Магнитные и магнитооптические свойства наночастиц Co и Ni, имплантированных в диоксид кремния

• Автор: Петров, Дмитрий Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 98 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Техника ионной имплантации

1.2. Анизотропия планарных структур

1.3. Магнитные свойства планарных ансамблей наночастиц

1.4. Магнитооптика систем с имплантированными магнитными наночастицами

1.5. Приближение эффективной среды

ГЛАВА 2. МАГНИТОСТАТИЧЕСКИЕ ПОЛЯ В ПЛАНАРНЫХ АНСАМБЛЯХ МАГНИТНЫХ НАНОЧАСТИЦ

2.1. Однослойная модель
2.2. Многослойная модель
2.2.1. Простая кубическая решётка
2.2.2. Объёмо-центрированная кубическая решётка
2.3. Расчёт магнитостатических полей
ГЛАВА 3. ОБРАЗЦЫ И МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТА
3.1. Образцы
3.2. Электронная микроскопия
3.3. Ферромагнитный резонанс
3.4. Магнитные и магнитооптические методы исследования
ГЛАВА 4. МОРФОЛОГИЯ И СТРУКТУРА ЧАСТИЦ №
ГЛАВА 5. МАГНИТНЫЕ И МАГНИТООПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
5.1. Полевые и температурные зависимости намагниченности

5.2. Ферромагнитный резонанс
5.2.1. Результаты измерений ФМР
5.2.2. Форма линий и разложение ФМР сигнала на компоненты
5.3. Магнитооптические эффекты
5.3.1. Результаты измерений магнитооптических эффектов
5.3.2. Обсуждение магнитооптических эффектов
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ
В наноразмерных магнитных системах обнаружено большое количество новых эффектов, связанных с малыми размерами частиц, взаимодействием их между собой и с материалом матрицы. С практической точки зрения интерес к магнитным наносистемам обусловлен их широким применением в современных высокотехнологичных устройствах. Весьма перспективной для создания магнитных материалов является технология ионной имплантации. Благодаря возможности имплантировать практически любой материал в любую матрицу и управлять свойствами нанокомпозита, варьируя параметры имплантации, она является многообещающей технологией для создания наночастиц с широким спектром свойств.
, Начиная- с 1973 года, метод ионного синтеза широко используется для формирования наночастиц, в основном, благородных металлов в диэлектрических матрицах с целью получения новых нанокомнозитных материалов для индустрии магнитной записи и создания высокоскоростных оптических устройств с рекордными значениями нелинейных оптических параметров (см. обзоры [1-5] и ссылки в них). Этот метод позволяет создавать материалы, в которых сочетаются магнитные свойства и прозрачность в видимом диапазоне спектра, что может представлять интерес не только для магнитной записи и нелинейной оптики, но также и для получения новых комбинированных магнитооптических материалов. К настоящему времени известны работы, посвященные магнитооптическим явлениям, в основном, исследованию эффекта Керра (ЭК) в ионно-синтезированных нанокомпозитных материалах. В частности, в работе [6] был исследован ЭК в ансамбле наночастиц N1, формируемых в аморфном слое БЮг путем имплантации отрицательно заряженных ионов N1. В [7] представлены магнитные свойства и спектральные зависимости магнитооптических эффектов в ансамбле наночастиц кобальта, создаваемых в матрице аморфного диоксида кремния с помощью имплантации высокоэнер-

очень близки к пунктирным кривым, рассчитаным для ЛгЧ~ = Я- = 0, которые соответствуют ОДНОСЛОЙНОЙ модели. Следовательно, ПОЛЯ Я™ и Я|"К в данной частице, по большей части, состоят из собственного поля частицы и внешних полей, произведённых частицами, принадлежащими этому слою. Следовательно, на практике суммирование по слоям Аг+ и Ы~ не обязательно.
Предел £ —> 0 соответствует большому расстоянию между частицами, по сравнению с их размером. В этом случае дипольное взаимодействие между
_ ~ГгПК Ттпк
частицами зануляется, и оба поля, Я х иЯц , стремятся к одному и тому же пределу, соответствующему среднему размагничивающему полю куба, равному размагничивающему полю сферы, —4-7гМ/3 [62,63]. С увеличением £ абсолютное значение Я™ увеличивается, и для £ = 1 оно достигает значения 4-7ГМ, соответствующего Ях однородной пластинки, намагниченной вдоль её нормали. Поле Я"к уменьшается с увеличением £ и зануляется при £ = 1.
Результаты расчётов средних полей Я?™ и Я|°цк в частицах, образующих ОЦК решётку, показаны на рис. 2.5, как функция г) = 2а/Ь. В этом случае
Рис. 2.5. Средние магнитостатические поля Ях (кривые 1 и 1') и Яц (кривые 2 и 2') в ОЦК решётке, в зависимости от относительного размера частиц т] — 2а/Ь.