Исследование структуры и магнитных свойств инвертированных опалоподобных структур методами малоугловой дифракции нейтронов и СКВИД-магнитометрии

• Автор: Мистонов, Александр Андреевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 174 с. : ил.

Оглавление
Введение

1 Опалоподобные структуры и магнитная фрустрация

1.1 Опалоподобные структуры: синтез и оптические свойства

1.1.1 Методы синтеза прямых опалоподобных наноструктур

1.1.1.1 Естественная седиментация

1.1.1.2 Упорядочение микросфер под давлением

1.1.1.3 Метод вертикального осаждения

1.1.1.4 Электрофорез

1.1.2 Шаблонные методы создания инвертированных опалоподобных наноструктур (ИОПС)

1.1.2.1 Золь-гель метод
1.1.2.2 Полимеризация органических прекурсоров
1.1.2.3 Осаждение солей и химическая конверсия
1.1.2.4 Осаждение наночастиц с последующим спеканием
1.1.2.5 Электрохимическое осаждение
1.1.3 Оптическая спектроскопия прямых опалоподобных наноструктур
1.2 Магнитные свойства опалоподобных структур: литературные данные

1.3 Фрустрированные магнитные системы
1.3.1 Фрустрированные решётки
1.3.2 Основное состояние фрустрированной системы
1.3.3 Спиновый лёд
1.3.4 Геометрически фрустрированные наносистемы
2 Аттестация опалоподобных наноструктур
2.1 Синтез опалоподобных структур
2.2 Сканирующая электронная микроскопия опалоподобных
кристаллов
2.2.1 Опалоподобные кристаллы-темплаты
2.2.2 ИОПС на основе никеля
2.2.3 ИОПС на основе кобальта
2.3 Рентгенофазовый анализ инвертированных опалоподобных
структур
2.3.1 ИОПС на основе никеля
2.3.2 ИОПС на основе кобальта
2.4 Аттестация трёхмерной структуры прямых и инвертированных опалоподобных кристаллов
2.4.1 Опалоподобные кристаллы-темплаты
2.4.2 ИОПС на основе никеля
2.4.3 ИОПС на основе кобальта
2.5 Выводы
3 Исследование магнитных свойств N1 и Со инвертированных опалоподобных структур методом СКВИД-магнитометрии
3.1 Экспериментальная установка СКВИД и условия эксперимента
3.2 Кривые перемагничивания
3.3 Скачки намагниченности
3.4 Угловые зависимости коэрцитивной силы
3.5 Ограничение применимости СКВИД-магнитометрии при исследовании ИОПС
3.6 Выводы
Исследование магнитных свойств инвертированной опалоподобной структуры на основе никеля методом малоугловой дифракции поляризованных нейтронов
4.1 Рассеяние поляризованных нейтронов
4.2 Экспериментальная установка и условия эксперимента
4.3 Малоугловая дифракция поляризованных нейтронов от ИОПС на основе №
4.3.1 Карты интенсивности рассеяния
4.3.2 Анализ угловой азимутальной зависимости интенсивности рассеяния поляризованных нейтронов
4.3.3 Анализ зависимости интенсивности рассеяния поляризованных нейтронов от магнитного поля: интерференционное рассеяние
4.3.4 Анализ зависимости интенсивности рассеяния поляризованных нейтронов от магнитного поля: магнитное рассеяние
4.4 Выводы

1.1.3. Оптическая спектроскопия прямых опалоподобных наноструктур
Как уже упоминалось, фотонные кристаллы, в том числе и опалоподобные, обладают уникальными оптическими свойствами. Для количественной характеризации оптических свойств, полученные плёнки опалоподобных фотонных кристаллов исследовались с помощью оптической спектроскопии поглощения в ультрафиолетовом-видимом-инфракрасном диапазонах — длины волн от 300 до 1500 нм [68]. Спектр пропускания для случая нормального падения света на образец приведён на рисунке 1.7. Отчётливо видна фотонная запрещённая зона приблизительно при Л ~1020 им с шириной ДЛ = 90 нм и глубиной порядка 25%. Небольшие осцилляции, так называемые осцилляции Фабри-Перро, наблюдаемые в длинноволновой области (отмечены стрелками) связаны с интерференцией лучей отражённых от нижней и верхней поверхностей плёнки. Наличие таких осцилляций в спектре пропускания свидетельствует о том, что толщина изучаемой плёнки одинакова по крайней мере на площади облучаемой области (примерно 10 мм2).
По положению фотонных запрещённых зон можно рассчитать периодичность структуры, зная коэффициенты преломления 2-х сред образующих фотонный кристалл. Например, оценим диаметр полистерольных микросфер, учитывая, что запрещённая зона наблюдается на длине волны А=1007 нм. Для начала необходимо оценить эффективный коэффициент преломления среды: