Магнитооптические свойства нанокомпозитных материалов на основе 3dметаллов (Fe и Co) (1103604), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Обнаружено, что зависимости эффекта Керра отконцентрации диэлектрической компоненты (SiO2) в составе нанокомпозитане монотонны и демонстрируют резкий “излом” в районе X~57,2%, наиболеесильно выраженный в ИК области спектра (рис. 3(В)). Концентрационноеположение максимума эффекта Керра (в узком диапазоне длин волн ИКобласти спектра) строго соответствует порогу перколяции, определенномупри измерениях ГМС. Усиление МО отклика в ближней ИК области спектравблизи порога перколяции обусловлено тем, что именно в этой областиконцентраций происходят наиболее сильные изменения микроструктурынанокомпозита, влекущие за собой изменения его оптических свойств, атакже переход системы из суперпарамагнитного в ферромагнитноесостояние.Кроме того, обнаружено, что замена железа, входящего в составферромагнитной компоненты изучаемых нанокомпозитных сплавов, кобальтом(при том же самом материале диэлектрика) приводит к уменьшению12Fe 50Pt50ГМСBE=0,87 эВE=1,83 эВE=3,9 эВ34200ГМС,%8655,951,142,332,03ЭЭК*103AЭЭК*10X,%73,464,861,457,2121-3-4-6-812345304560750E(эВ)концентрация SiO 2, %Рис.
3Магнитооптическиеисследованиянеотожженныхкомпозитов(FePt)1-X(SiO2)X: А – спектральные зависимости ЭЭК; В – концентрационныезависимости ЭЭК (для разных длин волн падающего света) и ГМС.величины ЭЭК на порядок. Это происходит в результате ослаблениямежзонного перехода, обусловленного особенностями электроннойструктуры этих металлов.В параграфе 4.4 представлены результаты расчета дисперсионныхзависимостей диагональных (ε1 и ε2) и недиагональных (ε′1 и ε′2) компоненттензора диэлектрической проницаемости (ТДП) сплава (FePt)1–X(SiO2)X наоснове экспериментально измеренных оптических постоянных n, k и ЭЭКпри двух углах падения света в энергетическом диапазоне 0,5 – 4,5 эВ.Показано, что в отличие от спектральных зависимостей ЭЭК изменениеконцентрации SiO2 не приводит к увеличению амплитуды спектровдиагональных и недиагональных компонент ТДП.
Во всем диапазоне длинволн падающего света с увеличением концентрации диэлектрическойкомпоненты величина ε1, ε2 и ε′1, ε′2 падает. Такое поведения дисперсионныхзависимостейнедиагональныйкомпонентТДПсвидетельствует:значительное увеличение магнитооптического отклика вблизи порогаперколяции в ИК области спектра не связано с увеличениеммагнитооптической активности изучаемых нанокомпозитных материалов.В параграфе 4.5 проведено сравнение спектральных зависимостейЭЭК, смоделированных в рамках приближения “эффективной среды”, иэкспериментальных результатов.
Магнитооптические спектры были рассчитаны как функция оптических и МО параметров компонент сплава,коэффициента объемного заполнения магнитных частиц f и L фактора формы[10], а также фактора недомагничивания среды – аH=M(H)/Ms, где M(H) и Ms– магнитные моменты в поле Н и Нs соответственно. Показано, что расчет в13рамкахприближения“эффективнойсреды”позволяетописатьэкспериментальныекривыеЭЭКдлягранулированногосплава(FePt)1-X(SiO2)X в широком диапазоне концентраций.
В отличие от МОданных для нанокомпозитов «аморфный металл – диэлектрик», примоделировании которых требовались более сложные методы описаниямагнитооптических свойств (симметризованное приближение Максвелла–Гарнетта) [9].В параграфе 4.6 представлены результаты исследований изменениймагнитооптических, оптических и магнитных свойств нанокомпозитов всвязи с процессами упорядочения, происходящими в них в результатетермической обработки при 7000С. Обнаружено, что отжиг по-разномувлияет на поведение спектров ЭЭК пленок с концентрацией диэлектрическойкомпоненты больше и меньше порога перколяции. Значительное увеличениеМО эффекта (на порядок) наблюдается для пленок с большой концентрациейдиэлектрической компоненты (рис. 4).
В противоположность этомуамплитуда эффекта Керра для пленок с X=55,9 и 57,2 % существенноуменьшается после отжига. Сравнение спектральных зависимостей мнимойчасти диагональных компонент ТДП ε2 для неупорядоченных и отожженныхпленок также показывает, что термообработка в большей степени влияет наоптические свойства нанокомпозитов с X ~ Xпер (особенно в ИК областиспектра, где велик вклад свободных электронов) и практически не изменяетоптических параметров пленок с большой диэлектрической составляющей.Изучение поведения кривых намагничивания (а также полевых зависимостейЭЭК) для неупорядоченных и отожженных образцов показало, что послеотжига некоторые гранулированные пленки становятся более мягкими(X< 68%) другие же наоборот – более магнитожесткими (X~ 57%) (рис.
5). Врезультате было установлено, что изменение магнитных, оптических имагнитооптических свойств отожженных нанокомпозитов (FePt)1-X(SiO2)Xявляетсяследствиемструктурногопереходавупорядоченнуювысококоэрцитивную структуру, происходящего только в тех материалах,металлические гранулы которых обладают достаточно большими размерами.В сплавах с малыми металлическими частицами структурный переход непроисходит, однако распределение гранул по размерам в результате отжига14ЭЭК*10-33X=68,9%X=55,9%0-3-6-912345Е (эВ)12345E (эВ)4X=68,9%1,0X=55,9%36400,0148420060012001800H(Э)0ЭЭК*100,58323ЭЭК*10Намагниченность 4πM [kG]Рис. 4 Спектры ЭЭК для неупорядоченных (полные символы) и отожженныхпри 7000С (пустые символы) гранулированных пленок (FePt)1-X(SiO2)X,Х – концентрация диэлектрической компоненты.1216H (kЭ)2400020 00600120018002400H(Э)48121620H (kЭ)Рис.
