Спиновый и орбитальный магнетизм в магнитных сверхрешетках на основе Fe (1104882), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Материалы диссертации также неоднократнопредставлялисьнаобсуждениекафедрыобщейфизикиимагнитоупорядоченных сред.Публикации по теме диссертацииПо теме диссертации автором опубликовано 4 (четыре) статьи врецензируемых научных журналах: JMMM — две статьи, Phys. Stat. Sol. (b)— одна статья, и «Исследовано в России» — одна статья. Кроме того, 3 (три)статьи опубликовано в рецензируемых сборниках трудов всероссийских имеждународных конференций.Полный список опубликованных автором в соавторстве с коллективомлаборатории и другими коллегами статей и тезисов докладов наконференциях приведен в конце автореферата.Личный вклад диссертантаВыбор направления исследований, обсуждение результатов иформулировка задач проводились совместно с научным руководителемпрофессором П. Н.
Стеценко и сотрудниками лаборатории доцентомС. Д. Антиповым, с.н.с. Г. Е. Горюновым и д.т.н. Г. В. Смирницкой.Диссертант принимал участие в подготовке экспериментов по напылениюобразцов магнитных сверхрешеток, проводившихся д.т.н. Г. В. Смирницкойи О. В. Скабицкой, лично проводил измерения кривых намагничивания итемпературных зависимостей намагниченности и обрабатывал данные всехизмерений:рентгеновскойдифрактометрии,полученныес.н.с.Г.
Е. Горюновым, и мессбауэровской спектроскопии, полученные доцентомС. Д. Антиповым. Обработка данных ФМР-спектроскопии, полученных влаборатории доцента Н. Е. Сырьева и с.н.с. Е. В. Лебедевой, проводиласьсовместно с доцентом С. Д. Антиповым. Диссертантом написаны программы7для обработки данных магнитных измерений и программа обработкимессбауэровских спектров, использующая наработки сотрудниковлаборатории и возможности научной библиотеки функций ROOT Framework,включая алгоритмы минимизации FUMILI и MINUIT и основные средстваотображения.
Эволюционный поиск начальных параметров и используемыеспектральные модели реализованы диссертантом лично.Структура и объем работыДиссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и спискацитируемой литературы. Объем диссертации составляет 157 страниц,включая 47 рисунков, 9 таблиц и список цитируемой литературы из 117наименований.СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении приводится аргументация, подтверждающая актуальностьвыбранной темы, формулируются цель работы и основные задачиисследования, определяется степень новизны полученных результатов и ихпрактическая значимость.Первая глава содержит краткий обзор литературы по темедиссертационной работы, рассматриваются некоторые аспекты методиксинтеза наноструктур, характеристики роста слоев в различных условиях,влияние материала и состояния подложки на свойства пленок и многослоек,основные структурные и магнитные свойства магнитных сверхрешеток имногослоек, особенности транспортных свойств многослойных пленок, атакже обоснование сделанного в диссертационной работе выбора материаловдля синтеза.
Затрагиваются вопросы анизотропии, суперпарамагнетизма,магнитосопротивления и некоторых эффектов орбитальной природы,наблюдаемых в пленках и на примесях.Вторая глава описывает использованные методы получения иисследования магнитных сверхрешеток, характеристики установки по ихнапылению, рентгено-дифракционного и вибрационно-магнитометрическогокомплексов и мессбауэровского спектрометра.Показано, что использованный метод синтеза магнитных сверхрешетокпозволяет получать качественные образцы с хорошей адгезией к подложке,контролируемыми толщинами слоев компонент и низким содержаниемпримеси рабочего газа. Указано на возможность формирования в разрядережима распыления кластеров материалов мишеней с малым числом атомов.8Использованный уникальный полностью компьютеризированныймагнитометрическийкомплекспозволяетпроводитьизмерения-73намагниченности с чувствительностью 2·10 Гс·см (эме), причем выбранныйзакон изменения намагничивающего поля позволил повысить качествопетель магнитного гистерезиса путем плавного снижения скорости dH/dt приприближении к точке H = 0.
Описаны способы измерения температурныхзависимостей намагниченности в диапазонах температур 77-300 К и300-1100 К. Описана методика калибровки магнитометра для полученияабсолютных величин намагниченности.Измерения мессбауэровских спектров проводились в режимепостоянных ускорений образца при неподвижном источнике всегда прикомнатной температуре.Третья глава содержит описание использованного метода обработкимессбауэровских спектров и спектральной модели сверхрешеток, а такжеосновные сведения об известных методах обработки данныхмессбауэровской спектроскопии.Особенность использованной модели состоит в использованиилоренцевской формы распределения плотности вероятности сверхтонкихмагнитных полей, что исключает необходимость аппроксимацииэкспериментального спектра в свою очередь аппроксимированнымифункциями Фойгта или аппроксимацию лоренцевскими линиями с почтипроизвольными параметрами.
В использованном методе исключена такжевозможность произвольного описания уширения естественной ширинылинии мессбауэровского изотопа. Вместо этого используется концепциянепрерывного распределения параметров сверхтонкого взаимодействия,приводящая к формированию широких или узких лоренцевых пиков вфункции распределения плотности вероятности данного параметра.Спектральная модель сверхрешеток предполагала наличие несколькихгрупп локальных магнитных состояний, отвечающим расположению ионовFe в различных окружениях: в слоях, интерфейсах и в прослойке.Дополнительные группы магнитных состояний введены для положенийкатионов в окружении, характерном для ступенек, островков и др.несовершенствструктурыслоевкомпонент.Предполагаласьпропорциональная зависимость изомерного сдвига и квадрупольногорасщепления от величины сверхтонкого магнитного поля с коэффициентами,различными для различных групп локальных магнитных состояний.9Использовано приближение слабого по сравнению с зеемановскимквадрупольного расщепления с нулевым параметром асимметрии градиентаэлектрического поля на ядре.Четвертая глава подводит итоги выполненным исследованиямструктуры и интегральных магнитных свойств магнитных сверхрешетокFe/Be и Fe/Ag.Указано на значительное превышение значения спонтаннойнамагниченности сверхрешеток по сравнению со значением для чистогомассивного железа в большинстве образцов.
В некоторых сверхрешеткахFe/Be спонтанная намагниченность достигала 4 800–5 300 Гс.Наблюдалсягистерезисперемагничиваниясверхрешетоквнаправлении внешнего поля перпендикулярном плоскости образца стехническим насыщением в полях менее 5 кЭ, причем и в случаесверхрешеток с гигантскими значениями намагниченности, для которыхразмагничивающее поле должно быть весьма значительным.Обнаружено наличие осциллирующей зависимости (рис.) спонтаннойнамагниченности, коэрцитивной силы и некоторых других параметровкривых перемагничивания от толщин слоев Ag и Be при постоянной толщинеслоев Fe, причем в случае Ag период соответствует полученному в расчетахпо модели РККИ.
Не делается никаких заключений о соответствии илинесоответствии фазы и амплитуды осцилляций теоретическим расчетам. ДляBe экспериментально определен период осцилляций, однако расчетов вмодели РККИ для Be, насколько известно автору, до настоящего времени непроизводилось.Некоторые сверхрешетки Fe/Ag проявили суперпарамагнитныйхарактер магнитного поведения при комнатной температуре, что былоподтверждено наличием гистерезиса при азотной температуре изначительным магнитным моментом, вычисленным по результатамаппроксимации кривых перемагничивания при комнатной температурефункцией Ланжевена.Приведены данные о магнитном старении образцов Fe/Ag за период 10месяцев и о поведении магнитных сверхрешеток Fe/Be при отжиге впостоянном магнитном поле и после отжига.