Прояв локалізованих електронних станів в оптичних властивостях аморфних і наноструктурованих металевих сплавів
Розглянуто особливості оптичних властивостей аморфних металевих сплавів на основі кобальту в далекій інфрачервоній області спектра за умови наявності локалізованих електронних станів. Представлено математичні моделі опису оптичних характеристик (дійсної частини діелектричної проникності й оптичної п...
Saved in:
| Published in: | Реєстрація, зберігання і обробка даних |
|---|---|
| Date: | 2010 |
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Інститут проблем реєстрації інформації НАН України
2010
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/50447 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Прояв локалізованих електронних станів в оптичних властивостях аморфних і наноструктурованих металевих сплавів / Л.В. Поперенко, Д.Ю. Манько // Реєстрація, зберігання і обробка даних. — 2010. — Т. 12, № 2. — С. 34-42. — Бібліогр.: 16 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859910841363595264 |
|---|---|
| author | Поперенко, Л.В. Манько, Д.Ю. |
| author_facet | Поперенко, Л.В. Манько, Д.Ю. |
| citation_txt | Прояв локалізованих електронних станів в оптичних властивостях аморфних і наноструктурованих металевих сплавів / Л.В. Поперенко, Д.Ю. Манько // Реєстрація, зберігання і обробка даних. — 2010. — Т. 12, № 2. — С. 34-42. — Бібліогр.: 16 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Реєстрація, зберігання і обробка даних |
| description | Розглянуто особливості оптичних властивостей аморфних металевих сплавів на основі кобальту в далекій інфрачервоній області спектра за умови наявності локалізованих електронних станів. Представлено математичні моделі опису оптичних характеристик (дійсної частини діелектричної проникності й оптичної провідності) розупорядкованих і наноструктурованих металевих сплавів у випадку непридатності застосування моделі Друде. Описано дію термічних обробок аморфних стрічок цих сплавів на параметри шорсткості їхньої поверхні, електронну підсистему і характер оптичної провідності та дійсної частини діелектричної проникності.
Рассмотрены особенности оптических свойств аморфных металлических сплавов на основе кобальта в дальней инфракрасной области спектра при условии наличия локализированных электронных состояний. Представлены математические модели описания оптических характеристик (действительной части диэлектрической проницаемости и оптической проводимости) розупорядоченных и наноструктурированных металлических сплавов в случае непригодности применения модели Друде. Описано действие термических обработок аморфных лент этих сплавов на параметры шероховатости их поверхности, электронную подсистему и характер оптической проводимости и действительной части диэлектрической проницаемости.
The features of the optical properties of Co-rich amorphous metallic alloys in the far infrared spectral region under the condition of the presence of localized electronic states are considered. Presented mathematical models allow the description of optical functions (real part of dielectric permeability and optical conductivity) in the case when the Drude model for disordered and nanostructured metallic amorphous alloys is unsuitable. The influence of the thermal treatments on the roughness of the amorphous ribbons surface, electronic subsystem and character of optical functions is described.
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:02:43Z |
| format | Article |
| fulltext |
34
УДК 538.958
Л. В. Поперенко1, Д. Ю. Манько2
Київський Національний Університет ім. Тараса Шевченка
вул. Володимирська 64, 01033 Київ, Україна
Інститут проблем реєстрації інформації НАН України
вул. М. Шпака, 2, 03113 Київ, Україна
Прояв локалізованих електронних станів в оптичних
властивостях аморфних і наноструктурованих
металевих сплавів
Розглянуто особливості оптичних властивостей аморфних металевих спла-
вів на основі кобальту в далекій інфрачервоній області спектра за умови
наявності локалізованих електронних станів. Представлено математичні
моделі опису оптичних характеристик (дійсної частини діелектричної про-
никності й оптичної провідності) розупорядкованих і наноструктурованих
металевих сплавів у випадку непридатності застосування моделі Друде.
Описано дію термічних обробок аморфних стрічок цих сплавів на парамет-
ри шорсткості їхньої поверхні, електронну підсистему і характер оптичної
провідності та дійсної частини діелектричної проникності.
Ключові слова: спектральна еліпсометрія, оптичні характеристики, зале-
жності Друде, атомно-силова мікроскопія, плазмова та релаксаційна час-
тоти.
