Главная » Просмотр файлов » Диссертация

Диссертация (1145326), страница 54

Файл №1145326 Диссертация (Спинволновые возбуждения и спинзависимые электротранспортные явления в наноразмерных магнитных металл-диэлектрических гетероструктурах) 54 страницаДиссертация (1145326) страница 542019-06-29СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 54)

. .-туннелирования, чтопри некоторых обстоятельствах может дать значительное увеличение магнитосопротивления [299,300]. В этом случае необходимо рассмотрение многоорбитального приближения.Магнитосопротивление определяется зависимостью проводимости гранулированнойструктуры от магнитного поля.

Проводимость гранулированной структуры пропорциональна средней проводимости туннельных каналов между гранулами: σ ∝ σ (gr) . Действиеννмагнитного поля H на σ (gr) в (6.4) проявляется через изменение функций Грина g00(EF ),νν(EF ) в (6.2), (6.3) и зависит от взаимного расположения спинов гранул gr0 и gr1 начаg11~ 0 | = |S~1 | = Sла и конца туннельной цепочки.

В приближении молекулярного поля при |S~0 , S~1 относительно друг друга определяется корреляционной функрасположение спинов Sцией [301]где L(ξ) = coth ξ − ξ −1~0 S~1 ihS= L2 (ξ),(6.5)S2– функция Ланжевена. Если гранулы связаны ферромагнитно, ξявляется корнем уравнения [301]272γµB SH 3TM+L(ξ),kTTгде γ – фактор Ланде, µB – магнетон Бора, TM – температура перехода гранулированнойξ=структуры из суперпарамагнитного в ферромагнитное состояние. В суперпарамагнитномслучаеγµB SH.kTТаким образом, подводя итог теоретическому рассмотрению, можно сказать, что магξ=нитосопротивление гранулированных структур с металлическими магнитными наночастицами ниже перколяционного порога определяется корреляционной функцией (6.5) спиновгранул gr0 и gr1 начала и конца туннельных цепочек.

Главный вклад в матрицы перехода(6.3) и в проводимость между гранулами (6.4) дает s-s-туннелирование.6.2.2ЭкспериментЭкспериментальные исследования были выполнены на пленках аморфной двуокисикремния a-SiO2 с ферромагнитными наночастицами Co86 Nb12 Ta2 . Пленки (a-SiO2 )100−x(Co86 Nb12 Ta2 )x (или, сокращенно, a-SiO2 (Co,Nb, Ta)) были выращены на неподвижныхситалловых подложках методом ионно-лучевого сораспыления SiO2 и сплава Co86 Nb12 Ta2ионами аргона. Толщины пленок находились в диапазоне 4.0 - 5.1 µm.

Значения концентраций металлической фазы x, выраженные в атомных процентах, лежали в диапазоне 22.4- 63 at.% и соответствовали структурам с концентрациями гранул, находящимся нижеперколяционного порога. Средний размер гранул увеличивался при увеличении концентрации: от 2.0 nm при x = 22.4 at.% до 5 nm при x = 63 at.%.Определим магнитосопротивление JM R (junction magnetoresistance) формулой [276]JM R =R(H) − R(0)σ(0) − σ(H)=,R(0)σ(H)(6.6)где R(0), R(H) – сопротивление между контактами без поля и в магнитном поле с напряженностью H, σ(0), σ(H) – проводимости без поля и в поле H. Измерения магнитосопротивления неотожженных гранулированных структур a-SiO2 (Co,Nb, Ta) проводились приT = 77 и 295 K при горизонтальном расположении электрических контактов в магнитныхполях, ориентированных перпендикулярно плоскости пленки и имеющих значения от 0до 25 kOe.

Измерения проводились при низких приложенных напряжениях (∼ 1 V). Нарис.6.2 показана зависимость магнитосопротивления JM R (6.6) от величины приложеногомагнитного поля при температуре 295 K для структур с разными концентрациями гранул. Магнитосопротивление было отрицательным, т.

е. сопротивление между контактамис увеличением поля понижалось. В пределах погрешности эксперимента не было выявлено273Magnetoresistance JMR ( 10 -3 )0-2321-4-6-8-30-20-10010Magnetic field H (kOe)2030Рис. 6.2: Магнитосопротивление JM R неотожженной гранулированной структуры a-SiO2(Co,Nb,Ta) в зависимости от величины внешнего магнитного поля H при различных концентрациях гранул x: (1) – 54.5, (2) – 41.9, (3) – 31.7 at.%.гистерезисных явлений.

В магнитных полях до 2 kOe величина JM R мало изменялась ибыла незначительной. В диапазоне полей 2 - 7 kOe наблюдалось максимальное изменениесопротивления в зависимости от магнитного поля. В структурах, которые имели большие концентрации металлических гранул Co86 Nb12 Ta2 (x = 53 - 56 at.%) и находилисьвблизи области перколяционного порога, изменение сопротивления в диапазоне 2 - 7 kOeбыло более значительным, чем в структурах с меньшими концентрациями гранул.

Придальнейшем повышении величины поля для структур с концентрациями гранул вблизипорога перколяции наступало насыщение JM R. В структурах с меньшими концентрациями металлической фазы эффект насыщения магнитосопротивления либо был значительноменее выражен, либо отсутствовал.Температурные измерения магнитосопротивления проводились вблизи магнитного поля H = 3 kOe. Измерялась производная относительного сопротивления от поля χ =−dR/RdH. На рис.6.3 представлены концентрационные зависимости χ при T = 77 и 295 K.Обращает на себя внимание то, что в структурах с малыми концентрациями гранул температурные изменения χ и, следовательно, JM R являются более значительными, чем вструктурах, имеющих концентрации металлической фазы в области перколяционного порога.

При этом для структур с меньшими концентрациями гранул значение JM R при T= 77 K имеет значительно большую величину.2743020-7( 10 Oe-1 )11020203040506070Concentration x (at%)Рис. 6.3: Производная относительного удельного сопротивления от магнитного поля χпри H = 3 kOe в зависимости от концентрации металлической фазы x в неотожженнойгранулированной структуре a-SiO2 (Co,Nb,Ta) при температуре 77 (1) и 295 K (2).6.2.3Обсуждение результатовРассмотрим, как вышеприведенная модель и туннелирование через локализованныесостояния в матрице позволяют объяснить особенности магнитосопротивления, наблюдаемые экспериментально.(1) Увеличение |JM R| в структурах с меньшими концентрациями гранул посравнению с |JM R| структур, находящихся вблизи перколяционного порога.Этот эффект наблюдается при T = 77 K в диапазоне концентраций x = 42 - 62 at.%(рис.6.3).

В [299] исследовалась зависимость магнитосопротивления туннельного канала(tunneling magnetoresistance) T M R = −JM R/(1+JM R) от величины коэффициента s−sтуннелирования t01 . Рассматривался случай, когда T M R определяется разностью междусостоянием, в котором спины контактов антипараллельны (H = 0), и состоянием, в котором спины контактов параллельны (H À 0). С учетом зонной структуры материала контактов для электродов Co на основе формул (6.2), (6.3), (6.4) в [299] найдено, что T M Rрезко понижается при переходе от металлического режима к режиму туннелирования.После достижения минимума T M R, который имеет место в случае одноатомной изолирующей прослойки между ферромагнитными металлами, при дальнейшем увеличении t01наблюдается рост T M R. По порядку величины рост T M R соответствует росту магнитосопротивления |JM R| (6.6) в гранулированных структурах при уменьшении концентрации275металлической фазы в диапазоне концентраций 42 - 62 at.%, поскольку увеличение длинытуннельного канала между частицами растет при уменьшении концентрации гранул.(2) Насыщение JM R в больших полях в структурах, находящихся вблизи перколяционного порога, и отсутствие насыщения JM R в структурах с малымиконцентрациями гранул (рис.6.2).В [302] отсутствие насыщения, которое проявляется как логарифмическая функциямагнитосопротивления в сильных магнитных полях, связывается с широким разбросомформ несферических гранул нанокомпозита (от сильно вытянутых до сплющенных).

Согласно предположению, выдвинутому в [302], структуры, находящиеся в области порогаперколяции, и структуры с малыми концентрациями металлической фазы должны иметьразные формы гранул. Это должно проявляться в особенностях магнитосопротивления всильных магнитных полях. Рассмотрим магнитные поля, действующие на гранулу.

