Магнитооптические свойства нанокомпозитов ферромагнитный металл-диэлектрик и наномультислойных пленок ферромагнетик - полупроводник (1103606), страница 3
Текст из файла (страница 3)
%) значения Нрез уменьшаются.Установлено,чтозначенияширинылинийΔΗиихконцентрационные зависимости меняются с увеличением парциальногодавления кислорода.Полученные результаты свидетельствуют, что спектры ФМР оченьчувствительны к изменению технологии получения пленок.Впараграфе4.6Обсуждаютсяполученныерезультатыисформулированы основные выводы этой главы.Наличие кислорода в процессе изготовления нанокомпозитов влияетна характер и величину ЭЭК. Все наблюдаемые особенности можносвязать с появлением дополнительных оболочек окислов вокруг гранулкобальта.
Предположим, что для одной и той же серии, количествокислорода постоянно для всей области концентрации металлической фазы.При увеличение концентрации Co в нанокомпозитах, с ростом размера16гранул Со и уменьшением гранул матрицы влияние окислительныхпроцессов увеличивается. В итоге вокруг металлических гранул возможнопоявление оксидных оболочек – например СоО.
Оксидные оболочки, каки дополнительные диэлектрические барьеры, уменьшают взаимодействиемежду металлическими частицами, поэтому максимальные значения ЭЭК(которые для нанокомпозитов наблюдаются в области перколяции)должны смешаться в область больших концентраций, что и наблюдалось вэксперименте. Наиболее сильно это влияние должно проявляться именно вближней ИК области спектра.Так как СоО является антиферромагнетиком то появлении наповерхности гранул оксидных оболочек, будет приводить к росту полейнасыщения и коэрцитивной силы с увеличением давления кислорода.Образование пленки окислов на поверхности гранул, должно приводить куменьшению намагниченности и к уменьшению Нрез в ФМР спектрах, чтотакже наблюдается в эксперименте.В пятой главе представлены экспериментальные данные поисследованию магнитооптических свойств в многослойных системах[(Co45Fe45Zr10)/(a-Si)]40, и [(Co45Fe45Zr10)35(Al2O3)65/α-Si:H]30 с аморфнойструктурой.В параграфе 5.1 Кратко обосновывается актуальность исследованиямногослойных систем нанокомпозитный ферромагнетик-полупроводник.В параграфе 5.2 описана технология получения образцов иприведены данные о толщинах слоев исследованных наномультислойныхпленок.В параграфе 5.3 представлены экспериментальные данные поисследованию магнитооптических свойств в многослойных системах[(Co45Fe45Zr10)/(a-Si)]40Установлено, что величина и вид МО спектров зависит от толщинымагнитных и полупроводниковых слоев.
Для многослойных наноструктурс наименьшими толщинами полупроводниковых и ФМ слоев da-Si ~ 0.5 –170.84 нм и dфм < 2.0 нм обнаружено усиление МО эффекта, и характерспектра соответствует спектру нанокомпозитов с большим отрицательнымэффектом в ближней ИК области спектра. Изучение полевых зависимостейЭЭК показало, что эти пленки являются хорошими ферромагнетиками инасыщаются в поляхН < 100Э. Максимальные значения ЭЭКнаблюдались при наименьшей толщине полупроводниковых слоев.Значительное изменение величины ЭЭК во всех областях спектраотмечались при толщине da-Si от 0.5 до 1.3 нм.
Рост толщиныполупроводниковых слоев приводилк росту полей насыщения, номногослойные наноструктуры оставались ферромагнитными до толщин Si< 3 нм. Для многослойных наноструктур с da-Si >3нм и dфм<2нм изменялсяхарактер спектральной зависимости, сильно уменьшаласьвеличинаэффекта и образцы не намагничивались в полях до 1.5 кЭ.Впараграфемагнитооптических5.4представленысвойстврезультатымногослойныхизучениянаноструктур3 CoFeZr+Al2O3/a-Si (nm)1.08/0.71.08/1.0221.1/1.341.2/1.671.4/2.341.68/311.83/5.3CoFeZr+Al2O30-1-2-3-4E, эВ-50.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0Рис. 6.
Спектральные зависимостиЭЭК многослойных наноструктур[(Co45Fe45Zr10)35(Al2O3)65/α-Si:H]30.0ЭЭК, δ · 103ЭЭК, δ · 103[(Co45Fe45Zr10)35(Al2O3)65/α-Si:H]30-1E, эВ0.971.62.5-2-3-4da-Si, нм.0123456Рис. 7. Зависимости ЭЭК оттолщины полупроводниковых слоевa-Si мультислойных наноструктур[(Co45Fe45Zr10)35(Al2O3)65/α-Si:H]30.Обнаружено, что так же, как и в случае образцов с металлическимислоями Co45Fe45Zr10 вид и величина МО спектров сильно изменяются в18зависимости от толщины полупроводниковых слоев da-Si (рис 6). Общийвид спектров ЭЭК для многослойных пленок был подобен спектру длягранулированного сплава (Co45Fe45Zr10)35(Al2O3)65.