Пятая глава содержит обсуждение результатов исследованиялокальных магнитных состояний ионов Fe в магнитных сверхрешетках на10основе восстановленных функций распределения плотности вероятностисверхтонких магнитных полей на ядрах 57Fe.Показано, что даже с учетом влияния подложки на поглощениемессбауэровского излучения в области малых скоростей поглотителяспектры магнитных сверхрешеток, как правило, характеризуютсяпреобладанием малых и средних магнитных полей.Доляквазиобъемныхлокальныхмагнитныхсостояний,характеризующихсяклассическимсекстетомлинийпоглощения,отвечающих значению сверхтонкого поля около 320–340 кЭ, оказаласьдостаточно значительной только в случае магнитной сверхрешетки[Fe(10Å)/Be(4Å)], где из-за малой толщины прослойки в результатедиффузии могли образоваться переходы между слоями Fe с образованиемобластей, сходных по свойствам с ультратонкими пленками Fe.В остальных случаях наблюдалось преобладание сверхтонкихмагнитных полей не более 100 кЭ, что не соответствует наблюдаемымзначениям магнитных моментов Fe в магнитных сверхрешетках Fe/Be иFe/Ag (в предположении, что величина среднего сверхтонкого магнитногополя должна коррелировать с величиной магнитного момента иона).Делается заключение, что этот эффект обусловлен возрастанием вкладаорбитального момента атома и электронов проводимости в магнитноесверхтонкое поле на ядрах 57Fe магнитоактивных ионов.Приводятся данные о распределении углов выхода магнитныхмоментов из плоскости сверхрешетки, определенныПриводятся результаты вспомогательного исследования магнитныхсверхрешеток Fe/Be методом ферромагнитного резонанса в Московском иКубанском университетах и ИРЭ НАН Украины и расчета g-факторов вкиттелевском приближении, свидетельствующие о больших среднихзначениях g-факторов, достигающих 3,07 и 6,0 для сверхрешеток[Fe(10Å)/Be(8Å)]100 и [Fe(10Å)/Be(11Å)]110 соответственно.На последующих страницах приводятся наиболее интересныеиллюстрации, относящиеся, в основном, к впервые полученным магнитнымсверхрешеткам Fe/Be.11Спонтанная намагниченность, ГсОбменное смещение, Э6000Спонтанная намагниченностьКоэрцитивная сила (ОЛН)3000010Обменное смещение8642005101520Толщина слоев Be, ÅРис.
1. Зависимость магнитных характеристик МСР Fe/Be от толщиныслоев Be при толщине Fe 10Å.12256000Намагниченность, Гс[Fe(10Å)/Be(17 Å)]x11 0400020000-300-200-100-20000100200300Магнитное поле, Э-4000-6000ЦентральнаячастьпетлиперемагничиванияМСРРис. 2а[Fe(10Å)/Be(17Å)]110 в плоскости сверхрешетки вдоль направлениямагнитного поля при напылении (трудная ось) и поперек поля принапылении (легкая ось).3500[Fe(10Å )/Be(17Å )]x110Перпендикулярная намагниченность, Гс25001500500-10000-8000-6000-4000-20000-500200040006000800010000-1500H-2500-3500Магнитное поле, ЭЦентральнаячастьпетлиперемагничиванияРис. 2б[Fe(10Å)/Be(17Å)]110 перпендикулярно плоскости сверхрешетки.13МСРРис. 3 Температурная зависимость намагниченности образца[Fe(19Å)/Be(8Å)]100 при нагревании до 800 °С и охлаждении в магнитномполе 500 Э.14Рис. 4 а) Спектр ядерного гамма-резонанса МСР [Fe(4,9Å)/Be(20Å)]150,б) распределение сверхтонких полей на ядрах 57Fe.15Основные публикации по теме диссертацииОсновное содержание диссертационной работы полностью отражено вследующих публикациях А.П.Крашенинникова:1.Антипов С.Д., Горюнов Г.Е., Колумбаев А.Л., КрашенинниковА.П., Смирницкая Г.В., Стеценко П.Н.
Сверхтонкие взаимодействия илокальные магнитные состояния ионов Fe в магнитных сверхрешетках Fe/Pd// Сборник трудов XI Международной конференции по спиновойэлектронике. 2002 г. С. 7-19.2.Avksentjev Ju.I., Antipov S.D., Goryunov G.E., Kamenskikh I.R.,Krasheninnikov A.P., Panin I.A., Stetsenko P.N. Magnetic properties andpossibility of spontaneous spin-reorientation in the Fe-sublattice of intermetalliccompounds Tm(Fe1-xRhx)2 // Ab-stracts of Moscow International Symposium onMagnetism. 2002 г.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
