Свойства многослойных наноразмерных пленок Ni/Y₂O₃, выращенных в магнитном поле

Определены свойства многослойных наноразмерных пленок Ni/Y₂O₃, выращенных во внешнем постоянном магнитном поле с индуктивностью 30 мТ и векторомнапряженности, перпендикулярным к плоскости пленки. Ориентация магнитных моментов кластеров Ni по полю приводит к их взаимному отталкиванию и возникновению...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2009
Hauptverfasser:	Андреева, А.Ф., Касумов, А.М.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України 2009
Schriftenreihe:	Наноструктурное материаловедение
Schlagworte:	Тонкие пленки и другие двумерные объекты
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/62662
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Свойства многослойных наноразмерных пленок Ni/Y₂O₃, выращенных в магнитном поле / А.Ф. Андреева, А.М. Касумов // Наноструктурное материаловедение. — 2009. — № 3. — С. 68-73. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-62662
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-626622025-02-09T16:29:50Z Свойства многослойных наноразмерных пленок Ni/Y₂O₃, выращенных в магнитном поле Андреева, А.Ф. Касумов, А.М. Тонкие пленки и другие двумерные объекты Определены свойства многослойных наноразмерных пленок Ni/Y₂O₃, выращенных во внешнем постоянном магнитном поле с индуктивностью 30 мТ и векторомнапряженности, перпендикулярным к плоскости пленки. Ориентация магнитных моментов кластеров Ni по полю приводит к их взаимному отталкиванию и возникновению напряжений сжатия в кластерах, а также растяжению матрицы Y₂O₃. В растянутой матрице кластеры Ni растут, образуя цепочки. Появление в пленке цепочек приводит к смене механизма проводимости с прыжкового на металлический, снижению удельного сопротивления и исчезновению эффекта гигантского магнитосопротивления, наблюдаемого в пленках Ni/Y₂O₃, выращенных без магнитного поля. Свойства, нечувствительные к форме кластеров и напряжениям, — диэлектрическая проницаемость и оптические характеристики — остаются близкими для пленок, выращенных как в магнитном поле, так и без его применения. Визначено властивості багатошарових нанорозмірних плівок Ni/Y₂O₃, вирощених у зовнішньому постійномумагнітному полі з індуктивністю 30 мТ та вектором напруженості, перпендикулярним до площини плівки.Орієнтація магнітних моментів кластерів Ni за полем призводить до взаємного відштовхування їх та виникнення напружень стискання в кластерах, а також розтягнення матриці Y₂O₃. У розтягнутій матриці кластери Ni зростають, утворюючи ланцюжки. Поява у плівці ланцюжків призводить до зміни механізму провідності зі стрибкового на металічний, зниження питомого опору та зникнення ефекту гігантського магнітоопору, що спостерігається у плівках Ni/Y₂O₃, вирощених без магнітного поля. Властивості, нечутливі до форми кластерів та напружень, — діелектрична проникність та оптичні характеристики — залишаются близькими для плівок, вирощених як у магнітному полі, так і без його застосування. The properties of Ni/Y₂O₃ multilayer nanofilms grown in the external constant perpendicular magnetic field about 30 mT has been determined. The orientation of Ni clusters magnetic moments along the field leads to their mutual repulsion and compressive stress appearance in the clusters and to the tension of Y₂O₃ matrix. Ni clusters grow in the tensioned matrix and form the chains. An appearance of chains in the film tends to the conductivity mechanism changing from hopping to metallic, the specific resistance decreasing and giant magnetoresistace disappearance. The giant magnetoresistace effect is observed for Ni/Y₂O₃ films grown without magnetic field. The properties which are independent of clusters’ shape and stresses, such as permittivity and optical characteristics, remain close for the films grown in magnetic field and without one. 2009 Article Свойства многослойных наноразмерных пленок Ni/Y₂O₃, выращенных в магнитном поле / А.Ф. Андреева, А.М. Касумов // Наноструктурное материаловедение. — 2009. — № 3. — С. 68-73. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 1996-9988 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/62662 536:669 ru Наноструктурное материаловедение application/pdf Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Тонкие пленки и другие двумерные объекты Тонкие пленки и другие двумерные объекты
spellingShingle	Тонкие пленки и другие двумерные объекты Тонкие пленки и другие двумерные объекты Андреева, А.Ф. Касумов, А.М. Свойства многослойных наноразмерных пленок Ni/Y₂O₃, выращенных в магнитном поле Наноструктурное материаловедение
description	Определены свойства многослойных наноразмерных пленок Ni/Y₂O₃, выращенных во внешнем постоянном магнитном поле с индуктивностью 30 мТ и векторомнапряженности, перпендикулярным к плоскости пленки. Ориентация магнитных моментов кластеров Ni по полю приводит к их взаимному отталкиванию и возникновению напряжений сжатия в кластерах, а также растяжению матрицы Y₂O₃. В растянутой матрице кластеры Ni растут, образуя цепочки. Появление в пленке цепочек приводит к смене механизма проводимости с прыжкового на металлический, снижению удельного сопротивления и исчезновению эффекта гигантского магнитосопротивления, наблюдаемого в пленках Ni/Y₂O₃, выращенных без магнитного поля. Свойства, нечувствительные к форме кластеров и напряжениям, — диэлектрическая проницаемость и оптические характеристики — остаются близкими для пленок, выращенных как в магнитном поле, так и без его применения.
format	Article
author	Андреева, А.Ф. Касумов, А.М.
author_facet	Андреева, А.Ф. Касумов, А.М.
author_sort	Андреева, А.Ф.