Вступ
Розвиток сучасної техніки потребує пошуку нових металічних матеріалів, що во-
лодіють такими механічними, фізичними та хімічними властивостями, які не можуть
бути отримані на базі традиційних матеріалів. Одним із актуальних напрямків фізики
невпорядкованих конденсованих середовищ є вивчення їхньої атомно-електронної
структури та оптичних властивостей. До таких середовищ відносяться тіла з аморфною
структурою, аморфні металеві сплави (АМС) тощо. Незважаючи на те, що за останні
роки вивченню АМС було присвячено багато наукових досліджень, поки ще не з’ясо-
вано багато питань, пов’язаних з їхніми оптичними властивостями. Основний інтерес
до АМС пов’язаний насамперед із тим, що такі металеві сплави є деякою мірою незви-
чайними об’єктами, і їхнє вивчення розширює представлення фізики конденсованого
стану і надає унікальну можливість вивчати специфіку неупорядкованих систем у твер-
дому стані. З практичної точки зору, підвищений інтерес до АМС зумовлений поєднан-
ням їхніх унікальних фізичних властивостей. Застосування АМС у сучасних нанотехно-
логіях дозволяє добитися такого рівня фізичних характеристик, які майже неможливо
отримати, застосовуючи тільки матеріали з кристалічною структурою. Відомо, що вла-
стивості АМС залежать не тільки від їхнього елементного складу, а й від умов виготов-
© Л. В. Поперенко, Д. Ю. Манько
Прояв локалізованих електронних станів в оптичних
властивостях аморфних і наноструктурованих металевих сплавів
ISSN 1560-9189 Реєстрація, зберігання і обробка даних, 2010, Т. 12, № 2 35
лення та їхньої подальшої обробки чи модифікації. Такі зовнішні дії, як опромінення
стрічок АМС частинками різної природи і обробки при температурах значно нижче те-
мператури кристалізації, призводять до змін електропровідності, намагніченості, меха-
нічних і оптичних характеристик [1].
Необхідність розуміння перебігу процесів структурних перетворень і походження
змін у такого типу матеріалах під впливом зовнішніх впливів і можливість прогнозу-
вання їхньої поведінки в умовах експлуатації зумовлює пошук нових підходів до про-
ведення досліджень поверхневих шарів та до покращення відповідної експерименталь-
ної бази. В основу таких підходів покладені методи оптичної та атомно-силової мікро-
скопії, які є визначальними при вимірюваннях характеристик мікрорельєфу поверхні і
їхньої інтерпретації.
Методи опису оптичних властивостей аморфних
металевих сплавів на основі кобальту
Зазвичай оптичні характеристики металів і металевих сплавів у далекій інфрачер-
воній (ІЧ) області спектра описуються в рамках теорії Друде, що була запропонована в
1900 р. [2, 3]. Згідно з цією теорією (яка є прикладом кінетичної теорії газів стосовно
електронного газу в металах) метал складається з вільних електронів (електронний газ)
і важких іонів, які можна вважати нерухомими. Важливо зазначити, що тільки експоне-
нціальний закон затухання швидкості електрона призводить до формул Друде.
У рамках цієї моделі вирази для 1( ) , 2 ( ) і ( ) в далекій інфрачервоній об-
ласті набувають вигляду:
2
1 2 2
( ) 1 p
,
2
2 2 2
( )
( )
p
,
2
2 2
1
( )
4
P
, (1)
де P і — плазмова і релаксаційна частоти електронів відповідно. Плазмова частота
задається співвідношенням
2
2
*
0
P
Ne
m
і є функцією густини електронів провідності N,
їхньої ефективної маси m* та заряду електрона e.
Однак, в окремих випадках хід частотних залежностей оптичних характеристик
аморфних металевих сплавів на основі Со відхиляється від друдевих в далекому ІЧ-
діапазоні, і тоді формули Друде-Зінера є непридатними для опису кривих 1( ) , 2 ( )
і ( ) . Причина такої поведінки полягає у включенні на певних частотах переходів,
що зачіпають квантові стани, які при відповідних енергіях можуть бути делокалізова-
ними чи локалізованими [3, 4]. При цьому має місце андерсонова локалізація, що вини-
кає при розгляді хвиль де-Бройля електронів у середовищі з просторовими неоднорід-
ностями [5, 6]. Розглянемо явище андерсонової локалізації докладніше (рис. 1) [2].
