Исследование структуры и свойств эпитаксиальных слоев феррошпинелей с S-образной вольтамперной характеристикой

• Автор: Меркулов, Денис Иювинальевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Астрахань
• Количество страниц: 125 с. : ил.

1. Современные представления о структуре, нестехиометрии и

свойствах оксидных феррошпинелей

1.1. Структура ферритов - шпинелей

1.1.1 Общие положения

1.1.2 Эпитаксиальные структуры ферритов - шпинелей

1.2 Отклонение от стехиометрии по кислороду в твердых ферритообразующих растворах

1.3 Виды и природа нелинейных вольтамперных характеристик

2. Синтез феррошпинельных пленок и методы их исследования

2.1 Приготовление эпитаксиальных пленок на основе никелевого феррита

2.1.1. Метод получения эпитаксиальных пленок из газовой фазы

2.1.2. Описание установки эпитаксиального выращивания пленок феррошпинелей

2.2 Рентгеноструктурный анализ
2.3 Ядерная гамма-резонансная спектроскопия
2.4 Рентгеноспектральный микроанализ
2.5 Ферромагнитный резонанс
2.6 Измерение намагниченности
2.7 Вольтамперометрия
3. Условия синтеза, структурные неоднородности и свойства эпитаксиальных слоев феррошпинелей
3.1 Закономерности формирования электрических свойств эпитаксиальных слоев феррошпинелей при различных условиях

синтеза
3.2 Связь спектров ФМР с неоднородностями кристаллической структуры пленок
3.3 Корреляции параметров спектров ФМР и ЯГР
3.4 Природа статической и импульсной 8-образных вольтамперных
характеристик эпитаксиальных феррошпинельных слоев
4. Физические свойства феррошпинельных слоев в зависимости от
степени окисления. Генерация колебаний при переключении шпинельных пленок
4.1 Влияние окислительного процесса на электромагнитные свойства пленок
4.2 Использование шпинельных пленок в качестве активного элемента генератора колебаний
Заключение
Литература
Приложения

Темпы прогресса многих отраслей науки и техники непосредственно связаны с достижениями в создании новых материалов, в том числе, для перспективных приборов и устройств магнитной и спиновой электроники. Разработки устройств на новых физических принципах функционирования, дальнейшее повышение степени их интеграции и быстродействия требуют наличия материалов с необходимым сочетанием различных свойств (магнитных, электрических, оптических и т.д.), позволяющих создавать элементы электронных схем с характерными размерами микро- и нанометрового диапазонов. Возможность получения пленок оксидных ферримагнетиков, в частности, феррошпинелей, с нелинейными электрическими характеристиками позволяет считать их перспективными для применения в магнитополупроводниковых устройствах.
Монокристаллические феррошпинельные пленки привлекают внимание исследователей не только в связи с перспективами их технического использования, но и как интересные модельные объекты для изучения влияния отклонений от стехиометрии, разупорядочения и микронеоднородностей на магнитные и электрические характеристики твердых тел, воздействия на них процессов окисления, восстановления, термообработки и др.
Хотя природа проводимости феррошпинелей и других оксидов переходных металлов в целом установлена, применительно к эпитаксиальным шпинельным пленкам связь нелинейных эффектов с реальной структурой последних во взаимосвязи с условиями синтеза изучена недостаточно.

На поверхности подложки, где температура ниже исходного феррита, протекает обратная реакция, которую можно записать:
Ме0 + Ре203кп
МеС12(„, + 2РеС13(т, +4Н20(ш, -> Г2_г2.+8НС1,„)
МеРе204
При синтезе эпитаксиальных пленок феррошпинелей необходимо учитывать особенность данных соединений, представляющих собой фазы переменного состава. Ферриты даже при одном и том же составе могут обладать совершенно различными физическими свойствами, поскольку, оставаясь в рамках кристаллической решетки одного типа, атомы в этих соединениях могут по-разному занимать узлы и междоузлия, образуя конкретные реальные структуры.
Основные положения кристаллохимии соединений переменного состава играют важную роль в физике тонких пленок феррошпинелей, выращенных на немагнитном монокристалле. Действительно, в случае синтеза тонкой эпитаксиальной пленки на подложке, не соответствующей идеальной кристаллической структуре формируемого слоя, условия образования пленочного монокристалла следует считать аномальными в сравнении с условиями синтеза массивного монокристалла. Под влиянием кристалла подложки, в кристаллической структуре тонкой эпитаксиальной пленки следует ожидать изменения тех параметров, характеризующих ее как фазу переменного состава, посредством которых достигается идеальное или максимально близкое к идеальному соответствие кристаллических структур пленки и подложки на стадии образования пленочного монокристалла.
Тот факт, что пленки ЙЙРегСД получаются однородными, можно объяснить большой величиной изобарного потенциала образования феррита из окислов.