Спин~ гранулы (Co,Nb,Ta) формируется d-электронами внешних оболочек атомов металлов.S~ (0) , действующее на спины d-электронов гранул, будет склаВнутреннее магнитное поле H~ и внутреннего поля H~ (gr) , определяемого гранулированнойдываться из внешнего поля H~ (0) = H~ +H~ (gr) . Поле H~ (gr) формируется полем взаимодействия между граструктурой: H~ (int) , полем анизотропии формы гранул H~ (a) и полем взаимодействия междунулами H~ (loc)спинами d-электронов гранулы и спинами примесей в матрице H~ (gr) = H~ (int) + H~ (a) + H~ (loc) .H(6.7)~ (a) связано с намагниченностью гранул 4π M~ (gr) соотРазмагничивающее поле гранул H~ (a) = 4πN M~ (gr) , где N – тензор размагничивающих коэффициентов [42]. Поношением H~ (gr) , копорядку величины это поле не должно превышать значения намагничености 4π Mторая в случае гранул (Co,Nb,Ta) меньше 17.9 kGs (намагниченность кобальта).

Поскольку в [302] логарифмическая зависимость магнитосопротивления от поля H наблюдалась~ (gr) , анизотропия формы гранул нев магнитных полях, значительно превышающих 4π Mможет быть причиной логарифмической зависимости и отсутствия насыщения магнитосопротивления в исследованных гранулированных структурах.

Кроме того, экспериментально не подтверждается, что нанокомпоненты с разными концентрациями металлическойфазы имеют разные формы гранул.Изложенная выше теоретическая модель позволяет объяснить, почему присутствие локализованных состояний в матрице может приводить к отсутствию эффекта насыщениямагнитосопротивления в гранулированных структурах в сильных магнитных полях.

Приуменьшении концентрации металлической фазы увеличивается число локализованных состояний hni, через которые осуществляется спин-зависимое резонансное туннелированиемежду гранулами. Спин-ориентированный электронный транспорт зависит от величины276обменного расщепления ∆E уровней локализованных состояний, через которые туннелирует электрон, и от взаимного расположения спинов двух соседних гранул, котороеопределяется корреляционной функцией (6.5). Если в гранулированной структуре величина расщепления ∆E > kT и корреляционная функция спинов гранул не изменяется(что происходит в случае, когда магнитное поле велико и спины гранул параллельны), томагнитное поле не влияет на поляризацию локализованного состояния и магнитосопротивление.

В этом случае, после того как спины гранул станут параллельными, магнитосопротивление не будет изменяться и возникает эффект насыщения. Если концентрациягранул мала, то при большой длине канала проводимости между гранулами в цепочкелокализованных состояний присутствуют слаборасщепленные уровни с ∆E ¿ kT , находящиеся далеко от гранул.

Магнитное поле H при увеличении от нуля до (kT − ∆E)/µBбудет приводить к постепенной поляризации слаборасщепленных локализованных состояний и к увеличению проводимости туннельных каналов. Это проявляется в отсутствиинасыщения магнитосопротивления в структурах с малыми концентрациями гранул приH < (kT − ∆E)/µB .(3) Увеличение температурных изменений магнитосопротивления с уменьшением концентрации гранул.Этот эффект виден при сравнении концентрационных зависимостей χ при T = 77 и295 K (рис.6.3).

Согласно вышеприведенной модели, температура влияет на проводимостьσ (gr)ν канала с поляризацией ν между гранулами через: (1) изменение корреляционнойννфункции спинов двух соседних гранул (6.5), которые входят в функции Грина g00(EF ),ννg11(EF ) в (6.2); (2) неупругое рассеяние спина электрона, туннелирующего по цепочкелокализованных состояний между гранулами. В последнем случае происходит взаимодействие туннельных каналов с разными поляризациями, и в (6.2) необходимо учитыватьννматрицы перехода T10, T01с ν =↑ и ↓. Увеличение длины цепочки локализованных со-стояний, по которым туннелирует электрон, приводит к росту вероятности неупругогорассеяния спина электрона.

Характеристики

Список файлов диссертации

Спинволновые возбуждения и спинзависимые электротранспортные явления в наноразмерных магнитных металл-диэлектрических гетероструктурах
Свежие статьи
Популярно сейчас
Как Вы думаете, сколько людей до Вас делали точно такое же задание? 99% студентов выполняют точно такие же задания, как и их предшественники год назад. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6472
Авторов
на СтудИзбе
304
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее