Фазовые, структурные и магнитные превращения в пленочных системах Fe/Mn и Mn/Ge при вакуумном отжиге

• Автор: Мацынин, Алексей Александрович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 110 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава I: Твердофазные реакции и твердофазные превращения в тонких пленках. Мартенситные превращения и спинодальный распад. Разбавленные магнитные полупроводники, (литературный обзор)
1.1. Твердофазные реакции: основные закономерности и превращения в массивных образцах
1.1.1.Твердофазные реакции, обусловленные диффузией
1.1.2.Твердофазные реакции в тонких пленках. Основные закономерности и правило первой фазы
1.2. Мартенситные превращения
1.3. Структурные и магнитные свойства ГехМп1.хсплавов в Бе-Мп системе
1.4.1. Спинтроника и разбавленные магнитные полупроводники
1.4.2. Спинодальный распад: основные представления
1.4.3. Наноспинодальный распад МпхСе1.х разбавленных магнитных полупроводников
1.5. Фазы Новотного
1.6. Структурные и магнитные свойства МпхОе1_х сплавов Мп-ве системы
Глава II: Образцы для исследования и методика эксперимента
2.1. Осаждение двухслойных пленок вакуумным испарением
2.2. Универсальная установка для измерения параметров твердофазного синтеза
2.3. Метод крутящих моментов. Определение намагниченности насыщения и первой константы магнитной анизотропии
2.4. Рентгеноспектральный флуоресцентный анализ
2.5. Рентгеноструктурный анализ
2.6. Мессбауэровкая спектроскопия
2.7. Сверхпроводящий квантовый интерферометр

Глава III. Фазовые превращения, изменения структурных и магнитных свойств в пленочных системах Fe/Mn при вакуумном отжиге
3.1. Исходные образцы Mn/Fe(001) и их структурные и магнитные свойства
3.2. Влияние температуры отжига на структурные и магнитные свойства. Мессбауэровские измерения
3.3. Твердофазные реакции в Fe/Mn пленках и мартенситные г<->у превращения в Fei.xMnx сплавах
3.4. Выводы к главе III
Глава IV: Фазовые превращения, изменение структурных и магнитных свойств в пленочных системах Mn/Ge атомного состава 20Mn/80Ge при вакуумном отжиге
4.1. Технология изготовления образцов Mn/Ge
4.2. Фазовая последовательность в 20Mn/80Ge пленках. Структурные и магнитные свойства продуктов реакции
4.3. Выводы к главе IV
Глава V. Фазовые превращения, изменение структурных и магнитных свойств в пленочных системах Mn/Ge атомного состава 40Mn/60Ge при вакуумном отжиге
5.1. Фазовые превращения в 60Mn/40Ge пленках. Влияние углерода и кислорода на магнитные свойства. Фаза Новотного
5.2. Выводы к главе V
Глава VI. Фазовые превращения, изменение структурных и магнитных свойств в пленочных системах Mn/Ge атомного состава 80Mn/20Ge при вакуумном отжиге
6.1. Особенности твердофазных реакций в 80Mn/20Ge пленках. Фазовая
последовательность. Магнитные свойства фазы Новотного 6.2. Выводы к главе VI

Основные выводы

Литература

Введение
В современной электронике многослойные тонкопленочные элементы являются основой микро- и наноэлектроники. Однако механизмы атомного переноса и твердофазных реакций, возникающих на интерфейсе слоев, остаются до сих пор недостаточно изученными. В то же время, возникающие в результате межслойных химических взаимодействий при термообработке фазы могут быть положены в основу синтеза новых материалов (например, пленки сплавов с использованием в качестве одного из компонентов марганца).
Считается, что диффузия является основным фактором, который приводит к химическим реакциям и структурным превращениям в твердой фазе. Твердофазные реакции, в том числе в тонких пленках и мультислоях, включают протекание трех последовательных стадий:
1) разрыв химических связей реагентов,
2) диффузионный перенос атомов реагентов через продукт реакции,
3) перегруппировка и образование новых связей.
Стадия 2 является основной и определяет скорость реакции. Традиционный взгляд на твердофазную диффузию реагирующих атомов через слой продукта реакции (реакционного слоя) предполагает обмен атомов с ближайшими соседями, приводящий к их случайному блужданию по кристаллической решетке. В многочисленных исследованиях твердофазных реакций в нанопленках и мультислоях рост толщины реакционного слоя б, удовлетворяющий уравнению Эйнштейна (б2 = (Дх2) = 2Эф (параболический рост), приводится как экспериментальное доказательство диффузионного механизма реакции. Однако часто в начальной стадии толщина продуктов реакции растет пропорционально времени и только в конечной стадии кинетика реакций имеет параболический вид.
Уникальной особенностью твердофазных реакций в тонких пленках является формирование на интерфейсе реагирующих слоев при некоторой температуре Т0 (температура инициирования) только одной фазы, (в 1982 году Бене Р.В. (Вепе К..У.) [1] впервые предложил правило первой зарождающейся фазы на плоской

соединений могут быть ошибочны, если характеристики "химической губки" некоторых бинарных фаз не были оценены. Возможны значительные диапазоны различных внедрений. Они обычно включают распространенные примесные атомы С, N и О.
Очень широкий спектр возможных Аз(7)АгВз соединений внедрения этого типа имеет две причины происхождения: во-первых, есть очень много потенциальных основных соединений со структурой типа Мпз81з [70]. Парзе и Ригер классифицировали 93 этого типа бинарных соединений в 1968 г. [71], справочник Пирсона (1991) [72] перечисляет 173 примера. Во-вторых, эти источники также перечисляют значительное количество Mn5SiзZ тройных производных, в которых некоторое количество третьего элемента связано с междоузлиями в той же структуре. Последние систематические исследования некоторых примеров А5В3 выявили от 15 до 20 различных Ъ, которые могут быть капсулированы в каждом, обычно в стехиометрических количествах, но очень большое количество других систем остаются неисследованными в этом отношении.
Многие фазы А5В3, которые имеют гексагональные структуры типа МгнЯц, (МгцСез непосредственно относятся к данному типу соединений) проявляют уникальные способности для связывания разнообразных гетероатомов Ъ в междоузлиях решетки. Исторически развитие химии в междоузлиях обозначилось как фазы Новотного, и недавние исследования описывают возможности внедрения и диапазон атомов Ъ в определенные соединения. Некоторые основные соединения могут связывать до 20 различных междоузлий. Описаны структуры,
стехиометрические отношения, объемные эффекты, электронное поведение, аномалии фаз Новотного, которым требуются внедрение Ъ для стабильности. Некоторые результаты показывают, что значительное снижение
высокотемпературной скорости коррозии 135813 может быть обеспечено
внедрением С ИЛИ О. Количество неисследованных соединений системы МП581з с Ъ очень велико в связи с тем, что разное количество Ъ по-разному влияет на химические и физические свойства.