Спиновый и орбитальный магнетизм в магнитных сверхрешетках на основе Fe (1104882)
Текст из файла
Московский государственный университетимени М.В. ЛомоносоваФизический факультетНа правах рукописиУДК 537.621.5: 537.622КРАШЕНИННИКОВ Алексей ПетровичСПИНОВЫЙ И ОРБИТАЛЬНЫЙ МАГНЕТИЗМ ВМАГНИТНЫХ СВЕРХРЕШЕТКАХ НА ОСНОВЕ FeСпециальность 01.04.11 – физика магнитных явленийАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукМосква, 2007Работа выполнена на кафедре общей физики и магнитоупорядоченных средфизического факультета Московского государственного университетаим.
М.В. ЛомоносоваНаучный руководительдоктор физико-математическихпрофессор П. Н. Стеценконаук,Официальные оппоненты:доктор физико-математическихпрофессор В. Н. Прудниковнаук,доктор физико-математическихведущий научный сотрудникН. М. Крейнеснаук,Институтобщейим.
А. М. ПрохороваИОФ РАН), г. МоскваРАНилиВедущая организацияфизики(ИОФАНЗащита состоится “ 24 “ мая 2007 года в 19-00 часов на заседаниидиссертационного совета К 501.001.02 в Московском государственномуниверситете им. М.В. Ломоносова по адресу: 119992 ГСП-2, г. Москва,Ленинские горы, МГУ, физический факультет, аудитория ЮФА .С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке физического факультетаМГУ им. М. В.
Ломоносова.Автореферат разослан “ 24 ” апреля 2007 года.Ученый секретарьдиссертационного совета К 501.001.02,кандидат физико-математических наукИ. А. НиканороваОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темыПроблема изучения различных гетероструктур и объектов пониженнойразмерности уже около сорока лет является одной из наиболее интересных иважных для фундаментальной науки и приложений. Гетеросистемыпозволяют изучать взаимовлияние различных элементов и соединений,эффекты, связанные с переносом заряда и спиновой поляризации черезразличного рода материалы, а в конечном итоге — получать новые, такназываемые «функциональные материалы» и «метаматериалы» с абсолютноновыми свойствами. В низкоразмерных системах становится возможнымобнаружение и предсказание новых эффектов, связанных с доминирующейролью поверхностных энергетических факторов в поведении исследуемойсистемы.Уникальные свойства магнитных многослойных гетероструктурпозволяют на их основе создавать высокочувствительные датчики магнитныхполей на основе эффекта гигантского магнитосопротивления, среды дляразличных видов магнитной записи информации, а также различныеспециальные покрытия, обладающие уникальными свойствами в переменныхэлектромагнитных полях.Синтез и исследование новых магнитных материалов является одной изосновных задач современной физики магнитных явлений.
Магнитныематериалы на основе бислоев, сэндвичей и мультислоев (сверхрешеток)нашли широкий спектр применений в современной электроннойпромышленности благодаря таким свойствам, как возможность записи инеразрушающего считывания информации за счет анизотропии обменноговзаимодействия, детектирования слабых магнитных полей и их изменений сиспользованием эффекта гигантского магнитосопротивления и т. д.Системы на основе слоистых наноструктур позволяют исследоватьтакие фундаментальные проблемы физики магнитных явлений, как природаобменного взаимодействия между магнитными слоями через немагнитные(проводящие, полупроводниковые или непроводящие) разделительные слои,различные вопросы экспериментальной проверки предсказаний о магнитныхсвойствахсистемпониженнойразмерности,изучатьпринципыформирования обменной анизотропии, магнитных моментов и другихключевых характеристик магнитных материалов.
Все это становится3возможным благодаря обнаружению таких эффектов как осциллирующийхарактер величины межслойного обменного взаимодействия, приводящий косцилляциям основных магнитных параметров в зависимости от толщинынемагнитных и, в некоторых случаях, также магнитных слоев; обменноесмещение петель гистерезиса в образцах, полученных при росте илиохлаждении в магнитном поле, содержащих антиферромагнитныекомпоненты.Особый интерес вызывают вопросы участия орбитальных моментовэлектронов проводимости и атомных оболочек в формировании магнитныхсвойств слоистых магнитных наноматериалов связи снедавнообнаруженными эффектами гигантской магнитной восприимчивостипримесей 3d-переходных металлов в щелочных матрицах и немагнитныхпленок золота с нанесенным тиоловым покрытием (характеристическаятиоловая группа содержит немагнитные элементы серу и водород: –SH),гигантского магнитосопротивления в ультратонких пленках немагнитногобериллия и гигантской анизотропии магнитосопротивления в таких пленках.Цель работыДиссертационная работа посвящена синтезу и комплексному изучениюнаноразмерных слоистых гетеросистем на основе Fe с немагнитнымипрослойками Ag и Be с переменными толщинами ферромагнитной инемагнитной компонент, а также выяснению характера влияния орбитальныхмагнитных моментов на основные магнитные свойства данных материалов.Для этого в работе методом катодного распыления в разряде сосциллирующими электронами (типа Пеннинга) на подложки из оптическогопокровного стекла и мусковита (слюды) осуществлен синтез системмагнитных сверхрешеток Fe/Be с переменной толщиной слоев Fe: [Fe(7–19Å)/Be(8Å)], Fe/Be с переменной толщиной слоев Be: [Fe(10Å)/Be(4–25Å)],[Fe(5Å)/Be(5–20Å))] и систем Fe/Ag с переменной толщиной слоев Fe:[Fe(10Å)/Ag(7–22Å)] и Fe/Ag с переменной толщиной слоев Ag: [Fe(8–22Å)/Ag(7Å)].
