Автореферат (1145325), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Наличие таких волн открывает возможность построенияспинволновых приборов наноразмерного масштаба (фильтров, линий задержек), работающих вСВЧ диапазоне и обладающих малыми потерями.4. Спиновые возбуждения в гранулированных структурах с ферромагнитными наночастицамив диэлектрической матрице значительно отличаются от спиновых возбуждений объемныхферромагнитных образцов. Найдено, что спектр спиновых возбуждений гранулированнойструктуры с ферромагнитными металлическими наночастицами в аморфной матрице состоит изспинволновых возбуждений гранул и спин-поляризационных возбуждений.
При спинполяризационных возбуждениях изменение направления спина гранулы сопровождаетсяпереходом электрона между двумя подуровнями расщепленного локализованного состояния вматрице и изменением поляризации этого локализованного состояния. Благодаря этомумеханизму, названному спин-поляризационной релаксацией, гранулированные структурыобладают аномально большим коэффициентом затухания спиновых возбуждений и большойшириной линии ФМР. Спин-поляризационная релаксация значительно превышает собственнуюрелаксацию модели Гейзенберга с обменным и магнитным дипольным взаимодействиями.5.Спин-поляризационная релаксация зависит от числа локализованных электронныхсостояний в матрице.
В СВЧ диапазоне обменно-расщепленные уровни электроновлокализованных состояний в матрице, участвующие в спин-поляризационной релаксации,имеют величину расщепления равную энергии СВЧ кванта и расположены далеко от гранул.При увеличении концентрации гранул увеличивается обменное расщепление уровнейлокализованных состояний, проистекающее от соседних гранул, что приводит к уменьшениюмагнитно-активных уровней с расщеплением равным энергии СВЧ кванта и к уменьшениюкоэффициента затухания с ростом концентрации магнитных гранул. Экспериментальноеподтверждение уменьшения коэффициента затухания спиновых возбуждений с ростомконцентрации магнитных гранул наблюдалось на гранулированных пленках a-SiO2 снаночастицами сплава Co0.4Fe0.4B0.2 и с наночастицами Co.
На структурах a-SiO2(Co0.4Fe0.4B0.2)наблюдалось уменьшение коэффициента затухания, связанное с уменьшением числалокализованных электронных состояний в матрице после отжига.6. Спиновая разупорядоченность в гранулированных структурах с ферромагнитныминаночастицами приводит к существенному изменению дисперсионных кривых спиновых волн и25к появлению дополнительных ветвей. В рамках модели Гейзенберга с магнитным дипольным иобменным взаимодействиями между спинами развита теория длинноволновых спиновых волн инайдены дисперсионные кривые спиновых волн в зависимости от параметров порядка внеупорядоченных магнитных системах. Найдено, что в неупорядоченных магнитных системахпоявляются продольные спинволновые моды.
Продольные моды характеризуются изменениемплотности магнитного момента.7. Установлено, что главными факторами, влияющими на дисперсию спиновых волн вгранулированных наноструктурах, являются проводимость и магнитные параметры структуры.Эти факторы по-разному изменяют форму дисперсионных кривых, что дает возможностьопределения их магнитных и электрических характеристик. Решение задачи определения этиххарактеристик из дисперсионных зависимостей спиновых волн позволило развить методспинволновой спектроскопии. Методом спинволновой спектроскопии исследованы структурыa-C:H(Cu), SiO2 с наночастицами Co, ZnO(Co), BaTiO3 с наночастицами Ni, a-C:H снаночастицами Co и структуры SiO2 с гранулами Co86Nb12Ta2. Обнаружено влияние подложкиGaAs, приводящее к ферромагнитному упорядочению спинов наночастиц Co вблизиинтерфейса в структурах SiO2(Co)/GaAs.8.
