Особенности структуры, фазовых состояний и магнитных свойств нанокристаллических композиционных пленок 3d-металлов, полученных сверхбыстрой конденсацией

• Автор: Жигалов, Виктор Степанович
• Шифр специальности: 01.04.11
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 391 с. : ил

Содержание
Введение

1. Наноструктурные материалы (НСМ)

1.1. Классификация наноструктурных материалов

1.2. Физические особенности НСМ

1.3. Изолированные наночастицы

1.3.1. Поверхностная энергия

' 1.3.2. Кристаллическая структура кластеров и порошков

1.3.3. Металлические наночастицы, оболоченные углеродом

1.3.4. Магнитные свойства

1.4. Фрактальные образования
1.5. Компактные наноструктурные материалы
1.5.1. Материалы с высоко дефектной структурой
1.5.2. Компактированные (нанофазные) материалы
1.5.3. Мультислойные и нанокристаллические пленки
1 1.5.4. Свойства нанокристаллических пленок 3<1-металлов
1.5.5. Наногранулированные пленки системы металл-диэлектрик
1.6. Технические аспекты
1.6.1. Ретроспектива и перспективы
1.6.2. Технология материалов с ИКС
1.6.3. Вакуумные технологии
2. Технология пленок с нанокристаллической структурой (ИКС)
I 2.1. Высокоскоростные методы испарения
2.2. Оборудование импульсно-плазменного распыления (ИПР)
2.3. Характеристики плазмы
2.4. Отработка технологических параметров ИПР
2.5. Лазерное напыление
2.6. Технология пленочных систем Fe-N
2.7. Технология пленочных систем Ме - С
t 2.8. Методы исследования
2.9. Обсуждение
3. Исходное состояние пленок Зй-металлов с нанокристаллической структурой (ИКС)
3.1. Структурные исследования, химический состав
3.1.1. Электронно-микроскопический анализ свежеприготовленных пленок
3.1.2. Рентгеновская спектроскопия пленок, полученных методом ИПР
3.1.3. Химический состав пленок, полученных методом ИПР
• 3.1.4. Фотоэлектронная спектроскопия
3.2. Электрические свойства пленок Зй-металлов с НКС
3.2.1 Исследование электропроводности в пленках кобальта в исходном состоянии
3.3. Магнитные свойства пленок Зй-металлов с НКС
3.3.1. Намагниченность насыщения свежеприготовленных пленок ЗИ-металлов
3.3.2. Коэрцитивная сила в пленках переходных металлов с НКС
3.3.3. СВЧ-свойства нанокристаллических пленок Fe и Со
3.3.4. Эффект Мессбауэра в пленках железа, полученных методом ИПР
• 3.3.5. Эффект Керра в пленках Fe с НК структурой
3.3.6. Ядерный магнитный резонанс в пленках Со с НКС
3.4. Обсуждение свойств пленок Зй-металлов с НКС
• 3.4.1. Структура, модельные представления
3.4.2. Нанокристаллический никель
3.4.3. Нанокристаллическое железо
3.4.4. Пленки нанокристаллического кобальта
3.4.5. Намагниченность 3<1-металлов с НКС
3.4.6. Пленки метастабильного железа (y-Fe и e-Fe)
3.4.7. Метастабильные фазы систем Fe-C, Со-С и Ni-C
3.4.8. Схема превращений и итоговая таблица
4. Структурная релаксация и превращения в пленках с НКС
4.1. Модификация структуры нанокристаллических пленок железа
после температурного воздействия
4.1.1. Технология и образцы
4.1.2. Экспериментальные результаты
1. Влияние температуры на структурные превращения в пленках Fe с НКС
2. Магнитные свойства в зависимости от термоотжига
3. Изменения Нс и формы петли гистерезиса под влиянием температуры отжига
4. Мессбауэровские измерения в пленках Fe после температурной обработки
5. Изменение электрических свойств в пленках Fe при нагреве
4.1.3. Обсуждение результатов
4.2. Влияние отжига на свойства нанокристаллических пленок кобальта
4.2.1. Технология, образцы
4.2.2. Экспериментальные результаты
1. Температурные исследования структурных свойств пленок Со с НКС
2. Магнитные свойства (намагниченность насыщения и коэрцитивная сила)
в зависимости от температуры отжига
3. Ядерный магнитный резонанс в пленках Со, подвергнутых отжигу
4. Электрические свойства в пленках Со в зависимости от температуры отжига .
4.2.3. Обсуждение результатов
5. Нанокомпозитные пленки системы металл-углерод
5.1. Введение
5.2. Фазовые и структурные переходы при температурной обработке пленок Fe, допированных углеродом
5.2.1. Карбиды железа
5.2.2. Технология, образцы
5.2.3. Экспериментальные результаты
1. Изменение величины намагниченности насыщения (Js) от температуры отжига .
2. Коэрцитивная сила в зависимости от температуры нагрева
3. Влияние температуры нагрева на электрические свойства
4. Исследование фазовых переходов с помощью эффекта Мессбауэра
5.2.4. Обсуждение результатов
5.3. Фазовые превращения в пленках Со с большим содержанием углерода
5.3.1. Карбиды кобальта
5.3.2. Технология, образцы
5.3.3. Экспериментальные результаты
1. Влияние температуры на магнитные свойства пленок системы Со-С
2. Электрические свойства в пленках Со-С в зависимости от температуры
3. Исследования фазовых превращений в пленках Со-С методом ядерного магнитного резонанса
5.3.4. Обсуждение результатов
6. Пленочные НСМ системы 3(1-металл-азот
6.1. Особенности синтеза нитридных соединений
6.1.1. Сплавы Fe-N