Для всех многослойныхпленок наблюдалась линейная зависимость ЭЭК от величины магнитногополя в полях до 1.5 кЭ. Величина ЭЭК сильно возрастала, при увеличенииda-Si до 1.3-1.7 нм. Дальнейший рост толщины полупроводниковойпрослойки приводил к уменьшению МО эффекта (рис 7).Исследованиемагнитостатическихпетельгистерезисаприприложении магнитного поля в плоскости и перпендикулярно плоскостипленкипоказало, что с изменением толщины полупроводниковойпрослойки меняются намагниченность и коэрцитивная сила, которыедостигают своего максимума при da-Si порядка 1.7 нм. При этом длямногослойных наноструктур с толщинами Si 1.3 нмнаблюдаласьперпендикулярная магнитная анизотропия.
Значения полей насыщения вплоскости пленки составляли 5-6 кЭ.Полученныерезультатымагнитныхимагнитооптическихисследований коррелируют с данными по изучению транспортных ивысокочастотных магнитных свойств этих систем [6], и обусловленыструктурными особенностями роста полупроводниковой прослойки α-Si:Hна композиционном слое. Как показано в [6] в области толщин αSi:H 1.5 < da-Si < 2 нм наблюдается резкое падение (на три порядка)значения электросопротивления ρ.Дальнейшее увеличение толщины полупроводниковой прослойки неприводитксопротивлениязначительнымизмененияммногослойнойудельногоструктуры.электрическогоИспользуяпринципминимизации поверхностной энергии структуры в процессе роста, можнопредположить, что зародыши пленки полупроводника на поверхностикомпозита будут концентрироваться на металлических гранулах, так каквеличина поверхностной энергии (γ) сплава Co45Fe45Zr10 составляет2.8 J/m2, а γ для Al2O3 и Si 1.4 и 1.2 J/m2 соответственно.
Образование19полупроводника α-Si:H на грануле металла будет происходить послойно.Первый атомный слой полупроводника с большой вероятностью можетобразовывать соединение с металлом в виде силицида, а затем расти наповерхности в виде островковой структуры. Образующаяся островковаяструктура слоя α-Si:H будет оказывать незначительное влияние навеличину удельного электрического сопротивления до толщины, прикоторой образуется сетка бесконечных каналов гранула-полупроводникгранула.
Из зависимости ρ(d) следует, что толщина, при которойначинается образование бесконечных каналов проводимости Co45Fe45Zr10 α-Si:H - Co45Fe45Zr10, составляет значение 1.5 нм, а при значениях больших,чем 2 нм происходит завершение формирования сплошной пленкиполупроводника.Таким образом, изменение свойств многослойных наноструктур вобласти толщин 1.3-2 нм можно связать с образованием моногранульнойпрослойки Siна ФМ гранулах CoFeZr.
Из концентрационныхзависимостей ρ(da-Si) следует, что перколяция в многослойной системекомпозит – полупроводник происходит в области толщин da-Si порядка 1.5нм. При этом перколяция начинается в направлении перпендикулярномплоскости пленки (между слоями композита), что и приводит кперпендикулярной магнитной анизотропии при толщинах dSi = 1.3 нм.Наблюдаемое усиление МО отклика в данной системе также связанос перколяционным переходом, что неоднократно наблюдалось и длядругих нанокомпозитов [7]. Но в данном случае перколяция идет не вкомпозиционном слое через диэлектрические гранулы Al2O3, а междуслоями через прослойки Si.Рост намагниченности и коэрцитивной силы с увеличение толщиныпрослойкиSiдоказывает,чтообразованиемежгранульнойполупроводниковой прослойки aSi:H в многослойной системе приводит квозникновению сильного эффективного обменного взаимодействия междуизолированными гранулами ФМ сплава Co45Fe45Zr10, и переходу от20суперпарамагнитного поведения к ферромагнитному.
Происходит лиусиление обменного взаимодействия за счет туннелирования электроновкремния, или за счет образования силицидов, на границе ферромагнетика иSi, сказать сложно, и требуется дальнейшее изучение этого вопроса.В параграфе 5.5 кратко сформулированы выводы этой главы.В заключении кратко сформулированы основные результаты ивыводы диссертационной работы.1. Проведеноисследованиеспектральных,полевыхиконцентрационных зависимостей ЭЭК нанокомпозитов аморфныйметалл–диэлектрик на основе Co.2. Показано, что для составов из области перколяции ЭЭК в ближнемИК диапазоне длин волн усиливается на порядок по сравнению сэффектом в металлической фазе.
Усиление магнитооптическогоэффекта связано с трансформациями микроструктуры и топологиигранулированных нанокомпозитов.3. Проведеныисследования(Co84Nb14Ta2)x(SiO2)100-x.ФМРПоказано,длячтоданныенанокомпозитовпоизучениюизменений перестройки магнитной структуры в нанокомпозитах,полученные ФМР и МО методами хорошо коррелируют междусобой.4. 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.215.
Впервые изучено влияние давления кислорода в распылительнойкамере на магнитооптические и магнитные свойства нанокомпозитовФМ металл – сегнетоэлектрик.6. Обнаружено,чтоприувеличениидавлениякислородавраспылительной камере растут поля насыщения и коэрцитивная силав нанокомпозитах (Co)х(LiNbO3)100-x, а область перколяционногоперехода сдвигается к большим концентрациям ФМ компоненты.7. Установлено, что существует оптимальное значение давлениякислорода, при котором достигаются максимальные значения МОотклика и расширяется концентрационная область существованиянанокомпозитов с большим значением магнитосопротивления.8.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