Число периодов сверхрешеток изменялось от 70 до 150.Полученныеобразцыизучалисьсприменениемметодоврентгенодифракционного анализа, вибрационной магнитометрии, а такжемессбауэровской спектроскопии. Исследованы температурные зависимостинамагниченности в магнитном поле в широком диапазоне температур.Полученырезультатынезависимогоисследованияспектровферромагнитного резонанса в нескольких образцах МСР Fe/Be.4Основные положения, выносимые на защитуМетодом катодного распыления на стекло и слюду в разряде сосциллирующими электронами получены магнитные сверхрешетки системFe/Be и Fe/Ag, образующие несколько серий с переменной толщиной однойиз компонент (магнитной или немагнитной) при постоянной толщине слоеввторой компоненты: [Fe(10Å)/Be(tBe)], [Fe(10Å)/Ag(tAg)], [Fe(tFe)/Be(8Å)],[Fe(tFe)/Ag(7Å)] и [Fe(5Å)/Be(tBe)].
Магнитные сверхрешетки Fe/Be полученыи исследованы диссертантом впервые.1.Магнитные сверхрешетки Fe/Be и Fe/Ag имеют слаботекстурированную структуру слоев Fe в направлении (011) схарактерными размерами областей когерентного рассеяния 40-90Å вМСР Fe/Be и сосуществованием структур ОЦК и ГЦК в МСР Fe/Ag.2.Обнаружена зависимость формы петель магнитного гистерезиса,спонтанной намагниченности, коэрцитивной силы и другихпараметров от соотношения толщин Fe и немагнитных компонентМСР.3.Установлено наличие в исследованном интервале толщиносциллирующих зависимостей спонтанной намагниченности МСРFe/Be от толщины слоев Be (Λ=6-8Å) и спонтаннойнамагниченности МСР Fe/Ag от толщины слоев Ag (Λ=6 и Λ=8Å),обусловленныхзнакопеременнымповедениеминтеграловобменного взаимодействия между слоями Fe, а такжеосциллирующей зависимости спонтанной намагниченности МСРFe/Ag от толщины Fe, обусловленной интерференционнымиэффектами электронного транспорта через межслойные границы.4.Установлено значительное влияние орбитальных эффектов намагнитные свойства МСР Fe/Be и Fe/Ag, проявляющееся вчастности, в наличии гигантских магнитных моментов в ряде МСРFe/Be, малых величинах сверхтонких магнитных полей на ядрах 57Feв МСР Fe/Be и Fe/Ag, обладающих спонтанной намагниченностьюболее, чем в полтора раза превышающей таковую для массивногоFe, а также в больших средних значениях g-фактора для МСР Fe/Beпо данным ФМР-спектроскопии.Научная новизнаНаучная новизна работы определяется, во-первых, тем, что в нейвпервые получены и исследованы серии магнитных сверхрешеток Fe/Be, а5также получены и исследованы серии сверхрешеток Fe/Ag с переменнымитолщинами Fe, Be и Ag соответственно; во-вторых, предложен и реализованметод поиска начальных параметров для аппроксимации спектровпоглощения гамма-излучения без отдачи и разработана спектральная модель,представляющая МСР в опытах по изучению спектров эффекта Мёссбауэра;в-третьих, измерены экспериментально гигантские значения спонтаннойнамагниченности в некоторых сверхрешетках Fe/Be, а также превышающиеспонтанную намагниченность чистого массивного железа значенияспонтанной намагниченности в некоторых сверхрешетках Fe/Ag; вчетвертых, показано, что наблюдаемые величины магнитных моментов ивеличины сверхтонких магнитных полей на ядрах 57Fe могут бытьобусловлены возрастанием орбитальных вкладов в магнитные моментыионов Fe.Научная и практическая значимостьЦенность полученной совокупности экспериментальных результатовопределяется тем, что впервые получен совершенно новый перспективныйкласс материалов, свойства которого позволяют предлагать его модификациидля использования в устройствах записи информации и детектированияслабых магнитных полей.
Результаты работы могут использоваться дляполучения и дальнейшего исследования магнитных сверхрешеток суникальными магнитными свойствами. Показана перспективностьисследования нано- и низкоразмерных систем на основе Fe/Be наряду сдругими широко исследуемыми системами.Разработанная в рамках настоящей диссертационной работы программаобработкимессбауэровскихспектроскопическихданных,можетиспользоваться в исследованиях как магнитных сверхрешеток, так и приизучении локальных магнитных состояний в аморфных или кристаллическихсплавах.Апробация работыОсновные результаты, приведенные в диссертационной работе,докладывались на следующих всероссийских и международныхконференциях: Международной конференции по спиновой электронике (игировекторной динамике) в 2002, 2003, и 2004 годах; Московскоммеждународном симпозиуме по магнетизму в 2002 и 2005 годах;VIII Международной конференции «Мессбауэровская спектроскопия и ееприменения» в 2002 году; Международной школе-семинаре «Новыемагнитные материалы микроэлектроники» в 2004 и 2006 годах;6II Международной конференции-школе по полупроводниковой спинтроникеи квантово-информационной технологии SpinTech II в 2003 году;Международной конференции по функциональным материалам ICFM в 2003году; Международном симпозиуме по магнитным материалам и ихприменениям (зимней конференции Корейского магнитного общества)SOMMA/KMS в 2003 году, а также конференциях «Ломоносовские чтения» и«Ломоносов» в 2005 году.Всего по результатам работы над методикой синтеза и исследованиямагнитных сверхрешеток и обработки спектров эффекта Мессбауэра авторомв соавторстве представлено 18 (восемнадцать) докладов на всероссийских имеждународных конференциях.
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}
