Магнитные и магниторезистивные свойства гранулированных нанокомпозитов Co41 Fe39 B20-Al2 O3 , Co41 Fe39 B20-SiO2 и Co86 Ta12 Nb2-SiO2

• Автор: Слюсарев, Виталий Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 140 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Методы получения гранулированных композитов

1.2 Структура гранулированных композитов

1.3 Магнитные свойства гранулированных композитов металл-диэлектрик

1.4 Электрические свойства гранулированных композитов металл-диэлектрик

1.5 Магниторезистивные свойства гранулированных композитов металл-диэлектрик

2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

2.1 Получение аморфных гранулированных композитов металл-диэлектрик и подготовка образцов
2.2 Методика измерения магниторезистивных и
электрических свойств гранулированных композитов
2.3 Методика измерения намагниченности композитов
2.4 Методика проведения изотермических отжигов композитов
2.5 Измерение состава сплавов методом электронно-зондового рентгеноспектрального микроанализа
2.6 Анализ структуры образцов
3. МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ГРАНУЛИРОВАННЫХ КОМПОЗИТОВ Со^БеззВго-А^Оз, Со4]Еез9В2о-8Ю2 и Сод^ТЭ]2X4)2-8
3.1. Структура исследуемых гранулированных композитов
в исходном состоянии
3.2. Магнитные свойства исследуемых гранулированных композитов
в исходном состоянии
3.3. Влияние отжигов на структуру исследуемых

гранулированных композитов
3.4. Влияние отжигов на магнитные свойства исследуемых
гранулированных композитов
4. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГРАНУЛИРОВАННЫХ
КОМПОЗИТОВ Со.-)| РсздВзо-АЬОз, СозТезуВзу-З!О2 и Со^бТа^ЕЛ^-ЗЮг .
4.1. Электрические свойства исследуемых гранулированных композитов в исходном состоянии
4.2. Влияние отжигов на электрические свойства исследуемых гранулированных композитов
5. МАГНИТОРЕЗИСТИВНЫЙ ЭФФЕКТ В ГРАНУЛИРОВАННЫХ
КОМПОЗИТАХ Со41Гез9В2о-А12Оз, Ом^Вго-вЮг и Со86Та12№2-8Ю2
5.1. Магниторезистивный эффект в исследуемых гранулированных композитах в исходном состоянии
5.2. Влияние магнитострикции металлических гранул на величину магниторезистивного эффекта в гранулированных композитах
5.3. Влияние отжигов на магниторезистивный эффект в исследуемых гранулированных композитах
5.4. Магниторезистивный эффект при охлаждении исследуемых гранулированных композитов металл-диэлектрик
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы
В настоящее время большой научный и практический интерес специалистов в области физики конденсированного состояния и перспективных технологий вызывает синтез и исследование физических свойств материалов состоящих из металлических наногранул, распределенных в диэлектрической матрице. Научный интерес к нанокомпозитам обусловлен уникальной структурой таких материалов - в сплошной среде сосуществуют две совершенно различные фазы (металл и диэлектрик), причем, если доля фазы составляет менее 50-60 ат.%, она существует в композите в виде отдельных частиц на-нометрового размера. Такой маленький размер частиц (например, металлических гранул) приводит к появлению у композитов уникальных магнитных, электрических, магниторезистивных и других свойств, которые до сих пор не получили достаточно убедительной физической трактовки.
Практический интерес к гранулированным нанокомпозитам, содержащим ферромагнитную металлическую фазу, обусловлен наличием в них гигантского магнитосопротивления. Поэтому, как сами материалы, так и механизмы, ответственные за появление магнитосопротивления, активно исследуются в настоящее время. Наиболее традиционные направления использования материалов, обладающих магнитосопротивлением, это изготовление высокочувствительных магнитных головок для считывания информации, создание носителей информации с высокой плотностью записи, производство сверхчувствительных датчиков магнитного поля, температуры и т.д. На основе гранулированных композитов разрабатываются новые элементы принципиально нового направления микроэлектриники - спинтроники, в которой разделение носителей заряда осуществляется не по знаку заряда, а по ориентации спина. Вместе с тем, все исследованные ранее композиты характеризовались простым составом металлической фазы (как правило, гранулы формировались из одного элемента Со, йе, №). Данное обстоятельство значительно ограничивает возможности влияния на свойства композита в целом

где кв - константа Больцмана, а Т - температура. Кулоновская энергия гранулы принимается равной
F - g2
с в D2(/ 2 + s 1 D)’ (1>7)
где € - диэлектрическая проницаемость диэлектрика, D - диаметр гранулы. Далее постулировалось [11], что все гранулы являются сферическими и, что минимальное расстояние между гранулами пропорционально диаметру гранул, т.е. s/D = const, для данного соотношения металлической и диэлектрической фаз.
Учет этих двух процессов (туннелирование электронов между гранулами и необходимость приобретения электроном некоторой энергии Е > Ес) позволил получить следующее аналитическое выражение для проводимости (о):
а = <т0 {ехр(-2д/С/ кЕТ)} (1.8)

С = (2л / к)(2тф)112 sE (1.9)
и названа энергией активации туннелирования [11]. Выражение (1.8) обычно используется в несколько ином виде, более удобном для интерпретации экспериментальных данных (1.10) [6]:
logp = 2(C/кв)1ПгГиг + const (1.10)
Следует отметить, что такой вид пропорциональности между логарифмом сопротивления и температурой logp ~ Т,/2 действительно обнаруживается в композитах типа Co-Al-O [6, 14] и Co-Si02 [17], подтверждая правильность и адекватность модели туннелирования. Следует добавить, что данная модель электропереноса является общепринятой для объяснения экспериментально полученных результатов при исследовании электропроводности композитов. Кроме того данная модель электропереноса позволяет объяснять