Электроперенос и магнитотранспортные свойства гранулированных нанокомпозитов (Co41Fe39B20)x(SiOn)100-x и Cox(LiNbOn)100-x в сильных электрических полях

• Автор: Копытин, Михаил Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 162 с. : ил.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Структурные особенности гранулированных нанокомпозитов

1.1.1 Гранулированные нанокомпозиты металл-диэлектрик

1.1.2 Методы получения

1.1.3 Структурные особенности

1.2. Электрические свойства

1.2.1. Модель проводимости Шенга и Абелеса

1.2.2. Режим сильного поля в модели Шенга и Абелеса

1.2.3. Модель проводимости Мотта

1.2.4. Локализованные состояния в модели Луцева

1.3. Влияние отжигов на электрические и магнитотранспортные свойства

1.4. Явления переноса в сильных электрических полях
1.5. Выводы, цели и задачи диссертации
2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1. Измерительный комплекс для исследований электрических и магнитотранспортных свойств
2.2. Описание программы для работы с измерительным комплексом
2.3. Получение образцов и достижение высокополевых режимов
2.4. Измерение ВАХ
2.5. Низкотемпературные зависимости электросопротивления
2.6. Измерение магнитосопротивления
2.7. Высокотемпературные зависимости электросопротивления
2.8. Измерение намагниченности (вибрационный магнетометр)

3. ВЛИЯНИЕ СИЛЬНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ НА ЭЛЕКТРОПЕРЕНОС В ГРАНУЛИРОВАННЫХ НАНОКОМПОЗИТАХ (С041рез9В2о)х(5Юп)юО-х 93 ЗЛ. Вольт-амперные характеристики гранулированных нанокомпозитов
металл-диэлектрик, их особенности, обратимые и необратимые процессы изменения электросопротивления
ЗЛ Л Временные зависимости электрического сопротивления нанокомпозитов
ЗЛ.2 Нелинейность ВАХ
ЗЛ.З Кластерные электронные состояния
3.2. Влияние сильного электрического поля на магнитосопротивление
3.3. Влияние отжига на электрическое сопротивление
3.4. Влияние отжига на магнитосопротивление
3.5. Влияние внешних воздействий на локализованные состояния в диэлектрической матрице
3.6. Влияние сильного электрического поля на намагниченность
3.7. Влияние воздействия сильного электрического поля на электрическую емкость
3.8. Релаксация электрической проводимости
4. ВЛИЯНИЕ МАТРИЦЫ НА ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ
ГРАНУЛИРОВАННЫХ НАНОКОМПОЗИТОВ К СИЛЬНЫМ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ПОЛЯМ
4.1. Гранулированные нанокомпозиты системы Со-ЫЫЬОп
4.2. Сравнительный анализ систем (Со.цЕез9В2о)х(8Юп+02)1оо-х и Сох(ШЬОп+02)юо-х
ОС! ЮВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Актуальность темы
Тонкопленочные гранулированные нанокомпозиты металл-диэлектрик представляют собой гетерогенные системы, состоящие из металлических гранул нанометрового размера, случайным образом распределенных в диэлектрической матрице. Эти структурные особенности обусловливают проявление ряда свойств и эффектов, которые в гомогенных системах выражены слабо или совершенно не наблюдаются: отрицательное (гигантское) магнито-сопротивление, аномальный эффект Керра, туннельный механизм электроне-реноса, высокий коэффициент поглощения электромагнитного излучения в СВЧ диапазоне и целый ряд других магнитных, электрических, оптических и магнитооптических свойств. Одним из важных аспектов изучения физических свойств этих материалов является исследование электропроводности, величина которой может изменяться на несколько порядков в зависимости от соотношения долей металлической и диэлектрической фаз.
Уникальность физических свойств гранулированных нанокомпозитов, их туннельная, спин-зависимая проводимость делает эти материалы привлекательными не только для фундаментальных исследований, но и для применения в микроэлектронике и спинтронике. Поскольку нанокомпозиты получают различными методами осаждения из газовой фазы, они имеют вид тонких пленок (обычно толщиной от 2 до 10 микрон). При приложении к таким композитам напряжения величиной порядка единиц вольт весьма высока вероятность того, что в объеме материала будет реализован режим сильного электрического поля, когда энергия поля становится по порядку величины равной или больше тепловой энергии при данной температуре. Для такого режима протекания тока характерны отклонения от закона Ома, что наблюдалось в ранее проводимых исследованиях. Однако до сих пор остается открытым вопрос о механизмах воздействия сильного электрического поля на такие свойства гранулированных нанокомпозитов, как магнитосопротивлеВ гранулированной структуре ниже перколяционного порога общая проводимость структуры а определяется туннельной проводимостью между гранулами или, если [ранулы образуют ограниченные проводящие кластеры, проводимостью кластеров и проводимостью между кластерами ё&г>. Поскольку проводимость кластеров значительно выше туннельной проводимости, в нервом приближении будем считать, что проводимость а гранулированной структуры в температурном интервале [Тп, Тп,] имеет степенную зависимость от температуры, которая определяется с п = <п> (усредненному по всей структуре числу локализованных состояний в туннельных каналах между гранулами). Аппроксимируя экспериментальные температурные зависимости проводимости, построенные в координатах 1п(ст0/а) =/[1п(То/Т)] (ао - проводимосьт при температуре Т0) степенными зависимостями со степенью у и учитывая (1.25), можем определить среднее число локализованных состояний <«>, которые принимают участие в электронном транспорте в гранулированной структуре при данной температуре
<п>=]^- + {у2 + 2у + 9)щ (1.30)
Такая методика для нахождения <п> была применена для тонкопленочных гранулированных нанокомпозитов (СокбМЬюТагХ^ЮгЭюо х (рис. 1.20) [53]. Видно, что <п> достаточно быстро увеличивается с уменьшением концентрации х. Итак, мы видим, что температурная зависимость электрического сопротивления может описываться для различных систем «законом 1/2», или «законом 1/4». Это значит, что для определенной системы какой-либо из этих механизмов является [[реобладающим. Более того, Мотт в работе [51] упоминает, что иногда в одной и той же системе гранулированного нанокомпозита температурная зависимость может описываться и «закон 1/2», и «закон 1/4» для различных температурных диапазонов, в зависимости от того, какой механизм проводимости является преобладающим в данном температурном интервале. Это наблюдали и авторы работы [58]. Далее будет