2 O 4

МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА
НАНОРАЗМЕРНЫХ ПЛЕНОК
Mg(Fe0.8Ga0.2)2O4-d НА КРЕМНИИ
А.В.Труханов1*, С.В.Труханов1, А.Н.Васильев2
1ГО«НПЦ
2Московский
НАН Беларуси по материаловедению», Минск, РБ
государственный университет им. М.В. Ломоносова, Москва, РФ
*[email protected]
Ферриты со структурой шпинели (AB2O4)
Природный минерал - шпинель MgAl2O4
- Октаэдрические междоузлия;
- Тетраэдрические междоузлия;
- Анионы кислорода
Элементарная ячейка ГЦК-решетки шпинели с показанным
окружением тетраэдрических и октаэдрических междоузлий
Применения
- Устройствах магнитной записи (хранение информации);
- Устройства СВЧ-техники (ферритовые «вентили»,
циркулятор и т.д.);
- Пленочные гетероструктуры на магнитоэлектрическом
эффекте;
-«спиновые» фильтры и магнитные
туннельные контакты в пленочных
гетероструктурах (основывается на MR);
-Поглотители СВЧ-излучения
(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
1,9
min
28
max
~ 0.0188
MgFe2O4
8,38
2,1
23
~ 0.0085
Получение пленок
Схема ионного источника
Внешний вид установки для получения плёнок
методом
ионно-лучевого распыления–осаждения
1 – 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 ~200 нм
Рентгеновские дифрактограммы пленок
Mg(Fe0.8Ga0.2)2O4 -d , отожженных в
температурном интервале 8000-10000 С
Оже-спектры пленок Mg(Fe0.8Ga0.2)2O4 –d, отожженных
в температурном интервале 8000-10000 С
Пленки (микроструктура) толщина ~200 нм
АСМ-изображения морфологии поверхности пленок Mg(Fe0.8Ga0.2)2O4 -d (толщина 200 нм)
Отжиг при а).8000 С; б).9000 С; в)10000 С
Пленки (магнитные свойства)
Полевые зависимости намагниченности
пленки Mg(Fe0.8Ga0.2)2O4 -d (толщина 400 нм)
Полевые зависимости намагниченности
пленок Mg(Fe0.8Ga0.2)2O4 -d (толщина 200 нм)
Отжиг при а).8000 С; б).9000 С; в)10000 С
Выводы
-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).
Благодарю за внимание