Оптическая и магнитооптическая спектроскопия магнитных нанокомпозитных материалов (1104211), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Но в отличие от4нанокомпозитов, где при x<xпер2наблюдается0суперпарамагнитное поведение,-20,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0исследованные образцы былиE, эВферромагнитны и обладалиРис.6. Спектральные зависимости ЭЭКхорошо выраженной петлейпленок Ti0,92Co0,08O2-δ при различныхгистерезиса.структурных состояниях матрицы TiO2-δПосле вакуумной закалкии нанокомпозита Co0,25(TiO2-δ)0,75.от 9500С пленки со структуройанатаза характер и величинаспектра ЭЭК не изменились, и наблюдалось только незначительноесмещение спектра (при этом по рентгеновским исследованиям матрицаполностью переходит в фазу рутила, а намагниченность уменьшается).Гораздо большие изменения в МО спектрах проявились для пленки сматрицей монооксида титана TiO. Величина ЭЭК после закалки пленкивыросла в 2 раза (при Е<3.0 эВ) и в спектре появились новые особенности.Спектры ЭЭК пленок (Co0,08)TiO и (Co0,08)TiO2 после закалки различны,несмотря на то, что согласно структурным исследованиям в образце с TiOпосле термообработки тоже фиксируется фаза рутила TiO2 : Со, а также фаза23TiСо, которая при комнатной температуре не должна давать вклада в МОотклик.
Различие после закалки спектров пленок (Co0,08)TiO и (Co0,08)TiO2, вкоторых матрица переходит в фазу рутила, свидетельствует о разныхмеханизмах, вносящих вклад в МО эффект. Если, как говорилось выше, вслучае монооксида титана, Со собирается в кластеры, то для пленки(Co0,08)TiO2 можно выделить другие механизмы появления МО эффекта,которые могут быть связаны со специфическим ближним окружением ионовСо в матрице TiO2-δ или изменением электронной структуры TiO2-δ:Co привхождении Со в матрицу.
Полученные результаты могут свидетельствовать отом, что после закалки в пленке (Co0,08)TiO2 локальное окружение атомов Соменяется мало. И если в свежеосажденной пленке образовались кластеры,обогащенные Со, в которых Со замещает Тi со структурой анатаза, тонесмотря на структурные превращения в матрице, микроструктура кластеровсильно не изменяется.При исследовании пленок со структурой анатаза с различным уровнемлегирования установлено, что с уменьшением концентрации кобальта, МОэффект уменьшается, так же как и величина намагниченности, но при этомспектр становится более структурированным.На рис.7 представлены МО спектры для пленок анатаза Ti1-xCoxO2-δ прих=0.004.Подчеркнем, что при столь низкой концентрации легирования,заведомо меньшей порога растворимости Cо в TiO2-δ, образование кластеровTKE*1042анатазx0.00410-1-20,51,01,52,0E, эВ2,53,03,5Рис.7.
Спектральные зависимостиЭЭК пленок Ti1-xCoxO2-δ с х=0.00424Coвесьмамаловероятно.Наблюдаемая тонкая структураМОспектровтакжесвидетельствует,чтоФМкластеры Co не формируются.Так как измеренный МОспектр целиком расположен вобластиотносительнойпрозрачности(ширинащелианатаза и рутила TiO2 составляет3.2 и 3.03 эВ, соответственно), то,очевидно, попытаться связатьнаблюдаемыеособенностиспектра ЭЭК пленки с содержание Со 0,004 с примесями или дефектами.Спектральные позиции внутриионных оптических переходов в наиболеестабильных примесях Cо2+ в октаэдрической координациианионовкислорода обычно составляют 2.5, 1.8, 0.9 эВ, а в тетраэдрическойкоординации 2.0-1.9, 0.9-0.8, 0.5 эВ.
Очевидно, что точное положение этихлиний зависит от величины кристаллического поля. Таким образом,наблюдаемые особенности спектра ЭЭК могут быть обусловленывнутриионными переходами в ионах Cо2+, находящихся в различныхкоординационных окружениях. С увеличением уровня легирования уженеобходимо рассматривать не просто отдельные примесные ионы Со2+, апримесные зоны, что должно приводить к размытию тонкой структуры МОспектров.Поведение МО спектров исследованных образцов не противоречитимеющимся представлениям об изменении электронной структуры длядопированных пленок оксида титана.
Вычисление из первых принциповизменения плотности состояний при замещении титана кобальтом ванатазной и рутильной фазах показало, что влияние допирования больше дляанатаза [12] и, следовательно, для этой фазы должны наблюдаться в (областипрозрачности анатаза) новые МО переходы.
Для рутила влияниедопирования существенно меньше.В заключение к данной главе сформулированы основные результаты.ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.1. Впервые проведено комплексное исследование оптических и МО свойствгранулированных нанокомпозитов аморфный ФМ металл – диэлектрик,позволившее вычислить диагональные и недиагональные компоненты ТДПдля исследуемых составов.• Обнаружено существенное усиление МО отклика в узкомспектральном диапазоне, при этом максимальная величина ЭЭК систем(Co45Fe45Zr10)x(SiO2)100-x, (Co41Fe39B20)x(SiO2)100-x, (Co45Fe45Zr10)x(Al2O3)100-x+ О2, (FePt)100-x(SiO2)x и Cox(SiO2)100-x наблюдалась при концентрацииФМ компоненты xпер, соответствующей порогу перколяции.• Анализдисперсионныхзависимостейдиагональныхинедиагональных компонент ТДП позволил установить, что усиление МО25отклика нанокомпозитов (Co45Fe45Zr10)x(SiO2)100-x, (Co41Fe39B20)x(SiO2)100x, (Co45Fe45Zr10)x(Al2O3)100-x + О2 и (FePt)100-x(SiO2)x вблизи порогаперколяции не связано с увеличением их МО активности, а обусловленоизменением оптических и МО параметров при изменении топологии имикроструктуры нанокомпозитов.• Установлено, что в ряду нанокомпозитов (FePt)100-x(SiO2)x →(Co41Fe39B20)x(SiO2)100-х→(Co45Fe45Zr10)x(SiO2)100-х→(Co45Fe45Zr10)x(Al2O3)100-x, где с ростом плотности поляризованныхэлектронных состояний на уровне Ферми в ФМ гранулах растетзначение ГМС, одновременно растет и величина ЭЭК.• Установлено, что изменения оптических и МО свойств системы(Co45Fe45Zr10)x(Al2O3)100-x + О2 после высокотемпературного отжига,обусловлены как изменением микроструктуры, так и изменениемэлектронной структуры композитов, вследствие формирования послеотжига сложной многофазной системы с присутствием окисловметаллов.2.
Впервые проведено исследование оптических и МО свойствнаномультислойных структур {CoFeZr(x)-aSi(y)}n.• Показано, что изменение толщины ФМ и полупроводниковыхслоев приводят к сильным изменениям вида спектральных и полевыхзависимостей ЭЭК, спектров оптической проводимости и функциипотерь.• Обнаружена корреляция между усилением МО отклика в районе1,6-2 эВ в мультислойных структурах {CoFeZr(x)-aSi(y)}n с толщинойслоев ~ 10 нм и появлением максимума в спектральной зависимостифункции потерь, что можетбытьсвязано с поверхностнымиплазменными колебаниями в этой области энергий.• Показано, что аномальное поведение спектральных и полевыхзависимостей ЭЭК в области малых толщин aSi слоев свидетельствует осильном взаимодействии между ФМ слоями через полупроводниковуюпрослойку и на участие aSi в процессах обменного взаимодействия.3.
Впервые исследована эволюция спектров ЭЭК для полупроводниковыхпленок диоксида титана, допированного Со, в зависимости от уровнядопирования и технологических параметров получения.26• Показано, что характер спектров ЭЭК для ФМ образцовTi1-хCoхO2 с малым уровнем допировния (х~0.004), свидетельствует отом, что ферромагнетизм в этих пленках не связан с ФМ кластерами.ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕНЫ ВСЛЕДУЮЩИХ ПУБЛИКАЦИЯХ:1.
М.В.Вашук, А.Н. Виноградов, Е.А.Ганьшина, П.Н.Щербак, Ю.Е.Калинин,А.В.Ситников, О.В.Стогней, Chong-Oh Kim, Cheol Gi Kim “Оптические имагнитооптическиесвойствагранулированнойнанокомпозитнойсистемы(Co45Fe45Zr10)x(SiO2)100-x” // Известия Академии Наук. Серия физическая, 2004, т.68,№5, 718-7202. Е.А.Ганьшина, М.В.Вашук, А.Н. Виноградов, А.Б.Грановский, В.С. Гущин,П.Н.Щербак, Ю.Е.Калинин, А.В.Ситников , Chong-Oh Kim and Cheol Gi Kim“Эволюция оптических и магнитооптических свойств нанокомпозитов аморфныйметалл-диэлектрик” // ЖЭТФ, 2004, т.125 (5), 1172-11833.
E. Gan'shina, K. Aimuta, A. Granovsky, M. Kochneva, P. Sherbak, M. Vashuk, K. Nishimuraand M. Inoue “Optical and magneto-optical properties of magnetic nanocomposites FePtSiO2” // J.Appl.Phys., 2004, V.95, №11, 6882.4. Ганьшина Е.А., Кочнева М.Ю., Вашук М.В., Щербак П.Н., Aimuta K., Inoue M.“Оптические и магнитооптические свойства магнитных нанокомпозитов FePt-SiO2” //ФТT, 2005, V.47, 9, 1701-1706.5. М.В.
Вашук, А.С. Батырев, Е.А. Ганьшина, И.И. Тульский, П.Н. Щербак,Ю.Е.Калинин, А.В.Ситников “Оптические и магнитооптические свойства магнитныхпленок {CoFeZr(x)-aSi(y)}n с мультислойной структурой” // Известия Академии Наук.Серия физическая, 2006, т.70, №7, 945-948.6. Gan’shina E., Kochneva M., Vashuk M., Vinogradov A., Granovsky A., Guschin V.,Scherbak P., Kim Ch.-O., Kim Ch.G. “Magneto-optical properties of magneticnanocomposites” // The Physics of Metals and Metallography, 2006, V.102, Suppl.1, pp.S32-S35.7.
M.V. Vashuk, E.А. Gan’shina, S. Phonghirun, I.I Tulsky, P.N Scherbak, Yu.E. Kalinin“Optical and magneto-optical properties of {Co0,45Fe0,45Zr0,1/a-Si}n multilayers” // Journal ofNon-Crystalline Solids, 2007, V.353, 8-10, 962-964.8. М.В. Вашук, Е.А. Ганьшина, И.И. Тульский, П.Н. Щербак, Ю.Е.Калинин,А.В.Ситников «Оптическая и магнитооптическая спектроскопия мультислойныхнаноструктур {CoFeZr(x)-aSi(y)}n и {CoFeZr(x)-SiO2(y)}n» // Журнал функциональныхматериалов, 2007, т.1, №9, 322-328.9.
М.В.Вашук, А.Н. Виноградов, Е.А.Ганьшина, П.Н.Щербак, Ю.Е.Калинин,А.В.Ситников, О.В.Стогней, Chong-Oh Kim, Cheol Gi Kim “Оптические и27магнитооптическиесвойствагранулированнойнанокомпозитнойсистемы(Co45Fe45Zr10)x(SiO2)100-x” // Сборник трудов ODPO-2003, 2003, Сочи, 61-63.10. М.В.Вашук, А.Н. Виноградов, Е.А.Ганьшина, П.Н.Щербак, Ю.Е.Калинин,А.В.Ситников, О.В.Стогней, Chong-Oh Kim and Cheol Gi Kim “Моделированиемагнитооптическихиоптическихспектровгранулированнойсистемы(Co41Fe39B20)x(SiO2)1-x” // Сборник трудов ODPO-2003, 2003, Сочи, 286-287.11.
E. Gan’shina, M.Kochneva, М.Vаshuk, А. Vinogradov, A. Granovsky, V. Guschin,P.Scherbak, Chong-Oh Kim and Cheol Gi Kim “Magneto-optical properties of magneticnanocomposites” // Book of abstracts «Eastmag - 2004» Krasnoyarsk, Russia, 2004, p.33712. Gan'shina E., Kochneva M., Vashuk M., Aimuta K, Nishimura K, Inoue M.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