6.2. Нанокристаллические пленки железа, осажденные в атмосфере азота
6.2.1. Тонкие пленки системы Ре-Ы
6.2.2. Высокочастотные исследования нанокристаллических пленок системы Ре-Ы .
6.2.3. Мессбауэровские исследования фазового состава пленок железа,
осажденных в атмосфере азота
6.3. Обсуждение результатов
6.4. Исследование нанокристаллических пленок никеля, осажденных в атмосфере азота
7. Пленочные нанокомпозитные материалы системы Зё-металл-диэлектрик
7.1. Общие вопросы
7.1.1. Электронно-микроскопический анализ
7.2. Методика препарирования образцов
7.3. Свойства пленок пермаллоя в зависимости от содержания 8Ю
1. Внутренние макронапряжения в пленках (Ре-ЫО-вЮ
2. Коэрцитивная в пленках пермаллоя, разбавленных 8Ю
3. Высокочастотные свойства пленок (РеодЬНодЭ-вЮ
4. Эффект Фарадея в пленках (Ре->Н)1.*(8Ю)Х
5. Электросопротивление в пленках (Ре-№)-8Ю
7.4. Пленки Зё-металлов, легированные
7.4.1. Пермаллой-ЭЮ
1. Намагниченность насыщения и температура Кюри в пермаллое, легированном вЮ
2. Удельное электросопротивление в пленках (Ре-№), легированных 8Ю
3. Магниторезистивный эффект в пленках (Ре-№)-8Ю
7.4.2. Ре-вЮ
7.5. Пленки Зё-металлов, разбавленные вЮ
7.5.1. Магнитные и магнитооптические эффекты в пленках Ре, разбавленных ЯЮ.
7.5.2. СВЧ-свойства пленок Рец)о-х(8Ю)х и Со|оо-х(8Ю)х
7.6 Наногранулированные пленки Зё-металлов
7.7. Порядок фазовых превращений
7.8. Основные результаты
8. Эффекты нанокристаллического состояния в пленках Зё-металлов,
полученных сверхбыстрой конденсацией
8.1.0 неравновесности материалов с НКС
8.2. Эффекты самоорганизации и синергетические процессы в
нанокристаллических пленках Зё-металлов
8.2.1. Дендритная кристаллизация в нанокристаллических пленках железа .
8.2.2. Механизм множественного двойникования при взрывной кристаллизации нанокристаллических пленок Со
8.2.3. Фрактальное окисление нанокристаллических пленок железа
8.2.4. Явление самоорганизации при отслоениях в неравновесных пленочных системах
8.2.5. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез в композитных
пленках Зё-металлов и моноокиси кремния (БЮ)
8.2.6. Особенности СВС в нанокристаллических пленках нитрида никеля и моноокиси кремния
Основные результаты и выводы
Заключение
Список использованных источников

нению с объемной. При этом возникает вопрос: каким образом наночастице понизить общую энергию? В простейшем случае может оказаться выгодным частице быть сжатой по сравнению с массивным аналогом (то есть уменьшить параметр решетки). Кроме того, понижение поверхностной энергии может быть реализовано путем изменения кристаллической решетки по сравнению с массивными образцами. При этом можно предположить, что это изменение будет в сторону плотноупакованных структур, например ГЦК- или ГПУ-ре-шетка /5/.
Кластеры со структурой икосаэдра. Поверхность второго кластера состоит из треугольников по 6 атомов-шаров; атомы, находящиеся на границе поверхностных треугольников, затемнены (б) /24/.
б - содержащий 561 атом- 5 заполненных оболочек
Рис. 1.
Одни из способов может быть увеличение размеров кристаллитов (следовательно, уменьшение интегральной поверхности) за счет коалесценции. В цитируемом обзоре /5/ автор считает, что малые частицы также могут понизить энергию за счет множественного двойникования структуры, при этом реализованные структуры имеют форму, не присущую для массивных материалов. Как правило, двойникование идет по граням (111), обладающими наименьшей энергией. От высокоэнергетических граней наночастицы избавляются путем следующего построения. Образуется икосаэдр, состоящий из 20 эквивалентных тетраэдров, все грани которых - треугольные (111), при этом