МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА НАНОРАЗМЕРНЫХ ПЛЕНОК Mg(Fe 0.8 Ga 0.2 ) 2 O 4-d НА КРЕМНИИ

МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА НАНОРАЗМЕРНЫХ ПЛЕНОК

Mg(Fe0.8Ga0.2)2O4-d НА КРЕМНИИ

А.В.Труханов1*, С.В.Труханов1, А.Н.Васильев2

1ГО«НПЦ НАН Беларуси по материаловедению», Минск, РБ 2Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Москва, РФ

*[email protected]

- Октаэдрические междоузлия; - Тетраэдрические междоузлия;- Анионы кислорода

 Элементарная ячейка ГЦК-решетки шпинели с показанным окружением тетраэдрических и октаэдрических междоузлий

Ферриты со структурой шпинелиФерриты со структурой шпинели (AB2O4)Природный минерал - шпинель MgAl2O4

- Устройствах магнитной записи (хранение информации);- Устройствах магнитной записи (хранение информации);

ПримененияПрименения

- Устройства СВЧ-техники (ферритовые «вентили», - Устройства СВЧ-техники (ферритовые «вентили», циркулятор и т.д.);циркулятор и т.д.);

-«спиновые» фильтры и магнитные -«спиновые» фильтры и магнитные

туннельные контакты в пленочных туннельные контакты в пленочных

гетероструктурах (основывается на гетероструктурах (основывается на MMRR));;

-- Пленочные гетероструктуры на магнитоэлектрическом Пленочные гетероструктуры на магнитоэлектрическом эффекте;эффекте;

-Поглотители СВЧ-излучения Поглотители СВЧ-излучения (технология «Стэлс»;(технология «Стэлс»;

Состав Параметр элементарной

ячейки (А)

Ширина запрещенной

зоны (эВ)

Значение насыщения удельного

магнитного момента(emu/g)

Коэрцетивная сила (Тл)

MgGa2O4 8,28 3,1 ----- -----

(MgGa2O4)0.8(MgFe2O4)0.2 8,32 2,9 ~0,3 ~ 0,0191

(MgGa2O4)0.35(MgFe2O4)0.65 8,34 2,4 15 ~ 0.0086

(MgGa2O4)0.3(MgFe2O4)0.7 8,35 2,3 23 ~ 0.0095

(MgGa2O4)0.2(MgFe2O4)0.8 8,36 1,9min

28max

~ 0.0188

MgFe2O4 8,38 2,1 23 ~ 0.0085

Получение пленокПолучение пленок

Схема ионного источника

Внешний вид установки для получения плёнок методом

ионно-лучевого распыления–осаждения1 – ионный источник; 2 – вакуумная камера; (на вставке

вид изнутри вакуумной камеры: 4 – ионный источник; 5 – подложкодержатель; 6 – мишень)

Генератор плазмы СВЧ-разряда для суперфинишной планаризации поверхности подложек

Пленки (состав и структура) толщина Пленки (состав и структура) толщина ~~200 нм 200 нм

Рентгеновские дифрактограммы пленок Mg(FeMg(Fe0.80.8GaGa0.20.2))22OO4 4 --dd , отожженных в

температурном интервале 8000-10000 С

Оже-спектры пленок Mg(FeMg(Fe0.80.8GaGa0.20.2))22OO4 4 ––d,d, отожженных в

температурном интервале 8000-10000 С

Пленки (микроструктура) толщина Пленки (микроструктура) толщина ~~200 нм200 нм

АСМ-изображения морфологии поверхности пленок Mg(FeMg(Fe0.80.8GaGa0.20.2))22OO4 4 --dd (толщина 200 нм)Отжиг при а).8000 С; б).9000 С; в)10000 С

Пленки (магнитные свойства)Пленки (магнитные свойства)

Полевые зависимости намагниченности пленок Mg(FeMg(Fe0.80.8GaGa0.20.2))22OO4 4 --dd (толщина 200 нм)Отжиг при а).8000 С; б).9000 С; в)10000 С

Полевые зависимости намагниченности пленки Mg(FeMg(Fe0.80.8GaGa0.20.2))22OO4 4 --dd (толщина 400 нм)

-Величина М пленки Mg(Fe0.8Ga0.2)2O4-d, толщиной ~400 нм, отожженной при температуре 9000С,  составляет порядка 52% от значения удельной намагниченности насыщения керамического аналога. При комнатной температуре значение удельной намагниченности составляет 14.6 A*м2*кг-1, а при температуре 4.2 К – 17.7 A*м2*кг-1. Кривая намагниченности, как и в случае с керамическим аналогом имеет прямоугольный вид, и выходит в насыщение уже при малых значениях внешних магнитных полей (~0.3 Тл). Основной причиной расхождения магнитных свойств керамического аналога и пленки является отрицательное отклонение от кислородной стехиометрии. - При увеличении толщины пленки Mg(Fe0.8Ga0.2)2O4-d изменяются параметры микроструктуры (растает размер кристаллитов). - Увеличение значений удельной намагниченности пленок Mg(Fe0.8Ga0.2)2O4-d, толщиной ~400 нм, относительно пленок, толщиной ~200 нм, является результатом двух факторов: 1) снижение доли толщины переходного слоя на интерфейсе пленка-подложка относительно всей толщины пленки; 2) усиление дальнего порядка обменных взаимодействий (за счет увеличения размера кристаллитов).

ВыводыВыводы

Благодарю за внимание