Магнитооптические свойства нанокомпозитов ферромагнитный металл-диэлектрик и наномультислойных пленок ферромагнетик - полупроводник (1103606), страница 2
Текст из файла (страница 2)
рис. 1). Обнаружено, чтоособенно-5-10металлическихсильныеизмененияспектров δ(hν) наблюдаются в1Co48.62 х, ат. % 310058.445.540.9E, эВ453.835области энергий 0.6 < hν < 1.5 эВ.В то время как при уменьшенииэнергииРис. 1. Спектральные зависимости ЭЭКнанокопозитов (Co84Nb14Ta2)x(SiO2)100-xсветовыхквантовзначения ЭЭК Co и аморфныхсплавов уменьшаются до нуля,эффект в нанокомпозитах меняет знак в области 1.5 – 3 эВ и достигаетэкстремальных значений в диапазоне 0.6 – 1.2 эВ.9чтоконцентрационные зависитонный характер в ближнейИК области спектра (см.рис.
2). При этом максимумхперизависитотсостава0.4200.3-20.2-4величина0.0-6элементного-0.1егометаллическойЭЭК3040-86050х, ат. %Рис. 2. Концентрационные зависимости ЭЭК иГМС нанокомпозитов (Co84Nb14Ta2)x(SiO2)100-xкомпоненты. Максимальноезначение1,25 эВ0.1эффекта наблюдается при х≅|MC|, Δρ/ρ0 %мости ЭЭК имеют немоно-0.5ЭЭК, δ · 103Установлено,былонайдено для композитов (Co45Fe45Zr10)x(SiO2)100-x.ИсследованиеполевыхзависимостейЭЭК,полученныхпрификсированной энергии квантов падающего света, позволило определитьтипмагнитногоупорядочениявнанокомпозитахсразличнымсодержанием ферромагнитной компоненты. Было найдено, что полевыезависимости ЭЭК выявляют наличие трех областей концентрации,соответствующих различным процессам намагничивания.
Первая группаобразцов с концентрацией металлической фазы х до 45 ат.% находится вдоперколяционной области. Кривые δ(Н) имеют вид, характерный длясуперпарамагнетиков. В частности, наблюдается линейная зависимость δот Н вплоть до 1.5 кЭ. У образцов второй группы с концентрациями,соответствующими области 45 < х < 55 ат.%, характер зависимости δ(Н)меняется, причем образцы с максимальной концентрацией в полях ≈ 1.5 кЭпрактически намагничены до насыщения. Для нанокомпозитов с х > 55ат.%,т.е.находящихсяферромагнитныйхарактерзапорогомперколяции,намагничивания.Длянамагничивания в основном заканчивается в поле до 0.2 кЭ.10наблюдаетсянихпроцессВ параграфе 3.5 приведены результаты изучения магнитных свойствнанокомпозитов(Co84Nb14Ta2)x(SiO2)100-xметодомФМР.Измеренызначения резонансного поля Нрез и ширины линии поглощения ΔН взависимости от ориентации Н относительно плоскости пленки.
Показано,что по зависимости величины ΔН от х при перпендикулярной ориентацииНотносительноплоскостипленкиможноуверенноопределятьконцентрацию магнитной фазы, соответствующей порогу перколяции. Приизменении х от 45 до 46 % величина ΔН⊥ уменьшалась скачком почтивдвое, а значение ΔН|| в этой области х изменялось незначительно.Установлено, что данные по изучению изменений перестройкимагнитной структуры в нанокомпозитах, полученные ФМР и МОметодами хорошо коррелируют между собой.В параграфе 3.6 обсуждается механизм связи магнитооптических имагниторезистивныхсвойствнанокомпозитовсмагнитострикциейCoFeZr|ЭЭК|, δ·10320CoFeB1543210⏐ГМС⏐ , Δρ/ρ0 %насыщения металлической фазы нанокомпозита.15CoNbTa0102030Магнитострикция, λsּ1060Рис.
3. Корреляция между ГМС, ЭЭК имагнитострикцией металлической фазынанокомпозитов (Co45Fe45Zr10)57(SiO2)43,(Co40Fe40B20)60(SiO2)40 и (Co84Nb14Ta2)61(SiO2)39.11При сравнении результатов магнитных и магнитооптическихисследованийдляаморфныхгранулированныхнанокомпозитовсразличным составом магнитных гранул обнаружено наличие связи междумаксимальнымизначениямигигантскогомагнитосопротивления,экваториального эффекта Керра и магнитострикцией материала, изкоторого сформированы гранулы (рис.3).
С ростом магнитострикции вряду магнитных гранул CoNbTa – CoFeB – CoFeZr линейно увеличивалисьи значения ГМС, и ЭЭК.Наблюдаемые корреляции обусловлены, по нашему мнению, одними тем же механизмом и могут быть связаны с возрастанием вклада dэлектронов и величины спин-орбитального взаимодействия в цепинанокомпозитов с гранулами CoNbTa → CoFeB → CoFeZr.Плотность состояний на уровне Ферми для этих композитов былаопределена из изучения температурных зависимостей сопротивления принизких температурах [5]. Проведенное исследование показывает, чтоплотность локализованных состояний зависит от материала гранул ивеличина g(ЕF) растет при переходе от CoNbTa к CoFeB и далее к CoFeZr.Увеличение плотности состояния поляризованных d-электроноввблизи уровня Ферми, как следствие, должно приводить к возрастанию ихвкладов и в спин-зависящее туннелирование, и в рассеяние света, и вмежзонныеоптическиепереходыиприводитькростумагнитосопротивления, магнитострикции и магнитооптических эффектовв последовательности нанокомпозитов с гранулами CoNbTa → CoFeB →CoFeZr.Величины магнитооптических эффектов и магнитострикции прямопропорциональны величине спин-орбитального взаимодействия.
Ростспин-орбитального взаимодействия в последовательности нанокомпозитовс гранулами CoNbTa → CoFeB → CoFeZr также должен приводить квозрастаниювкладавспин-зависимоемагнитосопротивления.12туннелированиеиростуВпараграфе3.7приведеныэкспериментальныеданныеисследования спектральных, полевых и концентрационных зависимостейЭЭК для нанокомпозитов (Co45Fe45Zr10)x(Al2O3)100-x.Сравнение спектров ЭЭК нанокомпозитов с грануламиCoFeZr,внедренных в матрицы оксида кремния и оксида аллюминия показывает,что величина магнитооптического эффекта в области низких частот вобразцах с матрицей Al2O3, практически вдвое ниже, а перколяционныйпереход в этой системе происходит при х = 47.8 ат.%. Полевыезависимости для обеих систем имели подобный вид.Впараграфеисследованию3.8влиянияприведеныэкспериментальныеэлементногосоставаданныематрицыпонамагнитооптические свойств для ряда нанокомпозитов на основе Со,обладающих гигантским туннельным магнитосопротивлением.При сравнении магнитооптических свойств трех нанокомпозитов наоснове Со в матрицах оксидов алюминия, титана и кремния, обладающихпримерноодинаковымизначениямимагнитосопротивленияможноотметить, что величина ЭЭК нанокомпозита Co50.2 Тi9.1O40.7 почти во всемспектральномдиапазонезначительноменьше,чемвдругихнанокомпозитах, и смена знака ЭЭК происходит при энергии 2 эВ, т.е.более низкой, чем в других нанокомпозитах.
На образцах Co52.3Si12.2O35.5 иCo55.2Al19O25.8 поведение δ(hν) идентично, но максимальная величинамагнитооптического эффекта наблюдается при разных частотах.В параграфе 3.9 кратко изложены основные результаты даннойглавы.В четвертой главе представлены результаты исследования влиянияатмосферывраспылительнойкамереисостоянияподложкинамагнитооптические свойства нанокомпозитов (Co)x(LiNbO3)100 –x.Во введении показано, что в настоящее время одной из важнейшихзадач с точки зрения практического применения нанокомпозитов являетсяпоиск материалов, обладающих оптимальным сочетанием магнито13оптическихимагнитотранспортныххарактеристик.Изучениеэлектрических и магниторезистивных характеристик гранулированныхнанокомпозитов (Co)x(LiNbO3)100-x, в которых в качестве матрицыиспользованаморфныйсегнетоэлектрикLiNbO3,выявилорядособенностей, отличающих их от композитов с диэлектрической матрицейSiO2 или Al2O3.
