Автореферат (1104020)
Текст из файла
На правах рукописиСмирнов Алексей СергеевичНАНОСТРУКТУРЫ, СТАБИЛИЗИРОВАННЫЕ ПОВЕРХНОСТНЫМИСОСТОЯНИЯМИ, И ИХ МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА:ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯСпециальности: 01.04.07 – физика конденсированного состояния01.04.11 – физика магнитных явленийАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата физико–математических наукМосква – 2009Работа выполнена на кафедре общей физики физического факультетаМосковского государственного университета имени М. В. Ломоносова и нафизическом факультете Университета Мартина Лютера (г.
Халле, Германия).Научные руководители:доктор физико–математических наук,профессор Салецкий Александр Михайловичдоктор физико–математических наук,профессор Степанюк Валерий СтаниславовичОфициальные оппоненты: доктор физико–математических наук,профессор Бушуев Владимир Алексеевичдоктор химических наук, профессорБагатурьянц Александр АлександровичВедущая организация:Оренбургский государственный университетЗащита состоится «18» ноября 2009 г.
в 16 час. 30 мин. на заседаниидиссертационного совета Д 501.002.01 при московском государственномуниверситете имени М. В. Ломоносова по адресу: 119991, Москва, ГСП-1,Ленинские горы, д.1, стр.2, МГУ, физический факультет, аудитория ЮФА.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке физического факультетаМГУ имени М. В. Ломоносова.Автореферат разослан «16» октября 2009 года.Ученый секретарь диссертационного совета Д 501.002.01кандидат физико–математических наук2Т. В. ЛаптинскаяОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность работы.Традиционные методы создания интегральных микросхем и модулейхраненияинформациивближайшембудущемдостигнутсвоихпроизводственных пределов. Решение этой проблемы может быть достигнутоза счёт применения новых технологий в процессе создания элементовэлектронных приборов.
В 1970 г. нобелевский лауреат Р. Фейнманпредложилпринципиальноновыйподходксозданиюэлектронныхкомпонентов, который получил название «снизу-вверх». Целью новойстратегии стало получение элементов, состоящих из наноструктур. В связи стем, что при переходе к процессам, происходящим в наномасштабах,проявляются новые физические явления, возник необычайный научныйинтерес к методам создания новых атомных структур на поверхностяхметаллов, а также к их характеристикам. Кроме того, манипулированиеотдельными атомами при помощи сканирующего туннельного микроскопа –процесс, не воспроизводимый в промышленных масштабах, поэтомуактуальным становится исследование процессов самоорганизации атомов внаноструктуры, получение их структурных и магнитных характеристик, атакже изучение размерных закономерностей.Цель и задачи работы.
Основной целью данной работы являетсятеоретическоеисследованиепроцессаформированиянаноструктур,образованных металлическими атомами на кластерах поверхности металловтипа (111) и вблизи них и изучение магнитных свойств низкоразмерныхнаноструктур,стабилизированныхповерхностнымисостояниями.Вчастности были поставлены следующие задачи:1. Изучение влияния эффекта квантового конфайнмента, создаваемогокластером меди, на диффузию атомов меди и на их самоорганизацию.2. Исследование магнитных характеристик одномерных цепочек атомови двумерных гексагональных массивов.3. Изучение высокотемпературного ферромагнетизма, возникающего всистеме нанокластеров железа на поверхности меди (111).34.
Разработкапрограммногокомплексадлямоделированиясамоорганизации металлических атомов на поверхности типа (111) вприсутствии нанокластеров и исследования магнитных свойствнизкоразмерных наноструктур.Научная новизна. В настоящей работе впервые:1.На основе кинетического метода Монте-Карло разработан комплекспрограмм, позволяющий моделировать процесс самоорганизацииметаллических атомов на поверхности типа (111) при наличии наней нанокластеров и исследовать магнитные свойства низкоразмерных наноструктур.2.Показано,чтоквантовыйконфайнмент,возникающийнаповерхности кластеров, приводит к образованию «разрешенных» и«запрещенных» зон для диффузии атома, вследствие чего, атомы впроцессе самоорганизации формируют температурно-стабильныеконцентрические орбиты на кластере и около него.
Исследовановлияние размера кластера и концентрации атомов на размер,количество и стабильность этих орбит.3.Установлено, что одномерные и двумерные магнитные структуры,стабилизированные свободными электронами поверхности, имеютферромагнитные свойства. Определена температура Кюри длялинейных цепочек и гексагонального массива атомов. Полученызависимости коэрцитивной силы от типов исследуемых систем и ихразмеров.4.Количественно исследован высокотемпературный ферромагнетизм,наблюдающийся в системе нанокластеров атомов железа наповерхности меди (111).