title	Свойства многослойных наноразмерных пленок Ni/Y₂O₃, выращенных в магнитном поле
title_short	Свойства многослойных наноразмерных пленок Ni/Y₂O₃, выращенных в магнитном поле
title_full	Свойства многослойных наноразмерных пленок Ni/Y₂O₃, выращенных в магнитном поле
title_fullStr	Свойства многослойных наноразмерных пленок Ni/Y₂O₃, выращенных в магнитном поле
title_full_unstemmed	Свойства многослойных наноразмерных пленок Ni/Y₂O₃, выращенных в магнитном поле
title_sort	свойства многослойных наноразмерных пленок ni/y₂o₃, выращенных в магнитном поле
publisher	Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України
publishDate	2009
topic_facet	Тонкие пленки и другие двумерные объекты
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/62662
citation_txt	Свойства многослойных наноразмерных пленок Ni/Y₂O₃, выращенных в магнитном поле / А.Ф. Андреева, А.М. Касумов // Наноструктурное материаловедение. — 2009. — № 3. — С. 68-73. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.
series	Наноструктурное материаловедение
work_keys_str_mv	AT andreevaaf svojstvamnogoslojnyhnanorazmernyhplenokniy2o3vyraŝennyhvmagnitnompole AT kasumovam svojstvamnogoslojnyhnanorazmernyhplenokniy2o3vyraŝennyhvmagnitnompole
first_indexed	2025-11-27T23:31:51Z
last_indexed	2025-11-27T23:31:51Z
_version_	1849988290831187968
fulltext	Íàíîñòðóêòóðíîå ìàòåðèàëîâåäåíèå, 2009, ¹ 3 À.Ô. Àíäðååâà, À.Ì. Êàñóìîâ Èíñòèòóò ïðîáëåì ìàòåðèàëîâåäåíèÿ èì. È.Í. Ôðàíöåâè÷à ÍÀÍ Óêðàèíû ã. Êèåâ, óë. Êðæèæàíîâñêîãî, 3, Óêðàèíà, 03680 ÑÂÎÉÑÒÂÀ ÌÍÎÃÎÑËÎÉÍÛÕ ÍÀÍÎÐÀÇÌÅÐÍÛÕ ÏËÅÍÎÊ NI/Y2O3, ÂÛÐÀÙÅÍÍÛÕ Â ÌÀÃÍÈÒÍÎÌ ÏÎËÅ Îïðåäåëåíû ñâîéñòâà ìíîãîñëîéíûõ íàíîðàçìåðíûõ ïëåíîê Ni/Y2O3, âûðàùåííûõ âî âíåøíåì ïîñòîÿííîì ìàãíèòíîì ïîëå ñ èíäóêòèâíîñòüþ 30 ìÒ è âåêòîðîì íàïðÿæåííîñòè, ïåðïåíäèêóëÿðíûì ê ïëîñêîñòè ïëåíêè. Îðèåíòàöèÿ ìàãíèò- íûõ ìîìåíòîâ êëàñòåðîâ Ni ïî ïîëþ ïðèâîäèò ê èõ âçàèìíîìó îòòàëêèâàíèþ è âîçíèêíîâåíèþ íàïðÿæåíèé ñæàòèÿ â êëàñòåðàõ, à òàêæå ðàñòÿæåíèþ ìàòðè- öû Y2O3. Â ðàñòÿíóòîé ìàòðèöå êëàñòåðû Ni ðàñòóò, îáðàçóÿ öåïî÷êè. Ïîÿâëå- íèå â ïëåíêå öåïî÷åê ïðèâîäèò ê ñìåíå ìåõàíèçìà ïðîâîäèìîñòè ñ ïðûæêîâîãî íà ìåòàëëè÷åñêèé, ñíèæåíèþ óäåëüíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ è èñ÷åçíîâåíèþ ýôôåêòà ãè- ãàíòñêîãî ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèÿ, íàáëþäàåìîãî â ïëåíêàõ Ni/Y2O3, âûðàùåí- íûõ áåç ìàãíèòíîãî ïîëÿ. Ñâîéñòâà, íå÷óâñòâèòåëüíûå ê ôîðìå êëàñòåðîâ è íàïðÿæåíèÿì, — äèýëåêòðè÷åñêàÿ ïðîíèöàåìîñòü è îïòè÷åñêèå õàðàêòåðèñòè- êè — îñòàþòñÿ áëèçêèìè äëÿ ïëåíîê, âûðàùåííûõ êàê â ìàãíèòíîì ïîëå, òàê è áåç åãî ïðèìåíåíèÿ. Ââåäåíèå Ìíîãîñëîéíûå íàíîðàçìåðíûå ïëåíêè, ñîñòîÿùèå èç ÷åðåäóþ- ùèõñÿ ñëîåâ ôåððîìàãíåòèêà è íåìàãíèòíîãî ìàòåðèàëà, ÿâëÿþòñÿ ïåðñïåêòèâíûìè äëÿ ñïèíòðîíèêè áëàãîäàðÿ ïðîÿâëåíèþ ýôôåêòà ãèãàíòñêîãî ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèÿ (ÃÌÑ) è ìîãóò áûòü èñïîëüçî- âàíû â ñèñòåìàõ ýíåðãîíåçàâèñèìîé ïàìÿòè, ìàãíèòíûõ ñ÷èòûâà- þùèõ ãîëîâêàõ, ìàãíèòíûõ äàò÷èêàõ è ñåíñîðàõ è äð. [1]. Â ïðåäûäóùèõ íàøèõ èññëåäîâàíèÿõ [2, 3] áûëî ïîêàçàíî, ÷òî çíà÷èòåëüíàÿ âåëè÷èíà ÃÌÑ ìîæåò áûòü ïîëó÷åíà ïðè èñïîëüçî- âàíèè â êà÷åñòâå íåìàãíèòíîé ïðîñëîéêè îêñèäà ðåäêîçåìåëüíîãî ìåòàëëà. Â ïëåíêàõ Ni/Y2O3, ñîñòîÿùèõ èç ñëîåâ óëüòðàäèñïåðñ- íûõ ÷àñòèö (êëàñòåðîâ) Ni, ðàçäåëåííûõ ñëîÿìè Y2O3, áûëà ïîëó÷å- Êëþ÷åâûå ñëîâà: ìíîãîñëîéíûå ïëåíêè, Ni, Y2O3, ñâîéñòâà, ìàã- íèòíîå ïîëå À.Ô. ÀÍÄÐÅÅÂÀ, À.Ì. ÊÀÑÓÌÎÂ, 2009© ÓÄÊ 536:669 ÒÎÍÊÈÅ ÏËÅÍÊÈ È ÄÐÓÃÈÅ ÄÂÓÌÅÐÍÛÅ ÎÁÚÅÊÒÛ ÓÄÊ 536:669 69 М АТ ЕР И АЛ О ВЕ Д ЕН И Е Íàíîñòðóêòóðíîå ìàòåðèàëîâåäåíèå, 2009, ¹ 3 íà âåëè÷èíà ÃÌÑ 12% â ìàãíèòíîì ïîëå 1,2 Ò, à â îòäåëüíûõ îáðàçöàõ 30-ñëîéíûõ ïëåíîê — 48% â ïîëå 1,6 Ò, ÷òî â íàñòîÿùåå âðåìÿ óòî÷íÿåò- ñÿ. Äàííûå ïëåíêè îòëè÷àëèñü òàêæå âçàèìíîé õèìè÷åñêîé íåéòðàëüíîñòüþ è íåñìà÷èâàåìî- ñòüþ êîìïîíåíòîâ, âûñîêîé òåõíîëîãè÷íîñòüþ ïðîöåññà íàíåñåíèÿ ñëîåâ. Íàñòîÿùàÿ ðàáîòà ïîñâÿùåíà äàëüíåéøåìó èçó÷åíèþ ñòðóêòóðíûõ, ýëåêòðè÷åñêèõ, ìàãíè- òîýëåêòðè÷åñêèõ è îïòè÷åñêèõ ñâîéñòâ ïëåíîê Ni/Y2O3 è èõ èçìåíåíèþ ïîä âëèÿíèåì ïîñòî- ÿííîãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ, ïðèëîæåííîãî ê ïëåí- êå â ïðîöåññå ðîñòà. Ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ ÷àñòü Ïëåíêè Ni/Y2O3 íàíîñèëèñü ïîñëåäîâàòåëü- íûì ýëåêòðîííî-ëó÷åâûì èñïàðåíèåì íà ïîä- ëîæêó ìåòàëëîâ Ni è Y. Ni èñïàðÿëñÿ â óñëîâè- ÿõ âûñîêîãî âàêóóìà 1·10-4 Ïà ïðè ñêîðîñòè êîí- äåíñàöèè (0,5–5) íì/ìèí. Y íàíîñèëñÿ ïðè íàïóñêå â êàìåðó êèñëîðîäà ñ ïàðöèàëüíûì äàâëåíèåì 2·10-3 Ïà è ñêîðîñòè ðîñòà ïëåíîê Y2O3 (20–25) íì/ìèí. Òîëùèíà ñëîåâ Ni áûëà ðàâíà 5 íì, ñëîåâ Y2O3 — 10 íì. Îáùàÿ ÷èñ- ëåííîñòü ñëîåâ ïëåíêè Ni/Y2O3 âàðüèðîâàëàñü â ïðåäåëàõ îò 2 äî 40. Ïðè èçó÷åíèè ñòðóêòóð- íûõ ñâîéñòâ ïëåíîê Ni/Y2O3 â êà÷åñòâå ïîäëî- æåê èñïîëüçîâàëèñü ñâåæèå ñêîëû ìîíîêðèñòàë- ëè÷åñêîé ñîëè NaCl, äëÿ èçó÷åíèÿ ýëåêòðè÷åñ- êèõ, ìàãíèòíûõ è îïòè÷åñêèõ ñâîéñòâ ýòèõ ïëåíîê èñïîëüçîâàëèñü ïîäëîæêè èç ñòåêëîîá- ðàçíîãî êâàðöà. Ïîäëîæêè óñòàíàâëèâàëèñü â äâóõ ïîçèöèÿõ: íà ïîâåðõíîñòè ïîñòîÿííîãî ìàãíèòà è âíå åãî. Ïîñòîÿííûé ìàãíèò îáåñïå÷èâàë ðîñò ïëåíîê âî âíåøíåì ìàãíèòíîì ïîëå ñ èíäóêöèåé 30 ìÒ è íàïðàâëåíèåì âåêòîðà íàïðÿæåííîñòè, ïåðïåí- äèêóëÿðíûì ïëîñêîñòè ïîäëîæêè. Ïðîâîäèëîñü ñðàâíåíèå ñâîéñòâ ïëåíîê, âûðàùåííûõ ïðè èäåíòè÷íûõ óñëîâèÿõ áåç ïðèìåíåíèÿ ìàãíèò- íîãî ïîëÿ [2, 3] è ïðè åãî âîçäåéñòâèè. Ýëåêòðîíîãðàôè÷åñêèå è ýëåêòðîííî-ìèêðî- ñêîïè÷åñêèå èññëåäîâàíèÿ ïîêàçûâàþò, ÷òî ïðè- ëîæåíèå ìàãíèòíîãî ïîëÿ ê ðàñòóùåé ïëåíêå Ni/Y2O3 âûçûâàåò ðÿä èçìåíåíèé â åå ñòðóêòó- ðå è ìîðôîëîãèè. Ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå êîíäåíñàöèè ñëîè Y2O3 èìåþò àìîðôíóþ ñòðóêòóðó êàê ïðè ðîñòå â ìàãíèòíîì ïîëå, òàê è áåç íåãî. Â òî æå âðåìÿ êëàñòåðû Ni, ðàñïîëîæåííûå ìåæäó ñëî- ÿìè Y2O3, â ìàãíèòíîì ïîëå èìåþò êðèñòàëëè- ÷åñêóþ ñòðóêòóðó, â òî âðåìÿ êàê áåç ïîëÿ äëÿ èõ êðèñòàëëèçàöèè íåîáõîäèì ïîäúåì òåìïåðà- òóðû êîíäåíñàöèè äî 350–370 Ê. Òàêèì îáðà- çîì, ìàãíèòíîå ïîëå ñòèìóëèðóåò êðèñòàëëèçà- öèþ ðàñòóùèõ êëàñòåðîâ Ni. Â îáîèõ ñëó÷àÿõ êëàñòåðû Ni èìåþò êóáè- ÷åñêóþ ðåøåòêó ñ ïàðàìåòðàìè, áëèçêèìè ê ãðàíåöåíòðèðîâàííîé êóáè÷åñêîé ðåøåòêå îáúåìíûõ îáðàçöîâ Ni ñî ñòðóêòóðîé òèïà Fm3m — O5 h. Îäíàêî â ïëåíêàõ Ni/Y2O3, âûðà- Ðèñ. 1. Çàâèñèìîñòü ïåðèîäà êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêè (à) è ðàçìåðà áëîêîâ êîãåðåíòíîãî ðàññåÿíèÿ (á) êëàñòåðîâ íèêåëÿ îò ÷èñëà ñëîåâ N â ïëåíêàõ Ni/Y2O3, âûðàùåííûõ â ìàãíèòíîì ïîëå à 3,6 3,5 3,4 3,3 3,2 3,1 3 0 2 4 6 8 10 12 N, êîëè÷åñòâî ñëîåâ à, A ° á 60 50 40 30 20 10 0 0 2 4 6 8 10 12 14 N, êîëè÷åñòâî ñëîåâ L, A ° 70 Íàíîñòðóêòóðíîå ìàòåðèàëîâåäåíèå, 2009, ¹ 3 ùåííûõ â ìàãíèòíîì ïîëå, íàáëþäàåòñÿ ñæà- òèå ýëåìåíòàðíîé ÿ÷åéêè ðåøåòêè Ni, âîçðàñ- òàþùåå ñ ðîñòîì ÷èñëà ñëîåâ ïëåíêè (ðèñ. 1à), à òàêæå óìåíüøåíèå áëîêîâ êîãåðåíòíîãî ðàñ- ñåÿíèÿ è ìåæïëîñêîñòíûõ ðàññòîÿíèé êðèñòàë- ëè÷åñêîé ðåøåòêè (ðèñ. 1á). Òàêîå óìåíüøåíèå ñâèäåòåëüñòâóåò, ñîãëàñíî ðàáîòå [4], î äåé- ñòâèè â êëàñòåðàõ Ni ìåõàíè÷åñêèõ íàïðÿæå- íèé ñæàòèÿ, âîçðàñòàþùèõ ñ óâåëè÷åíèåì ÷èñ- ëà ñëîåâ â ïëåíêå Ni/Y2O3. Îäíîâðåìåííî ñî ñæàòèåì êëàñòåðîâ Ni â ïëåíêàõ Ni/Y2O3, âûðàùåííûõ â ìàãíèòíîì ïîëå, íàáëþäàåòñÿ ðàñòÿæåíèå ñëîåâ Y2O3. Äàííîå ðàñòÿæåíèå ïðèâîäèò â ñâîáîäíî âèñÿ- ùåé íà ñåòî÷êå ïëåíêå ê îáðàçîâàíèþ ãîôðèðî- âàííîé ïîâåðõíîñòè. Íà ðèñ. 2 âèäíû òàêèå ðàñ- òÿíóòûå ó÷àñòêè, îòòåíåííûå ïðè íàêëîííîì ïàäåíèè ýëåêòðîííîãî ëó÷à ê ïëîñêîñòè ïëåíêè Ni/Y2O3. Ýëåêòðîííî-ìèêðîñêîïè÷åñêèå èññëåäîâà- íèÿ ïîêàçûâàþò, ÷òî êëàñòåðû Ni â ïëåíêàõ Ni/Y2O3, âûðàùåííûõ â ìàãíèòíîì ïîëå, èìå- þò ýëëèïñîîáðàçíóþ ôîðìó è ñâÿçàíû â öåïî÷- êè â íàïðàâëåíèè ãëàâíîé îñè ýëëèïñà. Â ïîïå- ðå÷íîì íàïðàâëåíèè ðàñïðåäåëåíèå êëàñòåðîâ ïî ðàçìåðàì áëèçêî ê ðàñïðåäåëåíèþ, íàáëþ- äàåìîìó â ïëåíêàõ, âûðàùåííûõ áåç ïîëÿ. Â íàïðàâëåíèè ãëàâíîé îñè ýëëèïñà ðàñïðåäåëå- íèå ñèëüíî ñìåùåíî â îáëàñòü áîëüøèõ äëèí ñ ðåçêèì ìàêñèìóìîì ïðè ðàçìåðàõ, áëèçêèõ ê òîëùèíå ñëîÿ Ni (5 íì). Íàëè÷èå ïðåèìóùåñòâåííîãî íàïðàâëåíèÿ ðîñòà êëàñòåðîâ Ni, òåì íå ìåíåå, íå ïðèâîäèò ê îáðàçîâàíèþ òåêñòóðû, ò.å. ñëîè Ni îñòàþòñÿ ïîëèêðèñòàëëè÷åñêèìè. Ýëåêòðè÷åñêèå ñâîéñòâà ïëåíîê Ni/Y2O3, âûðàùåííûõ â ìàãíèòíîì ïîëå, òàêæå èìåþò ðÿä îñîáåííîñòåé. Çàâèñèìîñòü äèýëåêòðè÷åñêîé ïðîíèöàåìîñ- òè è óäåëüíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ îò ÷àñòîòû ýëåêò- ðè÷åñêîãî ïîëÿ áëèçêè äëÿ ïëåíîê Ni/Y2O3, âûðàùåííûõ â ìàãíèòíîì ïîëå è âíå åãî [3]. Áëèçêà è òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü äè- ýëåêòðè÷åñêîé ïðîíèöàåìîñòè ε(Ò) ýòèõ ïëåíîê (ðèñ. 3, êðèâàÿ à). Â òî æå âðåìÿ òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü óäåëüíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ ρ(Ò) ïëåíîê ñèëüíî îòëè÷àåòñÿ (ðèñ. 3, êðèâàÿ á). Â ïëåíêàõ Ni/Y2O3, âûðàùåííûõ áåç ïîëÿ, çàâèñèìîñòü ρ(Ò) îïè- ñûâàåòñÿ çàêîíîì logρ ~ Ò-1/4, ÷òî ñîîòâåòñòâó- åò ïðûæêîâîìó ìåõàíèçìó ïðîâîäèìîñòè [3]. Â ïëåíêàõ æå, âûðàùåííûõ â ìàãíèòíîì ïîëå, çàâèñèìîñòü ρ(Ò) íà íà÷àëüíîé ñòàäèè íàãðåâà áëèçêà ê ëèíåéíîé ρ = ρ0(1+αt), è ñîîòâåòñòâó- åò ìåòàëëè÷åñêîé ïðîâîäèìîñòè. Òåìïåðàòóð- íûé êîýôôèöèåíò ýòèõ ïëåíîê α = 0,008 ãðàä-1 ТОНКИЕ ПЛЕНКИ И ДРУГИЕ ДВУМЕРНЫЕ ОБЪЕКТЫ Ðèñ. 3. Çàâèñèìîñòü äèýëåêòðè÷åñêîé ïðîíèöàåìîñòè ε (à) è àêòèâíîãî óäåëüíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ ρ (á) 30-ñëîéíîé ïëåíêè Ni/Y2O3, âûðàùåííîé â ìàãíèòíîì ïîëå, îò òåìïåðàòóðû Ò. ×àñòîòà ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ f = 100 êÃö 1240 1200 1160 1120 1080 303 312 322 332 342 352 371 Ò, Ê 2000 1500 1000 500 0 ε ρ, Îì·ñì à á Ðèñ. 2. Ýëåêòðîííî-ìèêðîñêîïè÷åñêèé ñíèìîê ïëåíêè Ni/Y2O3, ïîäâåøåííîé íà ñåòî÷êå, õ48000. Óãîë ïàäåíèÿ ýëåêòðîííîãî ëó÷à ê ïëîñêîñòè ïëåíêè ðàâåí 45° 71 М АТ ЕР И АЛ О ВЕ Д ЕН И Е Íàíîñòðóêòóðíîå ìàòåðèàëîâåäåíèå, 2009, ¹ 3 ìàëî îòëè÷àåòñÿ îò çíà÷åíèÿ 0,005, èçâåñòíîãî äëÿ îáúåìíûõ îáðàçöîâ Ni. Çàâèñèìîñòü óäåëüíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ îò ÷èñëà ñëîåâ N â ïëåíêàõ Ni/Y2O3, âûðàùåííûõ â ìàãíèòíîì ïîëå, èìååò âèä ρ ~ N0,58, ò. å. êðè- âàÿ ρ(N) ñòàíîâèòñÿ ìåíåå êðóòîé, ÷åì ó ïëå- íîê, âûðàùåííûõ áåç ïîëÿ, — ρ ~ N0,62 [3]. Ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèå ∆ρ/ρ0 ïëåíîê Ni/Y2O3, âûðàùåííûõ â îòñóòñòâèå ìàãíèòíîãî ïîëÿ è ïîä åãî âîçäåéñòâèåì, ñèëüíî îòëè÷àåòñÿ. Åñëè â ïåðâîì ñëó÷àå ∆ρ/ρ0 âñåãäà èìååò ïîëîæè- òåëüíûé çíàê, ýêñïîíåíöèàëüíûé âèä çàâèñèìîñ- òè îò èíäóêöèè Â âíåøíåãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ ∆ρ/ρ0 ~ e3Â, çíà÷èòåëüíóþ âåëè÷èíó (äî 50%) [3], òî âî âòîðîì — çíàê ∆ρ/ρ0 èçìåíÿåòñÿ ñ ðîñ- òîì ÷èñëà ñëîåâ ïëåíêè, çàâèñèìîñòü îò Â áëèç- êà ê ëèíåéíîé, à âåëè÷èíà íå ïðåâûøàåò íåñêîëü- êèõ ïðîöåíòîâ (ðèñ. 4). Òàêîå ïîâåäåíèå ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèÿ ïî- êàçûâàåò, ÷òî â ïëåíêàõ Ni/Y2O3, âûðàùåííûõ â ìàãíèòíîì ïîëå, ýôôåêò ÃÌÑ èñ÷åçàåò. Îïòè÷åñêèå ñâîéñòâà ïëåíîê Ni/Y2O3, âûðà- ùåííûõ áåç ìàãíèòíîãî ïîëÿ [2] è ñ åãî ïðèìå- íåíèåì (ðèñ. 5), áëèçêè äðóã äðóãó. Â ìàãíèòíîì ïîëå óâåëè÷èâàåòñÿ â 1,07 ðàçà êîýôôèöèåíò ïîãëîùåíèÿ ñâåòà â âèäèìîé îá- ëàñòè ñïåêòðà, äèñïåðñèîííàÿ æå çàâèñèìîñòü ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ îñòàåòñÿ ïðàêòè÷åñêè áåç èçìåíåíèÿ. Â ñïåêòðå êîýôôèöèåíòà ïîãëî- ùåíèÿ íàáëþäàþòñÿ èíòåðôåðåíöèîííûå ýêñò- ðåìóìû ïðè îáùåé òîëùèíå ïëåíêè Ni/Y2O3, êðàòíîé äëèíå âîëíû ñâåòà (ðèñ. 5, êðèâàÿ 2), ò. å. äàííûå ïëåíêè âçàèìîäåéñòâóþò ñî ñâåòîì âè- äèìîãî äèàïàçîíà êàê åäèíîå êîìïîçèöèîííîå âåùåñòâî. Îáñóæäåíèå ðåçóëüòàòîâ Íàáëþäàåìûå îñîáåííîñòè ïëåíîê Ni/Y2O3, âûðàùåííûõ â ìàãíèòíîì ïîëå, ìîãóò íàéòè îáúÿñíåíèå â ïðåäïîëîæåíèè, ÷òî ìàãíèòíîå ïîëå âûçûâàåò îðèåíòàöèþ ìàãíèòíûõ ìîìåíòîâ êëàñ- òåðîâ Ni âäîëü íàïðàâëåíèÿ ñâîåãî âåêòîðà íà- ïðÿæåííîñòè, ò. å. ïåðïåíäèêóëÿðíî ïîâåðõíîñòè ïëåíêè. Ïðè ýòîì êëàñòåðû Ni íà÷èíàþò âçàèìíî îòòàëêèâàòüñÿ êàê ìàãíèòû ñ îäíîèìåííûìè ïî- ëþñàìè. Ñèëû îòòàëêèâàíèÿ ìåæäó êëàñòåðà- ìè Ni ïðèâîäÿò, ñ îäíîé ñòîðîíû, ê èõ ñæàòèþ, à ñ äðóãîé ñòîðîíû — ê ðàñòÿæåíèþ ìàòðèöû Y2O3. Ñæàòèå êðèñòàëëèòîâ âûçûâàåò óìåíüøåíèå ïå- ðèîäà ðåøåòêè Ni (ðèñ. 1) è áëîêîâ êîãåðåíòíîãî ðàññåÿíèÿ, âîçíèêíîâåíèå íàïðÿæåíèé ñæàòèÿ, îáëåã÷àþùèõ êðèñòàëëèçàöèþ êëàñòåðîâ Ni ïðè òåìïåðàòóðå íà 100 Ê áîëåå íèçêîé, ÷åì â ñëó÷àå âûðàùèâàíèÿ ïëåíîê Ni/Y2O3 áåç ïîëÿ. Ðàñòÿæå- íèå ìàòðèöû Y2O3 ïðèâîäèò ê âîçíèêíîâåíèþ ãîô- ðèðîâàííîé ïîâåðõíîñòè ïëåíîê Ni/Y2O3, ñâîáîä- íî ïîäâåøåííûõ íà ñåòî÷êå (ðèñ. 2). Ñ ðîñòîì ÷èñëà ñëîåâ â ïëåíêå Ni/Y2O3 êîëè÷åñòâî âçàè- Ðèñ. 5. Çàâèñèìîñòü êîýôôèöèåíòà ïîãëîùåíèÿ α ïëåíîê Ni/Y2O3, âûðàùåííûõ â ìàãíèòíîì ïîëå, îò ýíåðãèè hv êâàíòîâ ïàäàþùåãî ñâåòà. 1, 2, 3 — ñîîòâåòñòâåííî 10, 20 è 30 ñëîåâ â ïëåíêå 6 5 4 3 2 1 0 0 1 2 3 4 5 6 7 hv, ýB α⋅10-4, ñì-1 1 2 3 Ðèñ. 4. Çàâèñèìîñòü ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèÿ ∆ρ/ρ0 îò èíäóêöèè Â âíåøíåãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ â ïëåíêàõ Ni/Y2O3, âûðàùåííûõ â ìàãíèòíîì ïîëå. 1, 2, 3 — ñîîòâåòñòâåííî 10, 20 è 30 ñëîåâ â ïëåíêå 5 3 1 -1 -3 -5 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1 2 3 ∆ρ/ρ0, % Â, Ò 72 Íàíîñòðóêòóðíîå ìàòåðèàëîâåäåíèå, 2009, ¹ 3 ìîäåéñòâóþùèõ êëàñòåðîâ Ni óâåëè÷èâàåòñÿ, à ñèëû èõ îòòàëêèâàíèÿ âîçðàñòàþò, ÷òî óñèëèâàåò ïðîÿâëåíèÿ óïîìÿíóòûõ ýôôåêòîâ. Ìàãíèòíîå ïîëå ñòèìóëèðóåò òàêæå âîçíèêíî- âåíèå öåïî÷åê èç êëàñòåðîâ Ni. Äåéñòâèòåëüíî, êëàñòåðû Ni èìåþò ýëëèïñîèäàëüíóþ ôîðìó êàê ïðè ðîñòå â ìàãíèòíîì ïîëå, òàê è áåç íåãî âñëåä- ñòâèå ïðèìåíåíèÿ ïðîòÿæåííîãî èñòî÷íèêà èñïà- ðåíèÿ Ni. Îòòàëêèâàíèå êëàñòåðîâ Ni è ðàñòÿæå- íèå ìàòðèöû Y2O3 â íàèáîëüøåé ñòåïåíè äîëæíî ïðîèñõîäèòü â ìåñòàõ íàèìåíüøåãî ðàññòîÿíèÿ ìåæäó êëàñòåðàìè, ò. å. â íàïðàâëåíèè ãëàâíîé îñè ýëëèïñîâ. Ñîîòâåòñòâåííî, íà ðàñòÿíóòûå ó÷à- ñòêè Y2O3 èäåò áîëåå èíòåíñèâíîå îñàæäåíèå àòî- ìîâ Ni, ÷òî è ïðèâîäèò ê ñëèÿíèþ êëàñòåðîâ â öåïî÷êè â äàííîì íàïðàâëåíèè. Âîçíèêíîâåíèå öåïî÷åê èç êëàñòåðîâ Ni â ïëåíêàõ Ni/Y2O3, âûðàùåííûõ â ìàãíèòíîì ïîëå, âåäåò ê ñìåíå ìåõàíèçìà ïðîâîäèìîñòè îò ïðûæ- êîâîãî ìåæäó êëàñòåðàìè ê ìåòàëëè÷åñêîìó ïî öåïî÷êàì êëàñòåðîâ. À ïåðåõîä ê ìåòàëëè÷åñ- êîé ïðîâîäèìîñòè, â ñâîþ î÷åðåäü, ïðèâîäèò ê èñ÷åçíîâåíèþ ýôôåêòà ÃÌÑ (ðèñ. 4), íàáëþäàå- ìîãî ïðè ïðûæêîâîé ïðîâîäèìîñòè â ïëåíêàõ, âûðàùåííûõ áåç ìàãíèòíîãî ïîëÿ [3]. Ïåðåõîä ê ìåòàëëè÷åñêîé ïðîâîäèìîñòè ïðè- âîäèò òàêæå ê óìåíüøåíèþ óäåëüíîãî ñîïðî- òèâëåíèÿ è åãî çàâèñèìîñòè îò ÷èñëà ñëîåâ ïëåí- êè: ρ ~ N0,58 âìåñòî ρ ~ N0,62, ñâîéñòâåííîãî ïðûæêîâîé ïðîâîäèìîñòè. Ñâîéñòâà ïëåíîê Ni/Y2O3, ñëàáî ÷óâñòâè- òåëüíûå ê ôîðìå êëàñòåðîâ è íàïðÿæåíèÿì â ñëîÿõ, ìàëî èçìåíÿþòñÿ ïðè íàëîæåíèè ìàãíèò- íîãî ïîëÿ â ïðîöåññå ðîñòà ñëîåâ. Ê òàêèì ñâîé- ñòâàì ìîæíî îòíåñòè, íàïðèìåð, òåìïåðàòóð- íóþ (ðèñ. 3, êðèâàÿ à) è ÷àñòîòíóþ çàâèñèìîñòü äèýëåêòðè÷åñêîé ïðîíèöàåìîñòè, ñïåêòðàëüíóþ çàâèñèìîñòü êîýôôèöèåíòà îïòè÷åñêîãî ïîãëî- ùåíèÿ (ðèñ. 5) è ïîêàçàòåëÿ ïðåëîìëåíèÿ â âè- äèìîé îáëàñòè ñïåêòðà. Âûâîäû 1. Â ìíîãîñëîéíûõ íàíîðàçìåðíûõ ïëåíêàõ Ni/Y2O3, âûðàùåííûõ â ìàãíèòíîì ïîëå, îáíà- ðóæåíû ìåõàíè÷åñêèå íàïðÿæåíèÿ, ïðèâîäÿùèå ê ñæàòèþ êëàñòåðîâ Ni è ðàñòÿæåíèþ ìàòðèöû Y2O3. Äåéñòâèå íàïðÿæåíèé ñîïðîâîæäàåòñÿ óìåíüøåíèåì ïåðèîäà êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåò- êè è îáëàñòåé êîãåðåíòíîãî ðàññåÿíèÿ êëàñòå- ðîâ Ni, à òàêæå âîçíèêíîâåíèåì ãîôðèðîâàííîé ïîâåðõíîñòè ñëîåâ Y2O3. Âëèÿíèå íàïðÿæåíèé óñèëèâàåòñÿ ñ ðîñòîì ÷èñëà ñëîåâ â ïëåíêàõ. Âîçíèêíîâåíèå íàïðÿæåíèé îáúÿñíåíî îðè- åíòàöèåé ìàãíèòíûõ ìîìåíòîâ êëàñòåðîâ Ni âäîëü âåêòîðà íàïðÿæåííîñòè ïðèëîæåííîãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ â ïðîöåññå ðîñòà ïëåíêè Ni/Y2O3, è âîçíèêíîâåíèåì âçàèìíîãî îòòàëêè- âàíèÿ êëàñòåðîâ. 2. Óñòàíîâëåíî, ÷òî â ïëåíêàõ Ni/Y2O3, âû- ðàùåííûõ â ìàãíèòíîì ïîëå, îáðàçóþòñÿ áî- ëåå äëèííûå öåïî÷êè èç ñðîñøèõñÿ êëàñòåðîâ Ni, ÷åì â ïëåíêàõ, âûðàùåííûõ áåç ïîëÿ. Âîç- íèêíîâåíèå äëèííûõ öåïî÷åê ïðèâîäèò ê ñìåíå ìåõàíèçìà ïðîâîäèìîñòè îò ïðûæêîâîãî ê ïðå- èìóùåñòâåííî ìåòàëëè÷åñêîìó, à òàêæå âûçû- âàåò óìåíüøåíèå óäåëüíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ ïëå- íîê è èñ÷åçíîâåíèå ýôôåêòà ÃÌÑ. Âèçíà÷åíî âëàñòèâîñò³ áàãàòîøàðîâèõ íàíîðîçì³ðíèõ ïë³âîê Ni/Y2O3, âèðîùåíèõ ó çîâí³øíüîìó ïîñò³éíîìó ìàãí³òíîìó ïîë³ ç ³íäóêòèâí³ñòþ 30 ìÒ òà âåêòîðîì íàïðóæåíîñò³, ïåðïåíäèêóëÿðíèì äî ïëîùèíè ïë³âêè. Îð³ºíòàö³ÿ ìàãí³òíèõ ìîìåíò³â êëàñòåð³â Ni çà ïîëåì ïðèçâîäèòü äî âçàºìíîãî â³äøòîâõóâàííÿ ¿õ òà âèíèê- íåííÿ íàïðóæåíü ñòèñêàííÿ â êëàñòåðàõ, à òàêîæ ðîç- òÿãíåííÿ ìàòðèö³ Y2O3. Ó ðîçòÿãíóò³é ìàòðèö³ êëàñòå- ðè Ni çðîñòàþòü, óòâîðþþ÷è ëàíöþæêè. Ïîÿâà ó ïë³âö³ ëàíöþæê³â ïðèçâîäèòü äî çì³íè ìåõàí³çìó ïðîâ³äíîñò³ ç³ ñòðèáêîâîãî íà ìåòàë³÷íèé, çíèæåííÿ ïèòîìîãî îïî- ðó òà çíèêíåííÿ åôåêòó ã³ãàíòñüêîãî ìàãí³òîîïîðó, ùî ñïîñòåð³ãàºòüñÿ ó ïë³âêàõ Ni/Y2O3, âèðîùåíèõ áåç ìàã- í³òíîãî ïîëÿ. Âëàñòèâîñò³, íå÷óòëèâ³ äî ôîðìè êëàñ- òåð³â òà íàïðóæåíü, — ä³åëåêòðè÷íà ïðîíèêí³ñòü òà îïòè÷í³ õàðàêòåðèñòèêè — çàëèøàþòñÿ áëèçüêèìè äëÿ ïë³âîê, âèðîùåíèõ ÿê ó ìàãí³òíîìó ïîë³, òàê ³ áåç éîãî çàñòîñóâàííÿ. Êëþ÷îâ³ ñëîâà: áàãàòîøàðîâ³ ïë³âêè, Ni, Y2O3, âëàñòè- âîñò³, ìàãí³òíå ïîëå The properties of Ni/Y2O3 multilayer nanofilms grown in the external constant perpendicular magnetic field about 30 mT has been determined. The orientation of Ni clusters magnetic moments along the field leads to their mutual repulsion and compressive stress appearance in the clusters and to the tension of Y2O3 matrix. Ni clusters grow in the tensioned matrix and form the chains. An appearance of chains in the film tends to the conductivity mechanism ТОНКИЕ ПЛЕНКИ И ДРУГИЕ ДВУМЕРНЫЕ ОБЪЕКТЫ 73 М АТ ЕР И АЛ О ВЕ Д ЕН И Е Íàíîñòðóêòóðíîå ìàòåðèàëîâåäåíèå, 2009, ¹ 3 changing from hopping to metallic, the specific resistance decreasing and giant magnetoresistace disappearance. The giant magnetoresistace effect is observed for Ni/Y2O3 films grown without magnetic field. The properties which are independent of clusters’ shape and stresses, such as permittivity and optical characteristics, remain close for the films grown in magnetic field and without one. Key words: multilayer films, Ni, Y2O3, properties, magnetic field 1. Effect of interface intermixing on giant magnetoresistance in NiFe/Cu and Co/NiFe/Co/Cu multilayers / Nagami- ne L.C.C., Biondo A., Pereira L.G. et al. // J. Appl. Phys. — 2003. — ¹ 9, 94. — Ð. 5881–5890. 2. Àíäðååâà À.Ô., Êàñóìîâ À.Ì., Äâîéíåíêî Î.Ê. Ñòðóê- òóðà è îïòè÷åñêèå ñâîéñòâà ìíîãîñëîéíûõ íàíîïëåíîê Ni–Y2O3 // Ñá. òåçèñîâ I Ìåæäóíàðîäíîé êîíôåðåí- öèè “Ñîâðåìåííûå ïðîáëåìû ôèçèêè ìåòàëëîâ”. — Ê., 2008. — Ñ. 175. 3. Àíäðååâà À.Ô., Êàñóìîâ À.Ì., Äâîéíåíêî Î.Ê. Ýëåêò- ðè÷åñêèå è ìàãíèòîýëåêòðè÷åñêèå ñâîéñòâà ìíîãîñëîé- íûõ íàíîïëåíîê Ni–Y2O3 // Ñá. òåçèñîâ II Ìåæäóíà- ðîäíîé êîíôåðåíöèè “Ôèçèêî-õèìè÷åñêèå îñíîâû ôîðìèðîâàíèÿ è ìîäèôèêàöèè ìèêðî- è íàíîñòðóê- òóð”. — Õàðüêîâ, 2008. — Ñ. 358–361. 4. Êà÷àíîâ Í.Í., Ìèðêèí Ë.È. Ðåíòãåíîñòðóêòóðíûé àíà- ëèç ïîëèêðèñòàëëîâ: Ïðàêòè÷åñêîå ðóêîâîäñòâî. — Ì.: Ìàøãèç, 1960. — 216 ñ.

Свойства многослойных наноразмерных пленок Ni/Y₂O₃, выращенных в магнитном поле

Institution

Ähnliche Einträge