Развитие метода ядерно-резонансного отражения для исследования магнитных мультислоев (1104591)
Текст из файла
На правах рукописиМонина Надежда ГеннадьевнаРАЗВИТИЕ МЕТОДА ЯДЕРНО-РЕЗОНАНСНОГО ОТРАЖЕНИЯДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ МАГНИТНЫХ МУЛЬТИСЛОЕВСпециальность 01.04.07 – физика конденсированного состоянияАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукМосква – 2008Работа выполнена на кафедре физики твердого телафизического факультета Московского государственного университетаимени М. В. Ломоносова.Научный руководитель:доктор физико-математических наук,Андреева Марина АлексеевнаОфициальные оппоненты:доктор физико-математических наук,профессор Беляков Владимир Алексеевичдоктор физико-математических наук,Манцызов Борис ИвановичВедущая организация:Химический факультет Санкт-Петербургскогогосударственного университетаЗащита состоится « 18 » июня 2008 г. в 15.30 ч. на заседанииUUUUUUдиссертационного совета Д 501.002.01 при Московском государственномуниверситете имени М.В. Ломоносова по адресу 119991, г.
Москва, ГСП-1,Ленинские горы, д.1, стр.2, МГУ, физический факультет, ауд. ЮФА.UUС диссертацией можно ознакомиться в библиотеке физического факультетаМГУ имени М.В. Ломоносова.Автореферат разослан « 16 » мая 2008 года.UUУченый секретарьдиссертационного совета Д 501.002.01кандидат физико-математических наукТ.В.
Лаптинская2ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы. Метод ядерно-резонансного рассеяния – этоUUновый метод исследования, получивший мощный импульс развития послесозданияспециальныхстанцийядерно-резонансногорассеяниянасинхротронах третьего и четвертого поколений. От обычной мессбауэровскойспектроскопии его отличает другая шкала исследования резонансногорассеяния – временная, вместо энергетической [1].
Спектры ядернорезонансногорассеяниятрудноинтерпретируются,потомучтоониформируются за счет интерференции отдельных сверхтонких компонент.Механизмформированиявременныхспектровядерно-резонансногорассеяния достаточно сложен и нет стандартных способов обработки такихспектров, как это имеет место для обычных мессбауэровских спектров.В то же время ядерно-резонансные исследования на синхротронахимеют много преимуществ по сравнению с традиционной мессбауэровскойспектроскопией. Вследствие своей высокой естественной коллимациисинхротронноеизлучение(СИ)позволяетпроводитьэксперименты,требующие хорошего углового разрешения: – по ядерно-резонанснойдифракции и ядерно-резонансному зеркальному отражению, – то естьсовмещать резонансный и дифракционный методы в одном эксперименте.Это дает возможность исследовать магнитные свойства селективно поэлементарной ячейке или по глубине или периоду многослойных пленок [2].АогромнаяяркостьисточниковСИдаетвозможностьпроводитьисследования в уникальных условиях: при сверхвысоких давлениях, привысоких и сверхнизких температурах, причем объекты исследования могутбыть уникально малыми, например, ультратонкие пленки (до одногоатомного монослоя) и даже островковые структуры [3].В большинстве случаев ультратонкие пленки исследуют в геометриизеркального отражения при скользящих углах, так что возник специальныйтермин для подобных исследований – ядерно-резонансная рефлектометрия.Этотнеразрушающийметодпозволяетрасшифровыватьмагнитнуюструктуру резонансных пленок и их интерфейсов селективно по глубине.Ввиду многообещающих перспектив использования магнитных мультислоев3в спинтронике, магнитооптике и т.д., подобная информация является длямногих приложений решающей.В настоящее время на станциях ядерно-резонансного рассеяния СИпроисходит быстрое накопление экспериментальных данных, в то же времяметоды обработки и интерпретации таких уникальных данных развитынедостаточно.
Настоящая работа и посвящена теоретической разработкенового метода ядерно-резонансного отражения.Цель работы. Практическое применение метода ядерно-резонанснойUUрефлектометрии для исследования магнитной структуры ультратонкихпленок (в том числе и в экстремальных условиях, например, при низкихтемпературах, необходимых для возникновения сверхпроводящего состоянияв соседнейс резонансным слоемпленке), процессов диффузииисамодиффузии в многослойных пленках, состоящих из чередующихся слоеврезонансного и нерезонансного изотопа.
Разработка методики восстановленияпрофиля распределения по глубине резонансных ядер с различными типамисверхтонких взаимодействий. Развитие и тестирование компьютерныхпрограммдляобработкивременныхспектровядерно-резонансногоотражения и угловых зависимостей ядерно-резонансного отражения.Научная новизна и практическая значимость работы.UUВработеопределениявпервыепроанализированнаправленияостаточнойвопросободнозначностинамагниченностипленокизэкспериментальных временных спектров ядерно-резонансного отражения.Исследование показало, что при анализе следует учитывать возможную неоднодоменностьзаключение,чтоультратонкихдляпленок.корректногоБылосделаноопределениятакжеважноепредпочтительногоостаточного направления намагниченности ультратонкой пленки по даннымядерно-резонансной рефлектометрии, необходимо проводить измеренияспектров при разных азимутальных ориентациях пленки относительно пучкаСИ.Впервые методом ядерно-резонансной рефлектометрии с применениемметодики стоячих волн исследовано влияния сверхпроводящего слоя Nb на4сверхтонкое магнитное поле в прилежащем ферромагнитном слое57Fe,PPкоторое не обнаружило изменения величины или ориентации этого поля притемпературах выше и ниже температуры сверхпроводящего перехода в слоеNb.
Этот результат имеет значение для развития электронной теории системсверхпроводник/ферромагнетик.Анализвлияниязадержанныхподинамическихвремениэффектоврегистрациикривыхнаформированиеядерно-резонансногоотражения обнаружил существенные принципиальные отличия кривыхядерно-резонансного отражения от кривых рентгеновской рефлектометрии.Оказалось, что относительные интенсивности брэгговских максимумов наядерно-резонансных кривых зависят не только от интердиффузии слоев впериодической структуре, но и от эффекта ускорения распада ядернойподсистемы в условиях полного внешнего или брэгговского отражения вусловиях ограниченного временного окна регистрации ядерно-резонансногоотклика, от сверхтонких параметров, уширения линий и других параметроврезонансного спектра.Было установлено, что для корректного определения коэффициентадиффузии по кривым ядерно-резонансной рефлектометрии нельзя опиратьсятольконаинтегральныеинтенсивностибрэгговскихмаксимумов,анеобходимо восстанавливать концентрационный профиль резонансных ядерпо временным спектрам и угловым кривым отражения и затем анализироватьего Фурье компоненты.
Обработка конкретных экспериментальных данныхдляобразца[57Fe(4 нм)/56Fe(8 нм)]10PPPPBBпоказала,чтоошибкаприкинематическом подходе при определении коэффициентов диффузии можетсоставлять порядок и более.Практическая работа с конкретными экспериментальными данными повосстановлению профилей распределения резонансных ядер с различнымитипами сверхтонких взаимодействий позволила внести существенныекоррективы и усовершенствовать комплекс программ для обработки спектровядерно-резонансного отражения «REFTIM», помещенный в настоящее времяна сайте ESRF [4].5На защиту выносится следующее:UU1.Методикаобработкивременныхспектровядерно-резонансногоотражения, измеренных для нескольких углов скольжения, и угловыхзависимостейинтегральнойзадержаннойповременираспадаинтенсивности отражения (кривых ядерно-резонансной рефлектометрии),позволяющая восстанавливать как параметры сверхтонких взаимодействий,такипрофилираспределенияпоглубинерезонансныхядер,характеризующихся различными типами сверхтонких параметров.2.Применимость метода стоячих рентгеновских волн, формирующихся вусловиях брэгговского отражения от периодических многослойных пленок,для селективных по глубине исследований профиля распределенияплотностирезонансныхядер,характеризующихсяразличнымисверхтонкими взаимодействиями, методом ядерно-резонансного отражения.3.Вывод о том, что определение азимутального угла, характеризующегонаправление намагниченности в плоскости слоя структуры и являющегосяосновой ядерно-резонансной магнитометрии [5], не является корректным,если измерения проводятся только при одной ориентации образцаотносительно пучка СИ (за исключением вырожденного случая, когданамагниченность направлена вдоль пучка).4.Заключение о существенном искажении кривых ядерно-резонанснойрефлектометрии, и, в частности, изменении интегральных интенсивностейбрэгговскихмаксимумовядерно-резонансногоотражения, вследствиеограниченного в реальных экспериментальных условиях временного окнарегистрацииядерно-резонансногосигнала.Такоеискажениевноситсущественную погрешность в определение коэффициентов диффузии поугловым кривым ядерно-резонансного отражения.Апробация работы.
Основные результаты работы были доложены наUUследующих конференциях:• Moscow International Symposium on Magnetism (MISM) (Moscow, MSU,June 2005),6• II Всероссийской молодежной научной школе «Микро-, нанотехнологии иих применение» (ИПТМ РАН, Черноголовка, 2005),• Национальнойконференциипоприменениюрентгеновского,синхротронного излучений, нейтронов и электронов для исследованияматериалов (г. Москва, Институт кристаллографии РАН, ноябрь 2005),• X Международной конференции "Мессбауэровская спектроскопия и ееприменения" (г. Ижевск, июнь 2006).• Симпозиуме "Нанофизика и Наноэлектроника" (г.
Нижний Новгород, март2007).Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ (4UUстатьи в реферируемых журналах, 3 статьи в сборниках трудов конференцийи 3 тезисов докладов на перечисленных выше конференциях).Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит из введения,UUпяти глав, основных выводов и содержит 141 страницу текста, 44 рисунка, исписок литературы из 153 наименований.Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель иUUзадачи исследований, показана научная новизна полученных результатов и ихпрактическаяценность,изложеныосновныезащищаемыеположениядиссертации.Первая глава является обзором литературы по теме диссертационнойUUработы.
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}
