Автореферат (1103181), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Полученные в диссертационной работе результаты существенно расширяют представление о магнитооптических явлениях в сплавах Гейслера и магнитных полупроводниках. Результаты исследований могут быть использованы для развития технологий получения новых материалов для спинтроники необходимой конфигурации с заданными свойствами.6Достоверность результатов. Достоверность полученных в работе результатовобеспечена обоснованностью использованных экспериментальных методов изучениямагнитооптических свойств магнитных материалов, а также анализом физическихпроцессов, определяющих эти свойства.
Кроме того, достоверность подтверждаетсяанализом корреляций результатов, полученных для различных образцов, и хорошимсогласованием между полученными данными по магнитооптическим свойствам образцов с литературными данными о структурных, магнитных и магнитооптических свойствах.Практическая значимость. Полученные в настоящей работе результаты позволяют заключить, что исследования магнитооптических свойств являются эффективным неразрушающим методом изучения сплавов Гейслера и магнитных полупроводников. Магнитооптические исследования показали, что изменение технологическихпараметров изготовления нестехиометрических сплавов Гейслера позволяют сдвигатьтемпературы мартенситного перехода.
Результаты настоящей работы являются важными как для понимания фундаментальных свойств исследованных материалов, так идля развития технологий получения магнитных материалов с заданными свойствами.Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на российских и международных конференциях: Moscow International Symposium on Magnetism (Москва, 2011, 2014); Международная конференция «Ломоносов» (Москва,2011, 2012, 2013, 2015); XXII Международная конференция «НМММ» (Астрахань,2012); ETOPIM 9 (Марсель, Франция, 2012); ICM’12 (Пусан, Республика Корея, 2012),EMRS Fall Meeting (Варшава, Польша, 2012); PIERS 2012 (Куала-Лумпур, Малайзия,2012); V Euro-Asian Symposium “Trends in Magnetism” (Владивосток, 2013); 47th WinterSchool of PNPI RAS on Condensed Matter Physics “FKS-2013” (Зеленогорск, 2013); International Conference “Functional Materials” (Крым, Украина, 2013); DICNMA 2013(Сан-Себастьян, Испания, 2013); JEMS 2013 (Родос, Греция, 2013); VI Байкальскаямеждународная конференция «Магнитные материалы.
Новые технологии» (Иркутскаяобласть, 2014); DPG Spring Meeting of the Condensed Matter Section (Берлин, Германия,2015).7Публикации. По материалам диссертации опубликовано 23 работы, в том числе10 статей в российских и зарубежных журналах, рекомендованных ВАК, и 13 опубликованных тезисов докладов всероссийских и международных конференций. Списокстатей приведён в конце автореферата.Личный вклад автора.
Автором лично получена основная часть экспериментальных результатов: измерены, описаны и проанализированы спектральные, температурные и полевые зависимости экваториального эффекта Керра для изучаемых образцов.Объём и структура работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка сокращений и списка использованной литературы.
В работе содержится144 страницы машинописного текста, включая 69 рисунков, 2 таблицы, 152 библиографические ссылки.Краткое содержание работыВо введении обоснована актуальность работы и сформулирована её цель; указана научная новизна и практическая ценность работы; представлена степень апробации работы, объём и структура диссертации.В первой главе представлен обзор литературы, посвящённой полным и нестехиометрическим Ni-Mn-содержащим сплавам Гейслера. Изложены основные результаты экспериментальных и теоретических работ, касающихся оптических и магнитооптических свойств сплавов Гейслера, описания механизмов мартенситного перехода всплавах Гейслера, особенностей изменения электронной структуры и магнитныхсвойств сплавов при мартенситном переходе.
Рассмотрено несколько механизмов мартенситного перехода в сплавах Гейслера.Во второй главе представлен обзор литературы о магнитных полупроводникахGaMnZ и TiO2:V. Описаны методы получения и особенности строения магнитных полупроводников, в том числе особенности природы ферромагнетизма в этих материалах. Рассмотрены различные точки зрения на электронную структуру, приведены результаты оптических и магнитооптических исследований.8В третьей главе приведена феноменология магнитооптических эффектов, в т.ч.экваториального эффекта Керра (ЭЭК). Экваториальный эффект Керра (transversalKerr effect, TKE) заключается в изменении интенсивности и сдвиге фазы р-компонентысвета, отражённого от ферромагнетика при его намагничивании. Описаны теоретические модели для расчёта ЭЭК в неоднородных структурах; описана методика эксперимента и установка, позволяющая измерять экваториальный эффекта Керра; проведёнанализ ошибок эксперимента.Четвёртая и пятая главы носят оригинальный характер.