Спектр енергії електрона в невпорядкованому середовищі і аморфних металевих
сплавах, зокрема, можна розділити на дві області значень [2]: а) рухливість 0 (про-
відні стани); б) рухливість 0 (локалізовані стани).
Границя
gE між цими станами називається межею рухливості. Хвильовий пакет
частинки, яка знаходиться у початку координат з енергією, що відповідає області рух-
ливості, за достатньо великий час t буде сильно розпливатися, так, що усереднений
Л. В. Поперенко, Д. Ю. Манько
36
квадрат радіуса розподілу густини ймовірності 2 ( )R t складає величину [2]:
2 ( ) 2R t Dt , (2)
де D — коефіцієнт дифузії.
Рис. 1. Схематичне зображення електронних станів у полі
потенціалу у випадку хаотично розташованих центрів.
Пунктирною лінією показано поріг рухливості Еg,
вище якого стани є делокалізованими, а нижче —
локалізованими
Якщо розглядати частинку з певною енергією E, що відповідає області локалізова-
них станів, то розпливання хвильового пакета стає обмеженим, і при достатньо велико-
му часі t досягає граничного розподілу густини ймовірності [2]:
const, ,
( ) ~
exp( ), ,
R L
R
R / L R L
(3)
де L — довжина локалізації.
Таким чином, андерсонова локалізація електронів викликається розупорядкуван-
ням структури та розглядається в системі періодично розташованих потенціальних ям
різної глибини або в системі випадково розташованих у просторі однакових потенціа-
льних ям. Для пояснення відхилень частотних залежностей оптичних характеристик
певних матеріалів від тих залежностей, що описуються в рамках теорії Друде, застосо-
вують наступні ідеї [7]:
1) частотну залежність часу релаксації 1 2
0( ) B ( 1
0 (0) , В — це стала
величина, що знаходиться в інтервалі значень від 1,6 до 2,99 і визначається як значен-
ням температури (через електрон-фононну взаємодію), так і внеском електрон-елект-
ронного розсіяння);
2) обернено пропорційну залежність між часом , одержаним в наближенні когере-
нтного потенціалу, та уявною частиною комплексної самоузгодженої енергії на рівні
Фермі FE у випадково заміщених сплавах у вигляді співвідношення: 1 2 Im ( )FE ,
коли FE потрапляє в мінімум енергетичного спектра густини станів (ЕСГС) g(E) (рис.
1) електронів, де значення Im ( )FE є максимальним, а 0( 0) ( ) ;
Прояв локалізованих електронних станів в оптичних
властивостях аморфних і наноструктурованих металевих сплавів
ISSN 1560-9189 Реєстрація, зберігання і обробка даних, 2010, Т. 12, № 2 37
3) перколяційну провідність по випадковим мережам у системі ланцюжків провід-
ник–ізолятор у шаруватій структурі, включаючи рухливість носіїв заряду в цих мере-
жах зі змінною довжиною стрибка вздовж ланцюжків, або розглядаючи перколяційний
перехід як фазовий;
4) автолокалізовані електрони і ефекти слабкої локалізації, яка полягає в тому, що
когерентна суперпозиція прямої і розсіяної хвиль тривалий час не руйнується в елект-
ронній системі, і це стає причиною залежності діелектричної проникності від товщини
плівки металу;
5) мотт-андерсоновий перехід, який розглядається в рамках наближення когерент-
ного потенціалу, або формалізму функції пам’яті чи теорії масштабних перетворень для
інтерпретації результатів оптичного експерименту в наноструктурованих системах чи в
сполуках з проміжною валентністю.
Причина зазначених відхилень полягає в тому, що на певних частотах відбува-
ються переходи, що зачіпають квантові стани, які при відповідних енергіях можуть бу-
ти делокалізованими чи локалізованими, а пов’язаний з ними у координатному просто-
рі рух — інфінітним або фінітним залежно від розмірів просторових областей з класич-
но дозволеним переміщенням (за умови плавного випадкового потенціалу в середови-
щі). Тоді така область розбивається на ізольовані одна від одної ділянки скінчених роз-
мірів (просторова андерсонова локалізація хвильової функції) або охоплює увесь прос-
тір середовища. Перехід від однієї із описаних картин до іншої відбувається при пев-
ному значенні Епр (рівні протікання потенціалу), що збігається в квазікласичному випа-
дку з межею рухливості Ес в ЕСГС електронів. Окіл Епр багато в чому аналогічний око-
лу точки фазового переходу ІІ роду. За цих умов при розрахунку дійсної частини ком-
плексної оптичної провідності 1() потрібно врахувати 3 типи переходів електронів:
між одними локалізованими, одними делокалізованими і локалізованими та делокалізо-
ваними станами.
У випадку невпорядкованих сплавів можлива апроксимація оптичної провідності
функцією
1
3( ) A , де А — деяка константа [8]. Згідно з роботою [7] оптична про-
відність в ІЧ-області для випадку локалізації електронних станів може бути подана у
вигляді співвідношення
2 1/3( ) [ ( ) ] exp( 2 / )L F ce r a , (4)
де ( )L F — густина локалізованих електронних станів на рівні Фермі; cr — критична
віддаль, на яку може перескакувати електрон; a — віддаль між сусідніми атомами (ана-
лог сталої ґратки).
Використовуючи співвідношення Крамерса-Кроніга [9] і перетворення, що описані
в роботі [10], можна отримати відповідні співвідношення для обох частин комплексної
діелектричної проникності, а саме:
2 3
1 2 3 2 3
( ) 1 p
;
1 3 2 3
2 2 3 2 3 1 3
( )
p
. (5)
Одержані співвідношення (5) представлені у вигляді, наближеному до стандартних
співвідношень Друде, і передбачають зростання величини оптичної провідності при
Л. В. Поперенко, Д. Ю. Манько
38
збільшенні енергії зондових фотонів і великі позитивні значення дійсної частини діеле-
ктричної проникності в далекому ІЧ-діапазоні, на відміну від поведінки оптичних хара-
ктеристик для типових металів, що описуються цими співвідношеннями.
Експериментальні методи досліджень і обговорення результатів
Зразки аморфних металевих сплавів Co59Fe5Ni10Si11B15 виготовлені методом спінін-
гування з розплаву у вигляді стрічок шириною 5 мм і товщиною 20 мкм. Після вигото-
влення склад стрічок перевірявся за допомогою оже-аналізу. Термічний відпал зразків
відбувався при температурах Та = 350, 375, 400 і 425 °С протягом 10 хвилин у вакуумі.
Перед проведенням оптичного експерименту поверхня зразків полірувалася алмазною
пастою і очищувалася ізопропанолом, ацетоном за допомогою ультразвукової ванни з
метою ліквідації забруднень поверхні зразків, зняття оксидного шару і придання повер-
хні блиску, що спостерігався візуально.
Визначення спектральної поведінки оптичних характеристик відбувалося відповід-
но до спектроеліпсометричного вимірювання за методом Бітті-Конна (рис. 2) вимірю-
вання шляхом фіксації поляризатора під азимутальним кутом P = 45° і послідовної
фіксації аналізатора під азимутальними кутами A = 0°, 45°, 90° і 135° відносно пло-
щини падіння (відбивання) світла [11].
Рис. 2. Оптична схема проведення спектроеліпсометричного експерименту за методом Бітті-Конна у
схемі PSA (P — поляризатор, S — зразок, A — аналізатор): джерело світла (1), монохроматор (2),
поляризатор (3), зразок (4), аналізатор (5), система реєстрації сигналу (6)
Для спектральних вимірювань оптичних характеристик досліджуваного зразка не-
обхідно одержати значення еліпсометричних параметрів: різниці фаз ( ) між p- і s-
компонентами і азимут ψ( ) відновленої лінійної поляризації ψ( ) для довжин
хвиль λ (або енергії фотона ) для кута падіння світла , який при проведенні експе-
рименту встановлюється близьким до головного (при такому куті падіння світла різни-
ця фаз = 90°), а довжина хвилі вибирається за допомогою монохроматора. Як джере-
ла світла використовувалися джерела неперервного спектра: ксенонова і дейтерієві ла-
мпи та лампи розжарювання. Шукані еліпсометричні параметри ( ) , ψ( ) і вели-
чину оптичних сталих одержують згідно із виразами [7, 12]:
0
90
tg tg P
I
I
, (6)
Прояв локалізованих електронних станів в оптичних
властивостях аморфних і наноструктурованих металевих сплавів
ISSN 1560-9189 Реєстрація, зберігання і обробка даних, 2010, Т. 12, № 2 39
45 0 90 45 45
0 90 0 90
2
cos
2 2
I I I I I
I I I I
, (7)
90 0
2
90 0 45 0 90
tgψ
sin tg
tg ψ(2 )
PI I
n
I I I I I
, (8)
2
0 90 45 0 90
2
90 0 45 0 90
tgψ 4 (2 )
sin tg
tg ψ(2 )
P I I I I I
k
I I I I I
. (9)
Спектральні компоненти в далекій інфрачервоній ділянці спектра (0,05–0,60 еВ)
виділялися за допомогою Фур’є-спектрометра IFS-55 (Bruker). Величина кута падіння
світла на зразки складала 70–75° і дещо варіювалась відповідно до змін складу зразків і
енергії зондового фотону. Діаметр пучка світла складав 3,5 мм. Відповідно до Фур’є-
перетворення отримано частотні залежності інтенсивностей І0, І45, І90, І–45 відбитого від
зразка світла, а за ними за формулами (8) і (9) й оптичні сталі.
На рис. 3 і 4 представлені спектральні залежності оптичної провідності і дійсної
частини діелектричної проникності зразків аморфних металічних сплавів
Co59Fe5Ni10Si11B15 як щойно виготовлених, так і термічно відпалених.
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6
-600
-400
-200
0
200
400
600
Енергія фотона, еВ
аморфний стан
Т=350оС
Т=375оС
Т=400оС
Т=425оС
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6
Т=400
о
С
Т=425
о
С
аморфний стан
Т=350оС
Т=375оС
·
c
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
Енергія фотона, еВ
3,0
Рис. 3. Дійсна частина діелектричної проникності
ε1(ω) стрічок АМС Co59Fe5Ni10Si11B15 після
обробок при різних термічних режимах
Рис. 4. Оптична провідність () стрічок АМС
Co59Fe5Ni10Si11B15 після обробок при різних
термічних режимах
Виявлено аномальну порівняно з типовими металами спектральну залежність діеле-
ктричної проникності в інфрачервоній області, пояснення якій надано в наближенні
Кавея-Мотта [7]. Особливістю впливу термічного відпалу на оптичну провідність
Co59Fe5Ni10Si11B15 є зростання останньої після відпалу при температурі Т = 350 °С, її
незмінність (в порівнянні зі значеннями, отриманими при Т = 350 °С) після відпалу при
Т = 400 °С та наступне різке зростання зі зміною характеру спектральної залежності пі-
сля відпалу при Т = 425 °С. Спадання оптичної провідності зі зменшенням енергії
зондових фотонів може бути пояснене впливом на цю провідність ефекту слабкої
андерсонової локалізації електронів в наближенні Кавея-Мотта відповідно із співвід-
ношення
Л. В. Поперенко, Д. Ю. Манько
40
2 2
(0) 3
( ) 1 [1 / ]
1 ( / ) ( )Fk l
, (10)
де (0) — статична провідність; — релаксаційна частота носіїв заряду; Fk — хви-
льовий вектор Фермі; l — довжина локалізації хвильової функції електрона з енергією
Фермі.
У роботі [13] були обраховані параметри електронної підсистеми: плазмова P і
релаксаційна частоти. Спостерігалася загальна тенденція зменшення величин релак-
саційних частот стрічок АМС Co59Fe5Ni10Si11B15 при зростанні температури відпа-
лювання. Очевидно, це призводить до різкого збільшення часу релаксації τ (довжини
вільного пробігу), а отже, зменшення величини релаксаційний частоти 1/ . Це від-
бувається завдяки зменшенню рівня розсіювання електронів на елементах мікрорельє-
фу скін-шару стрічок. Завдяки процесу структурної релаксації і подальшої кристалізації
збільшується концентрація вільних носіїв, а отже, і величина плазмової частоти. Це, в
свою чергу, відображується на виміряних еліпсометричних залежностях.
З іншого боку, згідно з результатами роботи [14] в ІЧ-області спектра оптичні ха-
рактеристики АМС на основі перехідних металів можна описати співвідношеннями
( ) ~ , 1( ) ~ , причому виконується співвідношення 1 . Залежність
1/3( ) ~ , що справедлива у випадку АМС Co59Fe5Ni10Si11B15 у далекому ІЧ-діапа-
зоні, вказує на додаткову локалізацію електронів, подібну до андерсонової [14]. Згідно
з цією моделлю атом чи кластер (декілька атомів) попадають у подвійну потенціальну
яму, створену кристалічним полем. Можливість для перескакування електронів між по-
тенціальним бар’єром такої «двогорбої» структури визначає поведінку температурних і
магніторезистивних характеристик в АМС [14]. Слід зазначити, що в роботі [15] було
встановлено більшу ступінь локалізації 3d-електронів у АМС на основі Со порівняно з
АМС, збагаченими Fe. У цьому випадку аномальна поведінка залежностей оптичних
характеристик в ІЧ-області визначається додатковою локалізацією електронів. Магнітні
властивості також залежать від ступеню локалізації електронних станів. Установлено,
що наявність металоїдів у АМС суттєвіше впливає на енергію обмінного розщеплення в
збагачених Со АМС, ніж на таку ж взаємодію між парами атомів Fe–Fe [14].
Для інтерпретації даних спектроеліпсометрії в інфрачервоній області важливо по-
рівняти результати спектральних поляриметричних досліджень з даними атомно-
силової мікроскопії, що дає пряму інформацію про параметри мікрорельєфу поверхні.
Методом атомно-силової мікроскопії встановлено, що термічний відпал АМС призво-
дить до монотонного зростання параметрів шорсткості для неконтактної поверхні стрі-
чки. Результати досліджень морфологічних змін поверхні стрічок АМС на основі коба-
льту після ізохронних термічних відпалів в інтервалі температур Т = 350–475 °С пред-
ставлені на рис. 5 згідно з даними робіт [15, 16].
Представлені дані свідчать про характерний гладенький мікрорельєф з періодич-
ним чергуванням напливів і впадин в атомарній структурі. Термічні обробки (ТО) в ін-
тервалі Т = 350–450 °С призводять до появи особливостей мікрорельєфу у вигляді ви-
ступів висотою близько 10 нм. При цьому число цих виступів при збільшенні темпера-
тури відпалу зростає. А ТО при найвищій температурі Т = 475 °С призведе до появи по-
одиноких виступів висотою понад 100 нм [16]. У роботах [15, 16] також встановлено,
що термічний відпал стрічок аморфних сплавів на основі кобальту при температурах,
Прояв локалізованих електронних станів в оптичних
властивостях аморфних і наноструктурованих металевих сплавів
ISSN 1560-9189 Реєстрація, зберігання і обробка даних, 2010, Т. 12, № 2 41
що не перевищують температури кристалізації, призводить до зняття деформаційних
напруг на поверхні й монотонному зростанню параметрів шорсткості на неконтактній
стороні, а після їхнього відпалу при Т = 425 °С у поверхневому шарі вже з’являються
мікрокристалічні області з упорядкованою структурою.
a) б)
в) г)
Рис. 5. Дані атомно-силовоі мікроскопії для ділянки 1010 мкм2 на неконтактній
поверхні щойно виготовленого (а), термічно відпаленого при Т = 350 (б), 425 (в)
і 475 °С (г) зразка АМС Co59Fe5Ni10Si11B15
Таким чином, дані атомно-силової мікроскопії лише демонструють монотонне зрос-
тання всіх параметрів шорсткості стрічок аморфних металевих сплавів на основі Со,
відпалених при температурах Т 450 °С. І лише завдяки проведеним спектроеліпсоме-
трічним дослідженням було встановлено факт початку процесу кристалізації в АМС на
основі Со після термічних обробок при Т = 425–450 °С, тоді як за даними рентгеностру-
ктурного аналізу 15 температура кристалізації для цього сплаву складає 492 °С.
Висновки
Методом спектроеліпсометрії і атомно-силової мікроскопії встановлено факт учас-
ті локалізованих електронних станів у формуванні оптичних властивостей в інфрачер-
воній області спектра в аморфних металевих сплавах на основі кобальту. Запропонова-
ні моделі дозволили провести більш глибокий аналіз оптичних даних і з’ясувати роль
андерсонової локалізації в явищі поглинання світла такими сплавами. Отримано спів-
відношення, які уможливлюють математичний опис оптичних характеристик в умовах
їхньої недрудевої поведінки. Встановлено, що термічні обробки аморфних металевих
сплавів на основі кобальту при понижених температурах призводять до зміни характе-
ру поведінки оптичних характеристик. Дані атомно-силової мікроскопії надійно вста-
Л. В. Поперенко, Д. Ю. Манько
42
новлюють факт монотонного зростання параметрів шорсткості поверхні, а разом із ре-
зультатами спектроеліпсометричних досліджень переконують в перебігу процесів
структурної релаксації і подальшої кристалізації, що вже розпочинається при термічних
обробках аморфних металевих стрічок на основі кобальту при понижених температу-
рах.