5 Кривые намагничивания и полевые зависимости ЭЭК (вставки) длянеупорядоченных (пунктир) и отожженных при 7000С (непрерывная линия)гранулированных пленок (FePt)1-X(SiO2)X, Х – концентрация диэлектрическойкомпоненты.становится более однородным, вследствие вариации размера частиц (данныеисследований с помощью просвечивающего электронного микроскопа).В параграфе 4.7 кратко изложены основные результаты данной главы.В пятой главе обсуждаются магнитооптические и магнитотранспортные свойства нанокомпозитов на основе поликристаллическогокобальта внедренного в две различные матрицы: диэлектрическую (Sm2O3) иполупроводниковую (TiO2).Во введении показано, что в настоящее время одной из важнейшихзадач с точки зрения практического применения нанокомпозитов являетсяпоиск материалов, обладающих оптимальным сочетанием магнитооптических и магнитотранспортных характеристик.В параграфе 5.2 описаны особенности технологии изготовления итермической обработки исследуемых нанокомпозитных материалов.
В15таблице 3 даны концентрации диэлектрической компоненты образцов исоответствующие им значения магнитосопротивления.В параграфе 5.3 приведены спектральные и концентрационныезависимости эффекта Керра для гранулированных пленок CoX(Sm2O3)1-X иCoX(TiO2)1-X.Обнаружено, что форма кривых ЭЭК изучаемых композитныхматериалов на основе Со значительно отличается от спектра ЭЭК однородного поликристаллического кобальта.
Более того, амплитуда магнитооптического отклика гранулированных композитов в несколько разпревосходит величину ЭЭК для однородного образца. Сравнениеспектральных зависимостей ЭЭК, полученных для систем CoX(TiO2)1-X иCoX(Sm2O3)1-X в основном состоянии, показало, что замена материла матрицыне вызывает кардинальных изменений амплитуды и формы кривых ЭЭК.Обнаружено, что в концентрационных зависимостях ЭЭК изучаемыхнанокомпозитов на основе Со наблюдаются как общие изменения, так ииндивидуальные отличия. К изменениям общего характера относитсянемонотонное поведение эффекта Керра при изменении концентрацииферромагнитной компоненты в составе нанокомпозита с ярко выраженныммаксимумом вблизи порога перколяции.
К индивидуальным отличиям,определяющимся элементным составом нанокомпозитов, относятся величина иположение максимума концентрационной зависимости ЭЭК.Также как и для сплава (FePt)1-X(SiO2)X (глава 4), для гранулированныхпленок CoX(Sm2O3)1-X и CoX(TiO2)1-X обнаружено, что положение максимумав концентрационной зависимости ЭЭК (в узком диапазоне длин волн ИКобласти спектра) строго соответствует порогу перколяции, определенномупри измерениях магнитосопротивления (рис.
6).Сравнительныеисследованиямагнитотранспортныхсвойств,проведенные в двух гранулированных сплавах на основе поликристаллического Со, различающихся друг от друга материалом диэлектрическойматрицы, также свидетельствуют о том, что элементный состав матрицысильно влияет на величину и форму максимума ГМС (рис. 6).16001,0 эВ8ЭЭК*10МС%31,0 эВ64-2-2-4-4-6-66420МС (%)82A-830456075концентрация Co (%)90-8B30456075концентрация Co (%)090Рис. 6 Концентрационные зависимости ЭЭК для падающего света с энергией~1 эВ и ГМС: А – СоX(TiO2)1-X В – СоX(Sm2O3)1-X.Параграф 5.4 посвящен изучению изменений магнитооптических имагнитотранспортных характеристик нанокомпозитов CoX(Sm2O3)1-X иCoX(TiO2)1-X, произошедших в результате кратковременной термообработкипри 2000С.
Установлено, что характер изменений величины и формы ЭЭК(так же как и поведение магнитосопротивления) при термическомвоздействии зависит от материала матрицы.В параграфе 5.5 представлены основные результаты этой главы.В шестой главе описаны результаты исследований спектральныхзависимостей ЭЭК одномерных магнитофотонных кристаллов (МФК) наоснове висмут замещенного железоиттриевого граната и магнитныхмикрорезонаторов на основе (FePt)1-X(SiO2)X.Во введении речь идет о перспективах практического применения этогоабсолютно нового класса магнитных материалов, в которых к настоящемумоменту уже обнаружено существенное усиление фарадеевского вращения,сопровождающееся, к сожалению, сильным снижением прозрачности [11].Вследствие чего изучение поведения МО отклика такого магнитофотонногокристалла в случае отражения представляется интересным.В параграфе 6.2 описан процесс изготовления и термическойобработки исследуемых материалов.В параграфе 6.3 приведены результаты оптических и магнитооптических исследований, на основании которых рассчитан тензор диэлектрическойпроницаемостиоднороднойпленкигранатаBi1.0Y2.5Fe5OX.Показано, что эти результаты хорошо согласуются с известными эксперимен17тальными данными [12,13], полученными для Bi-содержащих пленокферритов–гранатов ранее.В параграфе 6.4 представлены спектральные зависимости ЭЭКмагнитофотонных кристаллов, состоящих их четырех и шести парчередующихся слоев гранат/оксид кремния.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
