подложки при комнатной температуре.6. Природа собственного ферромагнетизма в диоксидах титана, допированныхванадием и кобальтом, различна.Научная новизна результатов работы. Все экспериментальные результаты работы были получены впервые.
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.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