1. Умнов П.П. Получение и свойства одномерных наноаморфных композитов на основе ферромаг-
нитных сплавов: автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. тех. наук: спец: 05.16.06 «Порошковая
металлургия и композиционные материалы» / П.П. Умнов. — Москва, 2009. — 24 c.
2. Физическая энциклопедия: в 5 т. / ред. Прохоров А.М. — М.: Советская энциклопедия, 1988. —
Т. 1 — 699 с.
3. Fox M. Optical Properties of Solids / M. Fox. — New York: Oxford University Press, 2010. — 408 p.
4. Діагностика поверхні поляризованим світлом / [Поперенко Л.В., Стащук В.С., Шайкевич І.А.,
Одарич В.А.]. — К.: Київський Університет, 2007. — 336 с.
5. Phillips P.W. Advanced Solid State Physics / P.W. Phillips. — Ann Arbor: Westview Press, 2003. —
386 p.
6. Anderson P.W. Absence of Difusion in Certain Random Lattices / P.W. Anderson // Phys. Rev. —
1958. — Vol. 109. — P. 1492–1505.
7. Покропивний В.В. Фізика наноструктур / В.В. Покропивний, Л.В. Поперенко. — К.: Київський
Університет, 2008. — 220 с.
8. Кравец В.Г. Специфические особенности поглощения ИК-излучения пленочными материалами в
магнитном поле / В.Г. Кравец, Л.В. Поперенко // Оптика и Спектроскопия. — 2003 – Т. 95, № 2. —
С. 293–298.
9. Kittel C. Introduction to Solid State Physics. — [6-th ed.] / C. Kittel. — New York: Wiley, 1986 —
647 p.
10. Gradshteyn I.S. Table of Integrals, Series and Products / I.S. Gradshteyn, I.M. Ryznik. — Academic
Press: New York, 1994. — 1204 p.
11. Tompkins H.G. Handbook of Ellipsometry / H.G. Tompkins, E.A. Irene. — Materials Science and
Process Technology. — New York: Norwich, 2005. — 870 p.
12. Schubert M. Generalized Ellipsometry and Complex Optical Systems / M. Schubert // Thin Solid
Films. — 1998. — Vol. 313–314. — P. 323–332.
13. Поперенко Л.В. Электронные и топологические параметры скин-слоя аморфных металлических
лент после термического отжига / Л.В. Поперенко, Д.Ю. Манько, К.Л. Винниченко, В.Г. Кравец // Жур-
нал Прикладной спектроскопии. — 2010. — Т. 77, № 4. — Р. 598–603.
14. Kravets V.G. 'The Influence of Laser Annealing on the Crystallization Processes in Amorphous Co-rich
Alloys / V.G. Kravets, X. Portier, A.K. Petford-Long // Journal of Materials Science. — 2002. — Vol. 37, N 13.
— P. 2773–2780.
15. Poperenko L.V. Еffect of Thermophysical Factors and Magnetic Field on the Composition and Optical
Properties of the Surface of Ribbons of Amorphous Cobalt- and Iron-Based Alloys / L.V. Poperenko, K.L.
Vinnichenko // Optika i Spektroskopiya. — 2007. — Vol. 103, N 3. — P. 515–521.
16. Poperenko L.V. Optical Properties of Surface of Co-Based Amorphous Metallic Alloys / L.V. Poper-
enko, V.G. Kravets, S.I. Lysenkoand, K.L. Vinnichenko // J. Mag. Mag. Mat. — 2005. — Vol. 290–291, N 1. —
