Электрические и магнитные свойства многослойных наноструктур [Co45Fe45Zr10/α-Si:H]n и [(Co45Fe45Zr10)35(Al2On)65/α-Si:H]n

• Автор: Королёв, Константин Геннадьевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 118 с. : ил.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Гетерогенные наносистемы

1.1.1. Структура нанокомпозитов металл—диэлектрик

1.1.2. Структура многослойных наносистем

1.2. Электрические свойства гетерогенных наносистем

1.2.1. Механизм активированного туннелирования электронов

1.2.2. Механизм прыжковой проводимости (модель Мотта)

1.2.3. Механизм неупругого резонансного туннелирования

1.3. Магнитные свойства гетерогенных наносистем

1.3.1. Магнитные свойства нанокомпозитов металлдиэлектрик

1.3.2. Магнитные свойства многослойных наносистем

1.4. Выводы, цели и задачи диссертации
2. ОБРАЗЦЫ И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1. Получение образцов многослойных наноструктур
2.2. Измерительный комплекс для исследований электрических и магнитных свойств тонкопленочных образцов
2.3. Измерение низкотемпературных зависимостей
электрического сопротивления в диапазоне 80-300 К
2.4. Измерение магниторезистивного эффекта
2.5. Измерение намагниченности
2.6. Измерение комплексной магнитной проницаемости
3. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МНОГОСЛОЙНЫХ НАНОСИСТЕМ
[Со 45 Ее 45 ггк Iа -57 : Н]„
3.1. Температурные зависимости в интервале 80-300 К
электрического сопротивления многослойных структур
[Со45Ее452гІ0 /а-Бі:Я]54 перпендикулярно плоскости пленки с толщиной слоев более 10 нм
3.2. Температурные зависимости в интервале 80-300 К электрического сопротивления многослойных структур [Со4; /■ е457г101а- Бі: Н]т перпендикулярно плоскости пленки
с толщиной слоев менее 10 нм
3.3. Выводы к главе
4. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА МНОГОСЛОЙНЫХ
НАНОСИСТЕМ [(Со45Ре45гі'ю)]5(А120ІІ)65 /а-5/: Я]30
4.1. Зависимость удельного электрического сопротивления многослойных структур композит—полупроводник от
толщины полупроводниковой прослойки
4.2. Температурные зависимости электрического сопротивления многослойной структуры композит-полупроводник в
интервале 80-300 К
4.3. Магниторезистивный эффект в многослойных структурах
[(Со45Реі5ггІ0)35(А/2ОІ7)65/а-Бі: Я]30
4.4. Высокочастотные магнитные свойства многослойной
структуры [(Со45Ес452г10)35 (Л/2Оп)65 /а — Бі : Н]30
4.5. Влияние термической обработки на электрическое сопротивление и комплексную магнитную проницаемость многослойной структуры [(Со45Ее452г|0)35(ЖО„)65/а -5/: Я]30
4.6. Выводы по главе
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Актуальность темы
В последнее время искусственно созданные наномультислойные структуры - многослойные магнитные пленки металл - полупроводник (диэлектрик) с толщинами слоев нанометрового диапазона представляют большой интерес, как для фундаментальной физики, так и для различных применений. Практический интерес связан с обнаруженным в них достаточно сильным обменным взаимодействием между металлическими слоями, которое изменяется от ферромагнитного к антиферромагнитному при изменении толщины прослойки, и открытию в них гигантского магнитосолротивления. Научный интерес к мультислойным структурам обусловлен тем, что уменьшение размеров функциональных устройств современной электроники привело к ряду проблем, которые связаны не только с технологическими ограничениями, но и с тем, что при этом «включаются» новые физические явления, характерные для на-номира. В частности, малый размер слоев в таких системах приводит к квантовым эффектам в транспортных явлениях (проводимости, эффекте Холла, термоэдс, магнитосопротивлении).
В настоящее время актуальной научной проблемой является разработка на основе существующих технологий новых методик получения наноматериалов с новым составом и функциональными характеристиками, установление новых физических закономерностей и построение новых физических моделей для их адекватного описания. В связи с этим не вызывает сомнений актуальность исследований, направленных на установление более глубокого понимания физических механизмов переноса носителей заряда в многослойных наносистемах металл-полупроводник.
Тема данной диссертации соответствует «Перечню приоритетных направлений фундаментальных исследований», утвержденных Президиумом РАН (раздел 1.2- «Физика конденсированного состояния вещества», подраздел 1.2.5 - «Физика твердотельных наноструктур, мезоскопика»). Диссертационная ра-

полю в обратном направлении особенность при значении поля Я, не проявляется. Поскольку в данной геометрии эксперимента намагниченность должна лежать в плоскости пленки, кривая 1 может реализовываться в случае, если присутствует магнитная кристаллографическая анизотропия, которая конкурирует с анизотропией формы. Такое поведение при рассмотрении в рамках модели двухподрешоточного антиферромагнетика возможно в случаях, либо когда ось анизотропии перпендикулярна плоскости пленки, либо при наличии внутриплоскостной анизотропии. Тогда поле Я, можно рассматривать как поле спин-флопа, а поведение Н2 - как после схлопывания подре-шеток. Обратный ход намагниченности можно интерпретировать как индуцированный магнитным полем ферромагнетизм или как индуцирование магнитным полем метастабильного состояния, когда для проявления магнитной анизотропии необходимо преодолеть некоторый энергетический барьер.
Рис. 1.16 - Температурные зависимости изменения намагниченности на единицу площади <5ст(7’,*я) = о-(7’,0)-о-(Т,*л.) при разных толщинах кремниевой прослойки: кривая 1 - при = 0.5 нм, кривая 2 - при гя = 1 нм, кривая 3 - при = 2 нм, кривая 4 - при = 3 нм
Для объяснения низкотемпературных результатов по намагниченности пленок Те/А/Те авторы рассуждают о возможности образования переходной области типа силицид металл-кремний [86] на границе металл-полупроводник. По данным [87], соединение ТеЯ является почти ферромаг-