Показано, что высокая температура Кюри втакихсистемахобусловленавысокойэнергиейобменноговзаимодействия кластеров на поверхности посредством свободныхэлектронов подложки.Практическаяценность.Представленныевработерезультатыисследований самоорганизации атомов и магнитных свойств низкоразмерных4наноструктур могут быть использованы при создании новых наноструктур ипоиске новых ферромагнитных температурно-стабильных тонких пленок.Положения, выносимые на защиту.1. В условиях квантового конфайнмента поверхностных электроновпроцесс самоорганизации атомов меди происходит за счетформирования температурно-стабильных концентрических орбитна кластере меди и около него.2. Ферромагнитизм магнитныхцепочекидвумерныходномерных линейных атомныхгексагональныхмассивоватомов,стабилизированных поверхностными состояниями.3.
Высокотемпературный ферромагнетизм, возникающий в системенанокластеров железа на поверхности меди типа (111) за счетсильного обменного взаимодействия на поверхности посредствомсвободных электронов поверхности.4. Комплекс программ, базирующихся на кинетическом методе МонтеКарло, для моделирования самоорганизации атомов на поверхноститипа (111) в присутствии нанокластеров и исследования магнитныхсвойств низкоразмерных наноструктур.Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждалисьна следующих научных конференциях:1. International Conference on Clusters at Surfaces (Rostock, Germany,2008)2. 3-я Всероссийская школа молодых ученых «Микро-, нанотехнологиии их применение» (Черноголовка, 2008)3.
Конференция «Математика. Компьютер. Образование» (Пущино,2009)4. Конференция молодых ученых «Ломоносов 2009» (Москва, 2009)5. Spring Meeting of German Physical Society (Dresden, Germany, 2009)6. 20th International Colloquium on Magnetic Films and Surfaces (Berlin,Germany, 2009)Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 научных статьи итезисы к 8 докладам на научных конференциях (всего 12 печатных работ).5Личный вклад автора. Все основные результаты работы полученылично диссертантом. Вклад диссертанта в работу является определяющим.Структура и содержание работы. Диссертационная работа состоит извведения, 5 глав, заключения и списка литературы. Работа изложена на 122страницах, включает 48 рисунков и 2 таблицы.
Список цитируемойлитературы содержит 105 библиографических ссылок. Каждую главуоткрывает вступительная часть, в которой представлены краткое содержаниеи основные задачи текущей главы. В заключительной части диссертациисформулированы основные результаты, полученные в ней, и выводы.КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обоснована актуальность темы диссертации, указана еенаучная новизна, практическая значимость, приведено краткое содержаниеработы по главам.Первая глава содержит библиографический обзор по теме диссертации.В главе проанализированы результаты экспериментальных и теоретическихработ, посвященных самоорганизации металлических атомов на поверхностиметаллов типа (111), магнитным свойствам наноструктур и теоретическимметодам исследования формирования тонких пленок и их функциональныххарактеристик.В завершающей части главы сформулированы основные задачидиссертационной работы; они заключаются в исследовании процессовформированиянаноструктур,стабилизированныхповерхностнымисостояниями, и получении их основных магнитных характеристик.
Длярешения этих задач разработан программный комплекс, основанный накинетическом методе Монте-Карло, который позволяет: 1) моделироватьпроцесс самоорганизации металлических атомов на подложках типа (111) вприсутствии на ней нанокластеров; 2) моделировать динамику магнитныхмоментов атомов в структурах, стабилизированных свободными электронамиповерхности, для получения магнитных характеристик.Вовторойглавеописаныосновныеметодыиалгоритмы,использованные в разработанном программном комплексе моделирования6Рис.
1: Энергия взаимодействия атома меди с кластером меди а) атом находится наповерхности кластера; б) атом вблизи кластера. Границы кластера и одна треть егоповерхности показаны полупрозрачными белыми кругами.роста наноструктур и исследования их магнитных свойств. В первой частипредставлены основные положения общей теории процессов диффузииатомов на поверхности типа (111) и основные алгоритмы кинетическогометода Монте-Карло [2] для моделирования самоорганизации атомов. Вовторой части приведено описание кинетического метода Монте-Карло [2,3]примоделированиивзаимодействующихдинамикимагнитныхмагнитныхединиц(атомов,моментовсистемынанокластеровиликвантовых точек) для получения магнитных свойств наноструктур.Третья глава посвящена исследованию самоорганизации атомов медина поверхности меди (111) при наличии на ней кластеров.Недавние эксперименты и теоретические работы показали, что кластеры,как и «корралы» или вакансионные дырки, имеют свойства квантовыхрезонаторов, т.е.
наих поверхности возникает эффект квантовогоконфайнмента свободных электронов [4]. Вследствие данного явления,энергия взаимодействия атома с кластером зависит от взаимоположенияатома относительно кластера. На рис. 1 изображены двумерные картыпотенциала взаимодействия атома меди с кластером меди, когда атомнаходится на поверхности кластера (рис. 1а) и когда атом расположен вблизикластера (рис.
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}
