Анизотропный рост кластеров магнитного силицида Fe3Si в кремнии : физическая модель и компьютерный эксперимент

• Автор: Балакирев, Никита Александрович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 128 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. НЕОБХОДИМЫЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ИОННОЙ ИМПЛАНТАЦИИ, МОДЕЛЯХ РОСТА ДВУМЕРНЫХ КЛАСТЕРОВ И МАГНИТНОМ РЕЗОНАНСЕ
1.1 Ионная имплантация
1.2 Модели, описывающие формирование двумерных кластеров..
1.3 Модель АОД с внешним воздействием па движение частиц..
1.4 Модель АОД, учитывающая наличие диполь-дипольного взаимодействия между диффундирующими частицами
1.5 Геометрические и фрактальные характеристики кластера..
1.6 Магнитные характеристики кластера. Магнитный резонанс.
ГЛАВА 2. РОСТ КВАЗИДВУМЕРНЫХ КЛАСТЕРОВ ВО ВНЕШНЕМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ. ЧИСЛЕННЫЙ РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИХ ЭВОЛЮЦИЮ КЛАСТЕРОВ
2.1 Случайное блуждание во внешнем магнитном поле
2.2 Метод «уравнения стационарной диффузии»
2.3 Эффективный радиус Л/00£ области учёта влияния магнитных взаимодействий на движение частиц
2.4 Одноцентровая, решёточная модель АОД в магнитном поле
2.5 Многоцентровая модель АОД в магнитном поле
2.6 Корреляционная функция и фрактальная размерность
Выводы к главе
ГЛАВА 3. МОДЕЛЬ ФОРМИРОВАНИЯ КВАЗИДВУМЕРНЫХ КЛАСТЕРОВ ЖЕЛЕЗО-ОБОГАЩЁННОГО МАГНИТНОГО СИЛИЦИДА Ее381 В РЕЗУЛЬТАТЕ ИМПЛАНТАЦИИ ИОНОВ Ее В КРЕМНИЙ
3.1 Состав поверхностного слоя кремния в условиях ионного синтеза. Предпосылки создания новой модели агрегации
3.2 Модель формирования кластеров железообогащённого магнитного
силицида
3.3 Эволюция кластеров в новой модели
Выводы к главе
ГЛАВА 4. СТАТИЧЕСКИЕ И ДИНАМИЧЕСКИЕ МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА СТРУКТУР, ПОЛУЧЕННЫХ ПРИ КОМПЬЮТЕРНОМ МОДЕЛИРОВАНИИ
4.1 Магнитная анизотропия кластера
4.2 Магнитный резонанс. Уравнение Блоха
4.3 Магнитный резонанс системы кластеров, расположенных в плоскости
4.4 Компьютерный расчёт сигнала магнитного
резонанса
Выводы к главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Благодарности
Публикации автора по теме диссертации
Список сокращений
Список использованной литературы

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования
Ионная имплантация является одним из наиболее эффективных и технологичных методов модификации поверхностных слоев полупроводников с целью достижения необходимых механических, проводящих или оптических характеристик. При высокодозной ионной имплантации в тонком слое на глубине среднего проективного пробега ионов Яр создаются весьма высокие концентрации примесных атомов, возникает значительное число нарушений решетки матрицы, реализуются существенно неравновесные температурные условия. Все это способствует формированию таких соединений, которые 'грудно получить в условиях, соответствующих внешним условиям эксперимента. Ионная имплантация с использованием масок, нанесенных на поверхность полупроводника, позволяет формировать сложные гетероструктуры, включающие в себя участки с различными проводимостями, оптическими и магнитными характеристиками.
Высокодозная ионная имплантация (метод ионного синтеза) широко используется для формирования тонких плёнок силицида железа на поверхности кремния [1 - 11]. При внедрении ионов железа в кремний формируются различные силициды Ре812, Ре81, Рсз5г Пленки силицидов используются как проводящие дорожки и низкоомные контакты в полупроводниковых интегральных схемах. Полупроводниковый силицид Ре812 нашел широкое применение в оптоэлектронике. Недавно, в работах [11] показано, что при высокодозной имплантации ионов Рс+ на поверхности кремния образуется пленка, состоящая из кластеров магнитного силицида Ре38г При проведении ионно-лучевого синтеза в присутствии внешнего магнитного поля синтезированная пленка Ре351 обладает ярко выраженной одноосной магнитной анизотропией в плоскости. Подобные пленки являются весьма перспективными материалами для разработки приборов полупроводниковой спиновой электроники. Одной из серьезных проблем в спинтронике является обеспечение

дМ - -
—— = -уМ х Н ,, + II (1.20)

Для записи релаксационного члена, описывающего диссипацию энергии, были предложены разные модели. Одна из них была принадлежит Л.Д.Ландау и Е.М.Лифшицу [79], другая — Ф.Блоху и Н. Бломбергеиу [80]. Для модели Ландау-Лифшица:
Ь-^Мх(МхЯ) (1.21)
М 1 ’
Для модели Блоха-Бломбергена:
-• М, z-M.-Mn
R = — £ 2- (1.22)
где X - безразмерный параметр, МL - поперечная к оси z составляющая вектора намагниченности М , М.-продольная составляющая вектора М, г, и т2— времена релаксации для продольной и поперечных составляющих намагниченности, соответственно.
Основываясь на решении уравнения (1.20) Ч.Киттель построил теорию ФМР в однодоменном, однородно намагниченном ферромагнетике. Эффективное поле I!e,f, действующее на вектор намагниченности помимо
внешнего постоянного магнитного поля Н0 и слабого переменного поля h(t) содержит и размагничивающее поле Hdemag, обусловленное диполь -дипольным взаимодействием спинов (магнитных моментов) находящихся в узлах кристаллической решетки ферромагнетика. В том случае, когда ферромагнитный образец имеет форму эллипсоида и однородно намагничен (т.е. M(r) = const), поле Hdemag внутри образца будет однородным и может