Исследование поверхностей переходных металлов методом электронной оже-спектроскопии с разрешением по спину

• Автор: Камочкин, Алексей Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 109 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Поляризованные электроны

1.2 Вторично-электронная спектроскопия

1.3 Электронная оже-спектроскопия (ЭОС)

1.4 Исследования 22 ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА И

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ 3

2.1 Экспериментальное оборудование

2.2 Методика проведения экспериментов 51 ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛЯРИЗАЦИИ ОЖЕ-ЭЛЕКТРОНОВ
МОНОКРИСТАЛЛА Ее№3 (110)
3.1 Экспериментальные результаты исследования поляризации оже-электронов
Ее и №, входящих в состав сплава Ее№з
3.2 Обработка экспериментальных результатов на основе расчетных
плотностей электронных состояний.
3.3 Температурные зависимости поляризации оже-электронов
А 3.4 Модель поведения намагниченности поверхности (110) Ее№з
в широком диапазоне температур
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ НАМАГНИЧЕННОСТИ ТОНКИХ ПЛЕНОК
ВАНАДИЯ, НАПЫЛЕННЫХ НА ФЕРРОМАГНИТНУЮ ПОДЛОЖКУ.
4.1 Экспериментальные результаты
4.2 Анализ экспериментальных данных. Намагниченность V и Ье в области интерфейса
ГЛАВА 5. НОВЫЙ КОМПАКТНЫЙ 40 кВ ДЕТЕКТОР МОТТА
5.1 Введение
5.2 Конструкция прибора
5.3 Испытания детектора Мотта
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы.
Прогресс технологий создания низкоразмерных магнитных систем, открытие в них новых фундаментальных явлений, важных для понимания самой природы магнетизма, а также перспективы использования наноструктур в новейших приборах и устройствах, в том числе при разработке современных компьютеров, определяют постоянно растущий интерес к этой области физики. Антиферромагнитное межслойное взаимодействие, гигантское магнетосопротивление, открытые в металлических магнитных сверхрешетках, не только заложили новое направление физики магнитных явлений, но также привели к качественному усовершенствованию памяти компьютеров и появлению нового поколения сенсорных устройств. Во многих новейших электронных устройствах используется спиновая степень свободы заряженных частиц. В научной литературе даже появился специальный термин «спинтроника». Поэтому изучение свойств пучков поляризованных по спину электронов приобретает огромное значение.
Интерес к исследованиям взаимодействия поляризованных электронов с твердым телом обусловлен еще и тем, что они позволяют получать уникальную информацию о магнитной структуре поверхности металлов, сплавов, тонких пленок. Спин-поляризационная электронная оже-спектроскопия (СПЭОС) дает возможность изучать магнитную структуру каждой из компонент, входящих в сложную магнитную систему отдельно и, таким образом, является одной из наиболее мощных инструментов изучения низкоразмерного магнетизма.
Данная работа посвящена исследованию намагниченности подрешеток Ре и N1, входящих в состав монокристалла Ре№з (110), исследованию намагниченности тонких пленок немагнитного ванадия, напыленного на магнитную подложку, а также развитию методов спин-поляризационных экспериментов на базе нового 40 кВ моттовского детектора.
Целями работы являются: 1) Экспериментальное исследование намагниченности
поверхности монокристалла Ре№з (110) в широком диапазоне температур, а так же тонких пленок ванадия, напыленных на магнитную подложку; 2) Отработка методики спин-поляризационного эксперимента с использованием нового 40 кВ детектора Мотта. В связи с этим, в данной работе необходимо было решить следующие задачи:
1. Создать спектрометр, позволяющий проводить исследования методом СПЭОС.
2. Исследовать спиновую поляризацию в широком диапазоне температур оже-электропов железа и никеля, входящих в состав монокристалла Ре№3.
3. Создать модели, позволяющие оценивать локальную намагниченность поверхностных подрешеток на основе данных о поляризации оже-пиков и описать температурную зависимость намагниченности поверхности.

4. Исследовать поляризацию оже-электронов пленок ванадия различной толщины, напыленных на магнитную подложку.
5. Разработать и изготовить новый компактный классический 40 кВ моттовский поляриметр.
• Научная новизна работы состоит в том, что впервые:
- Разработана методика оже-электронного эксперимента с разрешением по спину при установке энергоанализатора непосредственно на входе моттовского детектора без электроннооптической системы.
- Методом СПЭОС исследована локальная намагниченность поверхностных подрешеток железа и никеля, входящих в состав монокристалла Ре№з
- Предложена модель оценки локальной намагниченности поверхностных подрешеток по данным спин-разрешенных оже-спектров.
- Экспериментально установлено, что при температурах, близких к температуре Кюри и в слабых магнитных полях как Ре, так и N1 на поверхности монокристалла Ре№з (110) антиферромагнитным образом упорядочены относительно объема. Однако, при увеличении внешнего магнитного поля намагниченность на поверхности устанавливается вдоль поля.
- Исследована локальная намагниченность ванадия и железа при напылении тонких пленок ванадия на поверхность монокристалла Ре№3.
- Установлено, что при толщинах пленок ванадия ~2 монослоя атомы ванадия ^ упорядочены антиферромагнитным образом относительно подложки. Направление этого
упорядочивания сохраняется при переходе к более толстым пленкам.
- Предложена методика спин-поляризационного эксперимента с использованием нового 40 кВ детектора Мотта.
Практическое значение работы.
1. Создана экспериментальная установка, которая проводить исследования поверхностей твердых тел методом СПЭОС. Установка оснащена специально разработанным спектрометром, состоящим из энергоанализатора электронов и 60 кВ детектора Мотта.
2. Создан высокоэффективный компактный 40 кВ анализатор спиновой поляризации электронов по схеме классического моттовского детектора. Поляриметр обладает высокой стабильностью измеряемой асимметрии рассеяния как во времени, так и по отношению к положению входного анализируемого электронного пучка и позволяет проводить спин-поляризационные измерения в условиях сверхвысокого вакуума.
3. Предложенная методика спин-поляризационного эксперимента с применением нового ^ 40 кВ детектора Мотта может быть использована в аналогичных высоковольтных детекторах
спиновой поляризации электронов без задерживающего поля.
Effective Polarization Intensity Arbitrary

Kinetic Energy (eV)
Рис. 1.8. На левом рисунке - (а) Число электронов, зарегистрированных в четырех каналах детектора Мотта после вычитания фона. Образец -поликристаллическое железо. (Ь) Эффективная поляризация электронов с этого же образца. Спектры получены в работе [30]. Для сравнения приведен спектр из работы [16] (с) Эффективная поляризация электронов для
поликристаллического и монокристаллического (100) железа.
На правом рисунке - (а) Число электронов, зарегистрированных в четырех каналах детектора Мотта после вычитания фона. Образец поликристаллический никель. (Ь) Эффективная поляризация электронов с этого • же образца. Спектры получены в работе [30].