Магнитооптические свойства нанокомпозитов ферромагнитный металл-диэлектрик и наномультислойных пленок ферромагнетик - полупроводник (1103606)
Текст из файла
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТимени М. В. ЛомоносоваФизический факультетНа правах рукописиПхонгхирун СонгсакМАГНИТООПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НАНОКОМПОЗИТОВФЕРРОМАГНИТНЫЙ МЕТАЛЛ-ДИЭЛЕКТРИК ИНАНОМУЛЬТИСЛОЙНЫХ ПЛЕНОКФЕРРОМАГНЕТИК - ПОЛУПРОВОДНИКСпециальность 01.04.11 – физика магнитных явленийАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание учёной степеникандидата физико-математических наукМосква – 2007Работа выполнена на кафедре магнетизма физического факультетаМосковского государственного университета им. М.В.
ЛомоносоваНаучный руководительдоктор физико-математических наук,профессор Е. А. ГаньшинаОфициальные оппоненты:доктор физико-математических наук,профессор А. С. Андреенкокандидат физико-математических наук,доцент А. Н. ЮрасовВедущая организацияИнститут металлургии и металловеденияим. А.А.Байкова РАН г.Москва.Защита состоится “ 15 ” ноября 2007 года в 17.00 часов на заседаниидиссертационного совета К 501.001.02 в Московском государственномуниверситете им.
М.В. Ломоносова по адресу: 119992 ГСП-2, г. Москва,Ленинские горы, МГУ, физический факультет, аудитория.С диссертацией можно ознакомитьсяфакультета МГУ им. М. В. Ломоносова.Автореферат разослан “вбиблиотекефизического” октября 2007 года.Ученый секретарьдиссертационного совета К 501.001.02,кандидат физико-математических наук2И. А. НиканороваОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы. Устойчивый интерес к наноструктурам, возникшийв последнее время, обусловлен возможностью значительной модификациии принципиального изменения качеств известных материалов припереходе в нанокристаллическое состояние. В низкоразмерных магнитныхматериалах,наблюдаютсянеобычныефизическиеявления,представляющие как самостоятельный научный интерес, так и важноепрактическоезначение:гигантскиймагнитныйимпеданс(ГМИ),гигантское магнитосопротивление (ГМС) [1], гигантский аномальныйэффект Холла (АЭХ) [2], аномальные оптические эффекты [3], сильныймагнитооптический отклик [4].Этисвойствананокомпозитовлежатвосновеширокихвозможностей их практического применения в различных областяхтехники: при разработке новых искуственных материалов для спинтроникиимагнитофотоники,присозданииэлементовмагнитнойимагнитооптической записи, высокочувствительных датчиков магнитногополя и т.п.Объектомисследованийинтенсивныхявляетсяэкспериментальныхвопросвзаимногоивлияниятеоретическихсоставаимикроструктуры на магнитные, магнитотранспортные, оптические имагнитооптические свойства пленочных нанокомпозитов.
Несмотря набольшое количество работ до сих пор нет достаточной ясности впониманиипроцессов,сопровождающихструктурнуюперестройкувещества, так как трудно предсказать свойства пленок, в которыхзначительную роль играют взаимодействия наночастиц между собой, сматрицей и с подложкой, при огромном влиянии размерных иповерхностных эффектов, вызываемых частицами, их границами иповерхностью пленок.3В связи с этим актуальным оказываются экспериментальные методы,позволяющие получить представление о внутренней структуре такихматериалов и особенностях магнитного взаимодействия в них. К такимметодам относятся магнитооптические методы и метод ферромагнитногорезонанса, позволяющие изучать физические свойства в широкомчастотном диапазоне.
Оба эти метода чувствительны к наличиюмагнитных неоднородностей, к изменению формы и размера частиц, к ихобъемному распределению и к появлению новых магнитных фаз в образце.С этой точки зрения детальные экспериментальные исследованиямагнитных,магнитотранспортныхимагнитооптическихсвойствнанокомпозитных материалов в зависимости от состава, концентрации итехнологических параметров получения необходимы, как для пониманияобщихзакономерностейформированияфизическихсвойствнанокомпозитов, так и для реализации практических задач и в первуюочередь, для конструирования наноструктурных материалов с заданнымимагнитными и магнитооптическими характеристиками.Цель работы состояла в исследовании особенностей магнитооптических имагнитных свойств двух групп наноструктурных материалов — спинтуннельных нанокомпозитов (ферромагнитный металл – диэлектрик) испин-туннельныхмногослойныхмагниторезистивныхструктур(ферромагнетик – полупроводник).Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:1.
проведениеавтоматизацииэкспериментальнойустановкидляисследования экваториального эффекта Керра (ЭЭК)2. исследование зависимости магнитооптической активности аморфныхгранулированных нанокомпозитов от состава металлических гранул(Co84Nb14Ta2)x(SiO2)100-x, (Co45Fe45Zr10)x(SiO2)100-x,(Co41Fe39B20)x(SiO2)100-x;3. исследование влияния матрицы на магнитооптические свойствананокомпозитов с гигантским туннельным магнитосопротивлением;44.
изучение влияния технологических условий получения нанокомпозитовферромагнетик – сегнетоэлектрик (Co)x(LiNbO3)100-x на их магнитные имагнитооптические свойства;5. исследование магнитных и магнитооптических свойств многослойныхсистем: [(Co45Fe45Zr10)/(a-Si)]40 и [(Co45Fe45Zr10)35(Al2O3)65]/α-Si:H]30.Научная новизна и практическая ценность работы состоит вследующем:• Обнаружено, что магнитооптический отклик возрастает в рядунанокомпозитов с гранулами CoNbTa → CoFeB → CoFeZr.Установленакорреляциямеждумаксимальнымизначениямиэкваториального эффекта Керра, туннельного магнитосопротивлениянанокомпозитовметаллическихимагнитострикциигранул,связаннаянасыщениясматериалавозрастаниемвкладаполяризованных d-электронов в плотность состояний вблизи уровняФерми и ростом спин-орбитального взаимодействия в рядунанокомпозитов с гранулами CoNbTa → CoFeB → CoFeZr.• Установлено, что существует оптимальное значение давлениякислорода в распылительной камере, при котором достигаютсямаксимальныезначениямагнитооптическогооткликананокомпозитов ФМ металл – сегнетоэлектрик и расширяетсяконцентрационнаяобластьсуществованиянанокомпозитовсбольшим значением магнитосопротивления.• Впервые исследована зависимость магнитооптических и магнитныхсвойствоттолщинынаномультислойнойгидрогенизированныйполупроводниковыхструктурыSi–нанокомпозитслоев-дляаморфный[(Co45Fe45Zr10)35(Al2O3)65/aSiH]40.Обнаружено, что образование межгранульной полупроводниковойпрослойки aSi:H в многослойной системе приводит к возникновению5сильногоэффективногообменноговзаимодействиямеждуизолированными гранулами ФМ сплава Co45Fe45Zr10.Практическаяценность.Полученныевдиссертационнойработерезультаты расширяют представление о магнитооптических явлениях внаноструктурных материалах.
Результаты исследования могут бытьиспользованыдляразвитиятехнологийполучениянаноструктурнеобходимой конфигурации с заданными свойствами и для разработкиновых материалов для спинтроники.Апробацияработы.Результатыработыдокладывалисьна:Международной школе – семинаре “Новые магнитные материалымикроэлектроники”,Москва,2002,2004,2006;Международномсимпозиуме “Порядок, беспорядок и свойства оксидов ODPO”, Сочи, 2002,2003, 2004, 2007; на секции по проблемам магнетизма в магнитныхпленках, малых частицах и наноструктурных объектах, Астрахань 2003;XXI international conference on “Relaxation phenomena in solids (RPS-21)”,Voronezh', October 5-8, 2004;, Московском международном симпозиуме помагнетизму MISM 2005, Москва, 25-30 июня, 2005; Всероссийскойнаучной конференции молодых ученых и студентов, Краснодар, 2-5октября 2006; II International Conference “Electronics and Applied Physics”Kyiv, Ukraine, 11-14 October 2006Личный вклад автора.
Проведенаавтоматизация экспериментальнойустановки для исследования ЭЭК. Подготовка образцов и измерениямагнитооптических свойств проведены лично автором. Обсуждение ианализ полученных экспериментальных результатов проводились авторамисоответствующих работ совместно.6Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 21научная работа, включая 6 статей и 15 публикаций в материалахконференций.Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения, пяти глав,заключения и списка литературы. Полный объем работы - 123 страницымашинописноготекста,включая60 рисунков,4 таблицыи105библиографических ссылок.КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обоснована актуальность изучения рассматриваемых вдиссертации проблем, сформулирована цель работы. Обозначена научнаяновизна и практическая ценность работы, дана краткая характеристикаосновных разделов диссертации.
Представлена степень апробации,количество публикаций и структура диссертации.Первая глава диссертационной работы носит обзорный характер. Вней изложены основные результаты экспериментальных и теоретическихработ, посвященных исследованию свойств нанокомпозитных материаловна основе 3d металлов.В параграфе 1.1 обсуждается актуальность исследованийнаноразмерных материалов и возможности их практического применения.В параграфе 1.2 описаны способы изготовления магнитныхгранулированных нанокомпозитов, методы изучения их микроструктуры имагнитных свойств.В параграфе 1.3 дан обзор литературных источников, в которыхизучается явление гигантского магнитосопротивления в гранулированныхсплавах типа “ферромагнитных металл – диэлектрик” и многослойныхмагнитополупроводниковых структурах.В параграфе 1.4 приведенысуществующие результатыэкспериментальных и теоретических исследований магнитооптическихсвойствмагнитныхнанокомпозитов.Представленныеданныесвидетельствуют о том, что изучение магнитных, магнитотранспортных имагнитооптических свойств нанокомпозитных материалов является7актуальным и перспективным научным направлением, активноразвивающимся в настоящее время.
Однако для того, чтобы такиематериалы могли успешно применяться в практических целях, необходиморешить ряд проблем, таких как:⎯ Изготовлениехорошовоспроизводимых,обладающихзаданными свойствами наноструктур. Следует отметить, чтопредсказание свойств таких материалов является сложнойзадачей, так как при её решении необходимо учитыватьвлияние многих факторов, например, таких как взаимодействиенаночастиц между собой, с матрицей и с подложкой,размерные и поверхностные эффекты.⎯ Нахождение компромисса между составом нанокомпозита,значением магнитосопротивления и величиной внешнегомагнитного поля.⎯ Установление взаимосвязи между составом гранулированногосплава, его микроструктурой и величиной магнитооптическихэффектов.Вышеизложенноепозволяетутверждать,чтодетальныеисследования изменений магнитных, электрических и магнитооптическиххарактеристик магнитных композитных материалов в зависимости от ихсостава, микроструктуры и технологических режимов их полученияявляются актуальными.Во второй главе описана методика эксперимента и установка, дляизмерения экваториального эффекта Керра в области энергий падающегосвета 0.5 – 4.5 эВ в переменном магнитном поле ~ 2.5 кЭ.
Авторомпроводилась автоматизация работы установки. Приводится блок-схемаустановки и алгоритм работы программного обеспечения.Третья глава посвящена исследованию влияния элементногосостава ферромагнитной компоненты и матрицы на магнитные имагнитооптические свойства аморфных нанокомпозитов.8В параграфе 3.1описываются технические параметры и методизготовления гранулированных композиционных материалов аморфныйферромагнитныйметалл–диэлектрик(Co84Nb14Ta2)x(SiO2)100-x,(Co45Fe45Zr10)x(SiO2)100-x, (Co41Fe39B20)x(SiO2)100-x, (Co45Fe45Zr10)x(Al2O3)100-x инанокомпозитов,обладающихзначительнымтуннельныммагнитосопротивлением. Приведены данные о микроструктуре и составахисследованных нанокомпозитов.В параграфах 3.2- 3.4 представлены результаты МО исследованияспектральных,концентрационныхэкваториальногонанокомпозитовэффектаиКерраполевыхаморфныхзависимостейгранулированныхферромагнетик – диэлектрик для трех различныхсоставов ферромагнитной металлической компоненты.Установлено,чтоδ(hν)спектрыизучаемыхнанокомпозитовсущественно отличаются по знаку, величине и характеру от спектроваморфныхЭЭК, δ · 10310сплавов, составляющих основунанокомпозита и от спектров5поликристаллического0кобальта(см.
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}
