Электроперенос и магнитные свойства аморфных наногранулированных композитов металл-диэлектрик

• Автор: Стогней, Олег Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 290 с. : ил.

1. ПОЛУЧЕНИЕ ОБЪЕКТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ, ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДИКИ, АТТЕСТАЦИЯ ОБРАЗЦОВ

1.1. Получение аморфных наногранулированных композиционных материалов

1.1.1. Выбор систем для исследований

1.1.2. Методика получения и определение состава аморфных наногранулированных композиционных материалов

1.2. Методы исследования гранулированных композиционных материалов

1.3. Структура гранулированных композитов в исходном состоянии

1.4. Температурная зависимость электросопротивления аморфных гранулированных композитов при нагреве

1.5. Структурные изменения в аморфных гранулированных композитах при нагреве

Выводы к главе

2. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НАНОГРАНУЛИРОВАННЫХ КОМПОЗИТОВ МЕТАЛЛ-ДИЭЛЕКТРИК

2.1. Механизмы электропереноса в наногранулированных композиционных материалах металл-диэлектрик
2.2. Концентрационная зависимость удельного электрического сопротивления аморфных наногранулированных композитов металл-диэлектрик: (Со4|Рез9В20, СозбМЬпТаг, Со45Ре452гю) - (БЮ,,, АЬОп)
2.3. Особенности температурной зависимости электросопротивления гранулированных композитов (Со4,ЕезсВгоЦБЮп)юо» (Со^Ь^ТагЦБЮп)
(Со45Ге452г,0)х(810п)1оо.х в интервале 20 - 300 К
2.3.1. Отклонение экспериментальных данных от модели Шенга -Абелеса для туннельной проводимости в наногранулированных композитах

2.3.2. Модель электронного транспорта через локализованные состояния диэлектрической матрицы гранулированных композитов
2.3.3. Определение среднего числа локализованных состояний, участвующих в электропереносе в наногранулированных композитах ((Ъ^ез^МЗОДоо*, (Сод^еэдВгоХСА^Оп)!«^ и (СоввТа^!^)^^)!^
2.4. Влияние изотермических отжигов на электрические свойства аморфных гранулированных композитов в системах (Со^РездВэд, СозбМэпТаг, Со45Ре452гю) - (8Ю„, А12Оп)
2.4.1. Изменение удельного электросопротивления композитов, влияние материала диэлектрической матрицы
2.4.2. Изменение среднего числа локализованных состояний в диэлектрической матрице композитов в зависимости от материала диэлектрика
2.4.3. Определение положения порога перколяции в гранулированных композитах металл-диэлектрик
2.5. Особенности электронного транспорта в гранулированных композитах (Со41рез9В2о)х(8Юп),оо.х в области низких температур (2,5 - 20 К)
2.5.1. Вольт-амперные характеристики наногранулированных композитов металл-диэлектрик. Полевой режим активации носителей заряда
2.5.2. Влияние режимов измерения на температурные зависимости электросопротивления аморфных наногранулированных композитов
Выводы к главе
3. МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА АМОРФНЫХ ГРАНУЛИРОВАННЫХ КОМПОЗИТОВ МЕТАЛЛ-ДИЭЛЕКТРИК
3.1. Основные особенности магнитных свойств наночастиц, сформированных из ферромагнитных элементов. Суперпарамагнетизм
3.2. Процессы намагничивания гранулированных композитов
(С-ОябТа12Мэ2)х(8Юп)10о-х, (Со41рез9В20)х(8Юп)1оо-х и (СозГездВгоМАЬОДюо-х
3.2.1. Коэрцитивная сила аморфных сплавов Со41ре39В2о и Со86Мэ12Та2

3.2.2. Процессы перемагничивания аморфных гранулированных композитов (Co86Tai2Nb2)x(SiOn),oo-x, (Co4iFe39B2o)x(SiOn)10o-x и (Co4iFe39B20)x(Al2On)ioo-x при комнатной температуре
3.2.3. Влияние термического воздействия на магнитные свойства гранулированных композитов (Со^РездВгоМАЩфоо* (Co41Fe39B2o)x(SiOn)1oo.x
и (CoW)Tai2Nb2)x(SiOn)ioo-x при комнатной температуре
3.2.3.1. Изменение намагниченности композитов в результате изотермических отжигов
3.2.3.2. Изменение магнитной проницаемости композитов в результате изотермических отжигов
3.3. Магнитные свойства аморфных гранулированных композитов (Co4iFe39B2o)x(SiOn),oo-x и (CoX6Tai2Nb2)x(SiOn)IOo-x при низких температурах
3.3.1. Термомагнитный гистерезис аморфных гранулированных композитов (Co41Fe39B20)x(SiOnWx И (Co86Ta,2Nb2)x(SiOn)ioo_x
3.3.2. Магнитный гистерезис аморфных гранулированных композитов (Co4,Fe39B20)x(SiOn)joo-x и (Co86Ta,2Nb2)x(SiOn)ioo-x при низких температурах
3.3.3. Остаточная намагниченность и релаксация остаточной намагниченности аморфных гранулированных композитов (Co86Nbi2Ta2)x(SiQi)1oo.x и (Co4iFe39B2o)x(SiOn)io(>.x в области низких температур
3.3.3.1. Зависимость остаточной намагниченности композитов
от содержания металлической фазы
3.3.3.2. Влияние диполь-дипольного взаимодействия на значение остаточной намагниченности гранулированных композитов (Co4]Fe39B2o)x(SiOn)HX)-x и (Co86Nbi2Ta2)x(SiOn)i(jo_x
3.3.3.3. Магнитные свойства и релаксация остаточной намагниченности аморфных гомогенных сплавов ТЬхСгюо.х
Выводы к главе

р = р0(ехр(2^С/квт), С = {2л I И)(2тф)'12 яЕс
(2.4)
(2.5)
является энергией активации туннелирования [3,5]. Выражение (2.4) обычно используется в несколько ином виде [21], более удобном для интерпретации экспериментальных данных и позволяющем анализировать механизмы электропроводимости гранулированных композитов:
пр = 2{СIкв)х12Т~112 --const. (2.6)
Такой вид зависимости электросопротивления от температуры (1пр ~ Т,/2) действительно наблюдается в композитах, содержащих простую металлическую фазу (С0-А1-О [7,21,63] и Ре-БЮг [62,64]), подтверждая, с одной стороны, правильность и адекватность модели термоактивационного туннелирования и выполняя роль критерия для определения механизма электропроводимости, с другой стороны.
Несмотря на хорошее качественное описание температурной зависимости проводимости в рамках модели термоактивационного туннелирования, количественные оценки, полученные на основе модели, оказываются завышенными на несколько порядков относительно величин, определяемых экспериментально [21,62,64]. Поэтому предпринимались попытки построения более совершенных моделей, описывающих электрические свойства гранулированных композитов. В основе подходов лежат расчеты критических путей протекания электронов проводимости по случайной сети из активных резисторов, моделирующих гранулированную структуру [69] вблизи перколя-ционного перехода. Оценка средних значений Кулоновской энергии, расстояний между гранулами и их диаметрами (эти параметры рассматриваются независимо друг от друга), а также учет координационного числа (числа ближайших гранул, между которыми возможно туннелирование) позволяют получить более точное выражение для проводимости в гранулированных