P. 640–643.
Надійшла до редакції 14.06.2010
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-50447 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1560-9189 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:02:43Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Інститут проблем реєстрації інформації НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Поперенко, Л.В. Манько, Д.Ю. 2013-10-20T20:13:53Z 2013-10-20T20:13:53Z 2010 Прояв локалізованих електронних станів в оптичних властивостях аморфних і наноструктурованих металевих сплавів / Л.В. Поперенко, Д.Ю. Манько // Реєстрація, зберігання і обробка даних. — 2010. — Т. 12, № 2. — С. 34-42. — Бібліогр.: 16 назв. — укр. 1560-9189 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/50447 538.958 Розглянуто особливості оптичних властивостей аморфних металевих сплавів на основі кобальту в далекій інфрачервоній області спектра за умови наявності локалізованих електронних станів. Представлено математичні моделі опису оптичних характеристик (дійсної частини діелектричної проникності й оптичної провідності) розупорядкованих і наноструктурованих металевих сплавів у випадку непридатності застосування моделі Друде. Описано дію термічних обробок аморфних стрічок цих сплавів на параметри шорсткості їхньої поверхні, електронну підсистему і характер оптичної провідності та дійсної частини діелектричної проникності. Рассмотрены особенности оптических свойств аморфных металлических сплавов на основе кобальта в дальней инфракрасной области спектра при условии наличия локализированных электронных состояний. Представлены математические модели описания оптических характеристик (действительной части диэлектрической проницаемости и оптической проводимости) розупорядоченных и наноструктурированных металлических сплавов в случае непригодности применения модели Друде. Описано действие термических обработок аморфных лент этих сплавов на параметры шероховатости их поверхности, электронную подсистему и характер оптической проводимости и действительной части диэлектрической проницаемости. The features of the optical properties of Co-rich amorphous metallic alloys in the far infrared spectral region under the condition of the presence of localized electronic states are considered. Presented mathematical models allow the description of optical functions (real part of dielectric permeability and optical conductivity) in the case when the Drude model for disordered and nanostructured metallic amorphous alloys is unsuitable. The influence of the thermal treatments on the roughness of the amorphous ribbons surface, electronic subsystem and character of optical functions is described. uk Інститут проблем реєстрації інформації НАН України Реєстрація, зберігання і обробка даних Фізичні основи, принципи та методи реєстрації даних Прояв локалізованих електронних станів в оптичних властивостях аморфних і наноструктурованих металевих сплавів Проявление локализированных электронных состояний в оптических свойствах аморфных и наноструктурированных металлических сплавах The Demonstration of the Localized Electronic States in Optical Properties of Amorphous and Nanostructured Metallic Alloys Article published earlier |
| spellingShingle | Прояв локалізованих електронних станів в оптичних властивостях аморфних і наноструктурованих металевих сплавів Поперенко, Л.В. Манько, Д.Ю. Фізичні основи, принципи та методи реєстрації даних |
| title | Прояв локалізованих електронних станів в оптичних властивостях аморфних і наноструктурованих металевих сплавів |
| title_alt | Проявление локализированных электронных состояний в оптических свойствах аморфных и наноструктурированных металлических сплавах The Demonstration of the Localized Electronic States in Optical Properties of Amorphous and Nanostructured Metallic Alloys |
| title_full | Прояв локалізованих електронних станів в оптичних властивостях аморфних і наноструктурованих металевих сплавів |
| title_fullStr | Прояв локалізованих електронних станів в оптичних властивостях аморфних і наноструктурованих металевих сплавів |
| title_full_unstemmed | Прояв локалізованих електронних станів в оптичних властивостях аморфних і наноструктурованих металевих сплавів |
| title_short | Прояв локалізованих електронних станів в оптичних властивостях аморфних і наноструктурованих металевих сплавів |
| title_sort | прояв локалізованих електронних станів в оптичних властивостях аморфних і наноструктурованих металевих сплавів |
| topic | Фізичні основи, принципи та методи реєстрації даних |
| topic_facet | Фізичні основи, принципи та методи реєстрації даних |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/50447 |
| work_keys_str_mv | AT poperenkolv proâvlokalízovanihelektronnihstanívvoptičnihvlastivostâhamorfnihínanostrukturovanihmetalevihsplavív AT manʹkodû proâvlokalízovanihelektronnihstanívvoptičnihvlastivostâhamorfnihínanostrukturovanihmetalevihsplavív AT poperenkolv proâvlenielokalizirovannyhélektronnyhsostoâniivoptičeskihsvoistvahamorfnyhinanostrukturirovannyhmetalličeskihsplavah AT manʹkodû proâvlenielokalizirovannyhélektronnyhsostoâniivoptičeskihsvoistvahamorfnyhinanostrukturirovannyhmetalličeskihsplavah AT poperenkolv thedemonstrationofthelocalizedelectronicstatesinopticalpropertiesofamorphousandnanostructuredmetallicalloys AT manʹkodû thedemonstrationofthelocalizedelectronicstatesinopticalpropertiesofamorphousandnanostructuredmetallicalloys |