В системах с сегнетоэлектрической матрицей отсутствовалчеткий перколяционный порог и представляло интерес посмотреть, как этиособенности будут проявляться в магнитооптических свойствах.В параграфе 4.2 описаны особенности технологии изготовленияисследуемых нанокомпозитных материалов. В таблице 3 приведенытехнологическиепараметрыполучения(температурыподложкиидавления кислорода в распылительной камере) для исследованныхобразцов.В параграфе 4.3 представлены спектральные и концентрационныезависимости ЭЭК для нанокомпозитов (Co)x(LiNbO3)100-x при РО2 = 0 дляохлаждаемой подложки (серия 1).Обнаружено, что величина ЭЭК в нанокомпозитах (Co)x(LiNbO3)100-xв несколько раз превосходит величину эффекта, наблюдаемого дляполикристаллическогозначительноеСо.увеличениеИзменениеэффектадляформыспектровгранулированныхЭЭКипленокнаблюдалось не только в ближнем ИК диапазоне спектра, как длянанокомпозитов Co(Al2O3), (CoFeZr)SiO2, но и в области 3.0 – 4.2 эВ.Максимальные значения ЭЭК для нанокомпозитов (Co)x(LiNbO3)100-x, вближней ИК области были в 2-3 раза меньше, чем для нанокомпозитов сдиэлектрическими матрицами типа SiO2 или Al2O3,Концентрационная зависимость ЭЭК имела немонотонный характер.Количество максимумов на концентрационной кривой и их положениезависело от длины волны падающего света.14В параграфе 4.4 представлены результаты исследования влиянияатмосферы в распылительной камере на магнитооптические свойствананокомпозитов (Co)x(LiNbO3)100 –x.Обнаружено, что присутствие кислорода в распылительной камерезначительно влияет как на вид спектра, так и на его величину.
Наиболееярко зависимость от давления кислорода проявлялась в ближней ИКобласти (рис. 4а и 4б). При увеличении давления кислорода возрасталавеличинаЭЭКвближнейИКобласти.Максимальныйростмагнитооптического отклика наблюдался для серии 4 (РО2 = 2.3⋅10-5 Торр)(рис. 5а). Концентрационные зависимости ЭЭК для всех исследованныхсистем имели немонотонный характер (рис.
5б) и с увеличением давленияPO2= 06а)4103ЭЭК, δ · 100-5Co66x, ат.%5372б)23ЭЭК, δ · 105-5P O2=2.3 · 10 TOPP0x, ат. %53.559.464.566.668.6-2-4-662-8-100,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5E, эВ0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5E, эВ8E, эВ36ЭЭК, δ · 108x = 66.6 ат.%а)6420-5PO2=0 · 10 TOPP-2-5PO2=1.8 · 10 TOPP-4-5PO2=2,3 · 10 TOPP-6-5PO2=3.2 · 10 TOPP-8-5PO2=6.2 · 10 TOPP-100,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5E, эВЭЭК, δ · 103Рис. 4 Спектральные зависимости ЭЭК нанокомпозитов (Co)x (LiNbO3)100 –x приа) Р=0, б) Р=2.3⋅10-5 Торр.3.051.4242.50.73б)2.0120-2-4-6x = 66.6 ат.%-80123 -5 45PO2, 10 TOPP67Рис.
5 а) Спектральные и б) концентрационные зависимости ЭЭК нанокомпозитов(Co)66.6(LiNbO3)33.4 при различных давлении кислорода.15кислорода сдвигались в область больших концентраций. Изучениеполевых зависимостей ЭЭК показало, что увеличение давления кислородапри получении нанокомпозитов приводит к изменению вида кривых δ(Н)и существенному росту полей насыщения для образцов с большойконцентрацией ферромагнитной компоненты.В параграфе 4.5 описаны результаты изучения магнитных свойств иФМР для нанокомпозитов (Co)x(LiNbO3)100 –x.Изучение статических петель гистерезиса показало, что насыщениеобразцов всех серий даже при больших концентрациях магнитной фазыпроисходит в полях, значительно превосходящих аналогичные значениядля образцов с диэлектрической матрицей.
С увеличением парциальногодавления кислорода растет величина гистерезиса, при этом значениекоэрцитивной силы растет от 300Э при РО2=0 до 1.6кЭ при РО2=2.3⋅10-5Торр.ИзмерениярезонансныхполейФМРприперпендикулярнойориентации поля Н показали, что при увеличении парциального давлениякислорода в образцах с одинаковой концентрацией ферромагнитной фазы(при х > 60 ат.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
