Оптическая и магнитооптическая спектроскопия магнитных нанокомпозитных материалов (1104211)
Текст из файла
На правах рукописиВашук Мария ВладимировнаОПТИЧЕСКАЯ И МАГНИТООПТИЧЕСКАЯ СПЕКТРОСКОПИЯМАГНИТНЫХ НАНОКОМПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛОВСпециальность 01.04.11 – физика магнитных явленийАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание учёной степеникандидата физико-математических наукМосква – 2008Работа выполнена на кафедре магнетизма физического факультетаМосковского государственного университета им. М.В.Ломоносова.Научный руководитель:доктор физико-математических наук,профессор Е.А. ГаньшинаНаучный консультант:доктор физико-математическихгл.н.с. А.П. ВиноградовОфициальные оппоненты:доктор физико-математических наук,профессор С.А. Никитиннаук,кандидат физико-математических наук,доцент А.Н.
ЮрасовВедущая организация:Физико-техническийинститут,УральскоеотделениеРоссийскойАкадемии наук (ФТИ УрО РАН)Защита состоится « 6 » марта 2008 года в 18:00 часов на заседаниидиссертационного совета Д 501.001.70 при Московском государственномуниверситете им. М.В. Ломоносова по адресу: 119992, ГСП-2, Москва,Ленинские горы, МГУ им. М.В.Ломоносова, аудитория 2-05А криогенногокорпуса.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке физического факультетаМГУ им. М.В.Ломоносова.Автореферат разослан « » февраля 2008 года.Ученый секретарьдиссертационного совета Д 501.001.70доктор физико-математических наукпрофессорГ.С. Плотников2ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы. Анализируя развитие научных и прикладныхприоритетов за последнее время, становится очевидно, что темпы инаправление научно-технического прогресса в ближайшем будущем главнымобразом будут определяться развитием нанотехнологий наряду с био- икомпьютерно-информационнымитехнологиями.Использованиевозможностей нанотехнологий может уже в недалекой перспективе привестик кардинальным изменениям во многих сферах человеческой деятельности вматериаловедении,энергетике,электронике,информатике,машиностроении, медицине, сельском хозяйстве, экологии.
Созданныеблагодаря нанотехнологиям новые наноразмерные магнитные материалыпроявляют ряд необычных свойств: гигантское магнитосопротивление(ГМС), гигантский магнитный импеданс, гигантский аномальный эффектХолла,значительныймагниторефрактивныйэффект,сильныймагнитооптический (МО) отклик и аномальные оптические эффекты. Все этиявления открывают огромные перспективы, как для фундаментальныхисследований, так и для многообещающих возможностей их применения.Так, например, нанокомпозитные материалы могут использоваться ввысокочувствительных датчиках магнитного поля и температуры, вустройствах для записи и считывания, а также хранения информации, взащитных покрытиях от электромагнитного излучения и во многих другихприложениях. Природа вышеперечисленных эффектов, наблюдаемых внаноматериалах, остается до конца не изученной, поэтому необходимы какэкспериментальные, так и теоретические комплексные исследованиямикроструктурных, электрических, магнитных, МО и оптических свойствтаких материалов.Известно, что электрические, магнитные, оптические и МО свойствананокомпозитных материалов сильно зависят от их состава имикроструктуры, в особенности от размеров гранул, от их распределения пообъему образца, от концентрации магнитной фазы и от свойств интерфейса[1, 2].
Поэтому МО методы исследования в комплексе с оптическимипредставляют значительный интерес, так как позволяют получитьуникальную информацию о магнитной и электронной структуре, механизмахрассеяния носителей заряда, характере межзонных переходов, а также о3характерных размерах, форме и топологии нанонеоднородностей. Крометого, оптические и МО исследования крайне чувствительны к микросвойствам 3d металлов и сплавов на их основе, поэтому являютсяэффективными методами исследований фазовых переходов и критическихявлений, происходящих в подобных структурах, как в результате измененияконцентрации магнитной фазы, так и вследствие термообработки.Таким образом, изучение оптических и МО свойств магнитныхнанокомпозитных материалов, как с гранулированной, так и смультислойнойструктурой, является актуальным и с точки зренияперспектив практического применения подобных структур, и дляфундаментальной физики конденсированного состояния.Целью работы являлось комплексное исследование оптических и МОсвойств и их эволюции при изменении, как внешних условий, так ивнутреннихпараметровразличныхтиповновыхмагнитныхнанокомпозитных материалов: гранулированных систем типа «аморфныйферромагнитный (ФМ) металл – диэлектрик», «ФМ металл - диэлектрик»,мультислойных систем типа «аморфный ФМ металл – диэлектрик»,«аморфный ФМ металл – полупроводник (ПП)» и полупроводниковыхпленок диоксида титана, допированного Со.В работе были поставлены следующие задачи:1.