В четвёртой главе приведены результаты измерений ЭЭК для тройных и четверных сплавов Гейслера. Покаждой группе исследованных образцов приведены экспериментальные данные, полученные в ходе работы: спектральные зависимости величины ЭЭК в диапазоне энергийот 0,5 до 4,5 эВ, полевые зависимости в магнитных полях напряжённостью до 3 кЭ итемпературные зависимости в области температур от 20 до 380 К. Все результаты получены при углах паления света 65–70о.В § 4.1 приведён список образцов сплавов Гейслера (табл. 1), указаны их основные характеристики и описаны методы получения.В § 4.2 описаны результаты измерений температурных, спектральных и полевыхзависимостей ЭЭК для полных сплавов Гейслера: тонких плёнок Ni49,5Mn28Ga22,5,Ni49,44Fe18,64Co4,09Ga27,83 и поликристаллаFe48Mn24Ga28.Таблица 1.СоставNi49,5Mn28Ga22,5Ni49,44Fe18,64Co4,09Ga27,83Fe48Mn24Ga28Тип образцовТонкая плёнкаТонкая плёнкаПоликристаллМетод полученияМагнетронное распылениеМагнетронное распылениеИндукционная плавкаNi50Mn35In15Ni43,7Mn43,6In12,7Ni52Mn34In12Si2и Ni53Mn34In11Si2Ni45Mn36,7In13,3Co5Тонкая плёнкаЛентаТонкие плёнкиИмпульсное лазерное осаждениеБыстрая кристаллизацияМагнетронное распылениеМонокристаллыМетод ЧохральскогоНатемпературныхзависимостяхЭЭКтонкихТолщина1 мкм1 мкмОбъёмныйобразец200 нм10 мкм75 нмОбъёмныеобразцыплёнокNi49,5Mn28Ga22,5,Ni49,44Fe18,64Co4,09Ga27,83 в области мартенситного перехода из ферромагнитной (ФМ)9аустенитной фазы в ФМ мар2Ni49,5Mn28Ga22,5тенситную наблюдался темпе-T = 335 K; H = 250 OeT = 300 K; H = 250 OeT = 100 K, H = 3 kOe1ратурный гистерезис.
Темпера-TKE, 10-3турный гистерезис ЭЭК прак0тически полностью подавлялсяв полях 3 кЭ. Анализ спектров-1ЭЭК для мартенситной и аусте-2нитной фаз показал отсутствие1234различий в положении основ-E, eVРис. 1. Спектральные зависимости ЭЭК тонкойплёнки Ni49,5Mn28Ga22,5 в аустенитной (T = 335 К) иных пиков (рис. 1 и 2). Это далоправо говорить об отсутствиисущественных изменений элек-мартенситной (Т = 100, 300 К) фазах.троннойструктуры образцовпри мартенситном переходе.4Ni49,44Fe18,64Co4,09Ga27,83По своему виду спектрыT = 300 K, H = 2.5 kOeT = 77 K, H = 2.5 kOe3ЭЭК существенно менялись приTKE, 10-32изменении1составаобразцов(рис.
1 и 2). Это согласуется с0-1теоретическими-2электронной-3расчётамиструктуры(на-пример, [4]), согласно которым01234наличие наиболее интенсивныхE, eVпиковвмагнитооптическихРис. 2. Спектральные зависимости ЭЭК тонкойспектрах главным образом свя-плёнки Ni49,44Fe18,64Co4,09Ga27,83 в аустенитной (T =зано с межзонными оптически-300 К) и мартенситной (Т = 77 К) фазах.мипереходамимежду3d-уровнями переходных металлов(гибридизированных с s- и p-уровнями).В отличие от Ni-содержащих сплавов, в поликристалле Fe48Mn24Ga28 при понижении температуры наблюдался мартенситный переход из высокотемпературной парамагнитной аустенитной фазы в ферромагнитную мартенситную фазу [5].10Анализ поведения температурных зависимостей намагниченности, сопротивления и ЭЭК (рис.
3–5) показал, что температурные зависимости ЭЭК хорошо коррели-Рис. 3. Температурная зависимость на-Рис. 4. Температурная зависимостьмагниченности кристалла Fe48Mn24Ga28 всопротивленияполе напряжённостью 100 Э [5].Fe48Mn24Ga28 [5].поликристалларуют с поведением ρ(Т), но при1,0этом ход температурных кри-0,9вых ЭЭК противоположен ходуTKE, 10-30,8кривых намагниченности. При-0,7чина такого поведения связана0,6с тем, что сплав Fe48Mn24Ga28 в0,5Fe48Mn24Ga280,4H = 600 Oe,E = 2,81 eVобласти мартенситного перехода можно рассматривать как0,3050100150200250300T, Kкомпозит (смесь аустенитной имартенситнойРис. 5. Температурные зависимости ЭЭК поликристалла Fe48Mn24Ga28 в поле напряжённостью 600 Э.фаз),т.е.какмагнитнонеоднородную среду,для которой ЭЭК имеет болеесложную зависимость от температуры,чемнамагничен-ность.
В ферромагнитных композитах, состоящих из ферромагнитных включений в11диэлектрической или полупроводниковой матрице, намагниченность пропорциональнаобъему ферромагнитной фазы, т.е. её концентрации, а магнитооптический отклик в таких композитах имеет немонотонную зависимость от концентрации ферромагнитнойфазы с максимумом для составов вблизи порога перколяции [6]. При температуре 300К ферромагнитные включения мартенсита изолированы друг от друга, их мало ибольшая их часть намагничивается в поле напряжённостью 600 Э (см. рис. 5). С понижением температуры в диапазоне 300–200 К количество включений мартенсита увеличивается, но пока они не сливаются в крупные частицы и перемагничиваются в слабомполе. Величина ЭЭК и намагниченность растут практически синхронно с концентрацией мартенсита вплоть до T 200 К.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
