Свойства металлических ультрадисперсных сред и гетероструктур, полученных лазерным напылением

• Автор: Епихин, Вячеслав Михайлович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 135 c. : ил

ГЛАВА I. Ультрадисперсные металлические среды и метод ЯГР

1.1. Явление суперпарамагнетизма малых частиц

1.2. Проблема исследования поляризации электронов проводимости в ферромагнитных металлах

1.3. Переходная область в контакте разнородных металлов

1.4. Исследование динамических свойств кристаллической решетки микрокристаллов и тонких слоев

Глава II. Методика и техника эксперимента

2.1. Требования к параметрам образцов

2.2. Термическое• напыление в гелиевом криостате

2.3. Методика напыления тонких пленок с помощью лазерного испарения

2.3.1. Выбор режимов работы лазеров

2.3.2. Напылительная установка

2.4. Измерение толщины пленок
2.5. Методы контроля свойств образцов
2.6. Техника мёссбауэровских измерений
2.7. Техника низкотемпературных исследований
ГЛАВА III. Исследование особенностей методики напыления металлических ультрадисперсных сред и гетероструктур
с помощью лазерного излучения
3.1. Оптимальные режимы испарения
3.2. Вакуумные условия при напылении
3.3. Механизм образования мелкодисперсной фазы при лазерном напылении железа

3.4. Особенности лазерной методики при напылении
сэндвичей
ГЛАВА ІУ. Исследование влияния межфазной границы в ультрадисперсних средах на их магнитные, структурные и динамические свойства
4.1. Суперпарамагнитные и упругие свойства ультрадисперсного железа
4.2. Исследование проникновения поляризации электронов проводимости через границу контакта магнитной
(Ре , Со 9 N1 , Сг , вс! 9Ву ) и немагнитной (Зп ) пленок
4.3. Исследование межфазной границы в области контакта разнородных металлов
4.4. Исследование динамических свойств кристаллической решетки ультратонких пленок олова
4.4.1. Зависимость вероятности эффекта Мёссбауэра и температуры Дебая от толщины слоев и материала подложек
4.4.2. Анализ возможных механизмов изменения вероятности эффекта Мёссбауэра в ультратонких
пленках
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
Список цитированной литературы

В последние два десятилетия продолжает расти интерес к ультра-дисперсным металлическим средам (УДС) - ансамблям частиц, имеющих хотя бы в одном измерении размеры порядка I - 100 нм /1-4/. В частности, к УДС относятся тонкие пленки. Такие объекты представляют особую переходную форму состояния вещества между ассоциациями отдельных атомов и макроскопическим твердым телом, и их исследования позволят выяснить ряд фундаментальных вопросов о границах применимости различных концепций, развитых для массивных тел. При уменьшении размеров кристалла до некоторых характерных для того или иного физического явления масштабов проявляются размерные эффекты. Увеличение относительного количества поверхностных атомов оказывает влияние на решеточную и электронную подсистемы, изменяя спектры элементарных возбуждений, структурные, электрические, магнитные и другие характеристики. Уникальные физические свойства материалов в диспергированных фазах открывают широкие перспективы разнообразных технических применений.
Одним из мощных методов изучения УДС является ядерная гамма-резонансная спектроскопия (ЯГРС), основанная на эффекте Мёссбауэра (ЭМ) /5/. Чрезвычайно высокое энергетическое разрешение ЯГРС позволяет наблюдать сверхтонкую структуру ядерных энергетических уровней, связанную с магнитным дипольным и электрическим квадру-польным взаимодействиями, по характеру расщепления мёссбауэров-ских спектров. Положение резонансных линий дает информацию о ку-лоновском взаимодействии ядра с окружающими его электронами. Измерение интенсивности резонансных пиков позволяет изучать фо-нонный спектр кристалла. Динамика спиновой системы, связанная с процессами магнитной релаксации, также существенно отражается на форме ЯГР - спектров.

Для точных измерений ЭМ в геометрии поглощения необходимо иметь поглотитель с толщиной несколько микрон по мёссбауэровскому изотопу. Поэтому поглотитель должен состоять из большого количества пленок олова.
Образец, получаемый после напыления, представлял собой одиночную пленку или сэндвич, состоящий из чередующихся пленок олова с соответствующим металлом. Число пленок олова составляло обычно 8 + 10. Для изготовления поглотителя, полученный образец разрезался на —30 частей с размерами 4,5 х 4,5 мм, которые складывались стопой и вставлялись в свинцовый коллиматор. В случае одиночной пленки для набора необходимой толщины поглотителя напылялось 2-3 идентичных образца.
Измерение некоторых резонансных спектров проводилось во внешних магнитных полях напряженностью до 14 кэ.
На рис.12 приведена схема установки, которая была использована для таких исследований при температурах поглотителя 78° К и 300° К. Поглотитель, укрепленный на хладопроводе азотного криостата, помещался между полюсами электромагнита, расстояние между которыми составляло 20 мм.
Максимальное магнитное поле в месте расположения поглотителя составляло 14 кэ, при этом через обмотки протекал ток 45(2 ,
Для предотвращения перегрева обмоток использовалось водяное охлаждение. Неоднородность поля по образцу не превышала 2 %. Стабильность величины поля в процессе измерения спектров составляла +4 %. Измерение поля проводилось с помощью прибора ИМИ - 3.
При работе с внешним магнитным полем необходимо экранировать от поля источник, ФЭУ и систему движения. В качестве защиты было использовано листовое трансформаторное железо. Эффективность изготовленной защиты источника оценивалась путем измерения величины поля в месте расположения источника с помощью прибора ИМИ-3. Измерения показали, что напряженность магнитного поля на источни-