Получить экспериментальные данные по оптическим и МОсвойствам нанокомпозитов различного типа: гранулированных систем«аморфный ФМ металл – диэлектрик», «ФМ металл - диэлектрик»,мультислоек «аморфный ФМ металл – диэлектрик» и «аморфный ФМ металл– полупроводник».2. Получить дисперсионные зависимости диагональных инедиагональных компонент тензора диэлектрической проницаемости (ТДП) вшироком спектральном диапазоне для выяснения природы увеличения МОотклика в гранулированных и мультислойных системах.3.
Изучить зависимость оптических и МО свойств различных типовнанокомпозитов от их состава и концентрации металлической фазы.Исследовать влияние микроструктурных параметров нанокомпозитов на ихоптические и МО характеристики.44. Провести сравнение полученных экспериментальных данных стеоретическими расчетами, выполненными в рамках приближенияэффективной среды.5. Исследовать зависимость спектров экваториального эффекта Керра(ЭЭК) полупроводниковых пленок диоксида титана, допированногокобальтом от уровня допирования и технологических параметровизготовления, с целью изучения взаимосвязи структурных, транспортных,магнитных и МО свойств и получения данных о природе ферромагнетизма висследованных структурах.Для решения поставленных задач был применен комплексспектральных методов исследования, включающий эллипсометрическийметод определения оптических констант и МО метод измерения эффектаКерра в экваториальной геометрии.Достоверностьполученныхрезультатовобеспеченаобоснованностью используемых в работе экспериментальных методовизучения оптических и МО свойств нанокомпозитов, детальным анализомфизических явлений и процессов, определяющих эти свойства, а такжекорреляцией результатов, полученных на различных образцах.
Взначительнойстепенидостоверностьполученныхрезультатовподтверждается хорошим согласованием между экспериментальнополученными данными и значениями, рассчитанными в рамкахобщепринятых физических моделей.Научная новизна результатов, полученных в диссертации:1. Впервые проведено комплексное экспериментальное исследованиеоптических и МО свойств гранулированных нанокомпозитоваморфный ФМ металл – диэлектрик, позволившее вычислитьдиагональные и недиагональные компоненты ТДП для исследуемыхсоставов.2.
Из анализа найденных спектральных зависимостей диагональных инедиагональных компонент ТДП установлено, что усиление МОоткликананокомпозитов(Co45Fe45Zr10)x(SiO2)100-x,(Co41Fe39B20)x(SiO2)100-x, (Co45Fe45Zr10)x(Al2O3)100-x + О2 и (FePt)100x(SiO2)x вблизи порога перколяции не связано с увеличением их МОактивности, а обусловлено изменением оптических и МО параметровпри изменении топологии и микроструктуры нанокомпозитов.53. Установлено,чтов(Co41Fe39B20)x(SiO2)100-хрядунанокомпозитов→(FePt)100-x(SiO2)x(Co45Fe45Zr10)x(SiO2)100-х→→(Co45Fe45Zr10)x(Al2O3)100-x с ростом плотности поляризованныхэлектронных состояний на уровне Ферми в ФМ гранулах,одновременно растут значения ГМС и ЭЭК.4.
Установлено, что изменения оптических и МО свойств системы(Co45Fe45Zr10)x(Al2O3)100-x + О2 после отжига, обусловлены какизменением микроструктуры, так и изменением электроннойструктуры композитов, вследствие формирования после отжигасложной многофазной системы с присутствием окислов металлов.5. Впервые проведено исследование оптических и МО свойствПоказано, чтонаномультислойных структур {CoFeZr(x)-aSi(y)}n.изменение толщины ФМ и полупроводниковых слоев приводит ксильным изменениям вида спектральных и полевых зависимостей ЭЭК,спектров оптической проводимости и функции потерь.6.
Обнаружена корреляция между усилением МО отклика в районе 1,6-2эВ в мультислойных структурах {CoFeZr(x)-aSi(y)}n с толщиной слоев~ 10 нм и появлением максимума в спектральной зависимости функциипотерь, что может быть связано с поверхностными плазменнымиколебаниями в этой области энергий.7. Показано, что аномальное поведение спектральных и полевыхзависимостей ЭЭК в мультислойных структурах {CoFeZr(x)-aSi(y)}n вобласти малых толщин aSi слоев свидетельствует о сильномвзаимодействии между ФМ слоями через полупроводниковуюпрослойку и на участие кремния в процессах обменноговзаимодействия.8. Впервые исследована эволюция спектров ЭЭК для полупроводниковыхпленок диоксида титана, допированного Со, в зависимости от уровнядопирования и технологических параметров получения.9. Показано, что характер спектров ЭЭК для ФМ образцов Ti1-хCoхO2 смалым уровнем допировния (х~0.004), свидетельствует о том, чтоферромагнетизм в этих пленках не связан с ФМ кластерами.Научная и практическая ценность работы состоит в получении ианализе новых результатов, которые являются важными как для понимания6фундаментальных электронных, оптических и МО свойств наноструктур, таки для развития технологий получения наноматериалов с заданнымисвойствами.Защищаемые положения:1.
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}