В гранулированных структурах с металлическими наночастицами при достаточно большойпрозрачности туннельных барьеров между наночастицами образуются кластерные электронныесостояния (КЭС). КЭС формируются из волновых функций s-, p-электронов оболочек атомовметаллических частиц, когда волновые функции электронов, находящихся на уровне Ферми,расплываются и локализуются на группе (кластере) частиц. Ниже порога перколяции КЭСимеют ограниченные размеры и определяют области проводимости. Выше порога перколяцииразмеры КЭС становятся неограниченными и КЭС образует бесконечный проводящий кластер.Формирование КЭС влияет на электронный транспорт в гранулированных структурах.Обнаружены экспериментальные факты, которые объясняются образованием КЭС: пикипроводимости на температурной зависимости тока при понижении температуры в сильныхэлектрических полях, переходы из изолирующего состояния в проводящее при действииэлектрического поля, обратные переходы при снятии поля, гистерезис вольт-амперныххарактеристик и релаксация проводимости.9.
Для гранулированных структур с металлическими наночастицами, находящимися нижепорогаперколяции,изтемпературныхзависимостейпроводимостинайденочислолокализованных состояний в матрице, через которые проходит туннелирование между КЭС.Существенную роль в механизме проводимости играют процессы неупругого резонансноготуннелирования через цепочку локализованных состояний в аморфном слое между КЭС вблизиуровня Ферми с разбросом энергий порядка kT.
Источниками локализованных состоянийявляются дефекты матрицы и дефекты границ раздела гранула - матрица.10. Образование КЭС приводит к изменениям диэлектрической проницаемости вгранулированных структурах, что было экспериментально подтверждено исследованиями на26пленках a-SiO2 с наночастицами сплава Co40Fe40B20 и пленках a-C:H с наночастицами Cu. Вобласти перколяционного порога, где КЭС образует бесконечный проводящий кластер,наблюдается резкое повышение . Ниже порога перколяции измерения дают информацию оботносительных размерах проводящих кластеров, которые изменяются под действиемэлектрического поля и температуры. В сильных электрических полях кластеры растут вдольнаправления электрического поля. Повышение температуры приводит к росту размералокализации КЭС и к увеличению .
Наблюдалось уменьшение , связанное с уменьшениемколичества дефектов в матрице и уменьшением размера локализации КЭС при отжиге.11. Большие значения диэлектрических и магнитных потерь в гранулированных структурахпозволяютихрассматриватьвкачествеэффективныхпоглощающихпокрытийэлектромагнитных волн в СВЧ диапазоне.
На основе проведенных исследований изготовленымногослойные тонкие широкополосные поглощающие покрытия, содержащие слои aC:H(Co,Ni), с поглощением не менее 10 dB падающего электромагнитного излучения вдиапазоне частот 8 – 80 GHz. Разработанные радиопоглощающие покрытия обладаютпреимуществами перед покрытиями, основанными на ферритах - по толщине, весу и частотнойширокополосности поглощения.12.Электронныйтранспортвгранулированныхструктурахсферромагнитнымиметаллическими наночастицами, который происходит посредством неупругого резонансноготуннелирования через цепочку слаборасщепленных локализованных состояний в матрице,приводит к максимуму магнитосопротивления при определенной концентрации наночастиц иотсутствиюнасыщенияэкспериментальномагнитосопротивленияподтвержденопривсильныхисследованиимагнитныхна гранулированныхполях,пленкахчтоa-SiO2(Co,Nb,Ta).13.
В гетероструктурах SiO2(Co)/GaAs, где SiO2(Co) является гранулированной пленкой SiO2 снаночастицами Co, наблюдается эффект гигантского инжекционного магнитосопротивления(IMR). Эффект IMR наблюдается как до развития лавинного процесса в полупроводнике, так ипри лавинообразовании, имеет положительные значения и обладает температурно-пиковымхарактером. Температурная локализация эффекта зависит от концентрации Co и можетсдвигаться приложенным электрическим полем. Для гетероструктур SiO2(Co)/GaAs с 71 at.% Coзначение IMR достигает 1000 при лавинном процессе в GaAs при комнатной температуре.14. Установлено, что IMR-эффект связан с формированием спин-зависимого барьера,прозрачностьивысотакоторогоуправляетсямагнитнымполем.Спин-зависимыйпотенциальный барьер образуется благодаря обменному взаимодействию между электронамиобогащенного слоя в полупроводнике и d-электронами Co.
Действие спин-зависимогопотенциального барьера усиливается рассеянием электронов назад на обменно-расщепленныхуровнях квантовой ямы (обогащенного слоя), образованной в интерфейсной областиполупроводника, и накоплением заряда в яме. Большие значения магнитосопротивления вгетероструктурах SiO2(Co)/GaAs при лавинном процессе объяснены влиянием барьера на27развитие ударной электронной ионизации. Наличие дырок в области барьера при лавинномпроцессе формирует положительную обратную связь, благодаря чему малые изменения высотыбарьера приводят к значительным изменениям распределения потенциала и тока.Основные научные труды автора по теме диссертации:Статьи в журналах[А1]. Л.В.
Луцев, Ю.М. Яковлев, Влияние ионной имплантации на спинволновые возбуждения впленках ИЖГ // ФТТ, 1988, 30(6), 1675-1682.[А2]. Л.В. Луцев, И.Л. Березин, Автомодуляция спинволновых возбуждений в пленках слинейным профилем намагниченности // ФТТ, 1988, 30(9), 2679-2682.[А3]. Л.В. Луцев, И.Л. Березин, Ю.М. Яковлев, Спин-волновой резонанс в пленках с линейнымпрофилем намагниченности // Электронная техника. Электроника СВЧ. 1989, 5(419), 5-8.[А4]. Л.В.
Луцев, И.Л. Березин, Термостабильность параметров магнитостатических волн,распространяющихся в пленках с произвольным направлением подмагничивания //Электронная техника. Электроника СВЧ. 1989, 6(420), 3-8.[А5]. Л.В. Луцев, И.Л. Березин, Ю.М. Яковлев, Исследование дисперсионных характеристикмагнитостатических волн в двухслойных пленках // ЖТФ, 1990, 60(7), 180-186.[А6].
Л.В. Луцев, Спинволновые магнитостатические возбуждения в неоднородных потолщине ферромагнитных пленках // ЖТФ, 1991, 61(3), 80-87.[А7]. Л.В. Луцев, В.О. Щербакова, Г.Я. Федорова, Магнитостатические волны, спин-волновойрезонанс и механизм образования неоднородности магнитных параметров в гранатовыхэпитаксиальных пленках с изменением состава по толщине // ФТТ, 1993, 35(8), 2208-2224.[А8]. Л.В. Луцев, Дисперсионные зависимости дипольно-обменных спинволновых волн имежмодовые переходы в неоднородных ферромагнитных пленках // ЖТФ, 1995, 65(2), 4154.[А9]. Л.В. Луцев, Коллинеарное рассеяние света на дипольно-обменных спиновых волнах внеоднородных ферромагнитных пленках // ЖТФ, 1998, 68(6), 78-84.[А10].
L.V. Lutsev, S.V. Yakovlev, Spin wave scattering and intermode transitions induced by themagnetic vortex lattice in the ferrite - high-temperature superconductor film structure // Journal ofApplied Physics, 1998, 83(11), 7330-7332.[А11]. Л.В. Луцев, С.В. Яковлев, В.И. Сиклицкий, Электронный транспорт в наноразмернойкластерной структуре углерод-медь // ФТТ, 2000, 42(6), 1105-1112.[А12]. Л.В. Луцев, Т.К. Звонарева, В.М. Лебедев, Электронный транспорт в гранулированныхпленках аморфного углерода с наночастицами кобальта // Письма в ЖТФ, 2001, 27(15), 8489.[А13]. А.С. Камзин, Л.В. Луцев, В.А.
Петров, Эпитаксиальные пленки гексагональныхферритов типа Ва-М // ФТТ, 2001, 43(12), 2157-2160.[А14]. Л.В. Луцев, Спиновые возбуждения в гранулированных структурах с ферромагнитными28наночастицами // ФТТ, 2002, 44(1), 97-105.[А15]. В.И. Сиклицкий, Л.В. Луцев, М.В. Байдакова, Структура гранулированных пленокаморфного углерода с наночастицами кобальта // Письма в ЖТФ, 2002, 28 (7), 46-51.[А16].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
