Исследование особенностей структуры и магнитных свойств нанокристаллических пленок Fe(C), Co(C), полученных методом импульсно-плазменного испарения

• Автор: Столяр, Сергей Викторович
• Шифр специальности: 01.04.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 98 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ

ГЛАВА I. НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ, МЕТАСТАБИЛЬНЫЕ И
АМОРФНЫЕ СПЛАВЫ НА ОСНОВЕ ЗД МЕТАЛЛОВ
1.1 Определение и методы получения наноструктурированных материалов
1.2 Структура нанокристаллических материалов
1.3 Магнитные свойства нанокристаллических метастабильных и аморфных материалов
1.4 Типы магнитных неоднородностей
Постановка задачи
ГЛАВА II. ПОЛУЧЕНИЕ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ НЕОДНОРОДНЫХ МАГНИТНЫХ ПЛЕНОК СПЛАВОВ Ее(С), Со(С)
2.1 Метастабильные пленки Ее(С), Со(С), полученные методом импульсно -плазменного испарения (ИПИ)
2.1.1 Технологии ИПИ
2.1.2 Химический состав; металлических конденсатов Ее(С), Со(С), полученных методом ИПИ. '
2.1.3 Режимы напыления
2.2 Структурные исследования метастабильных пленок Ее(С), Со(С), полученных методом ИПИ
2.3 Магнито - структурные методы исследования
2.3.1 Измерения температуры Кюри
2.3.2 Методика обработки низкотемпературных зависимостей намагниченности насыщения
2.3.3 Исследования полевых зависимостей М(Н) в нанокристаллических пленках Ге(С), Со(С)
2.3.4 Исследования нанокристаллических пленок Ее(С), Со(С)
СВЧ - методами
2.3.5 Спин - волновая спектроскопия неоднородных ферромагнетиков

ГЛАВА III. АНАЛИЗ СТРУКТУРНЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ В НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛЕНКАХ СПЛАВОВ Ее(С), Со(С),
ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ ИПИ.
3.1 Структурные превращения в нанокристаллических пленках Ее(С).
3.1.1 Ферромагнитный и спин - волновой резонанс в нанокристаллических пленках Ее(С).
3.1.2 Исследование температурных зависимостей намагниченности насыщения.
3.1.3 Исследования полевых зависимостей намагниченности М(Н).
3.1.4 Структурные исследования нанокристаллических пленок сплава Ее(С).
3.1.5 Правило ступеней в нанокристаллических пленках сплава Ее(С), полученных методом ИПИ.
3.2 Структурные превращения в нанокристаллических пленках Со(С).
3.2.1 Метастабильная диаграмма сплава Со-С.
3.2.2 Исследования особенностей микроструктуры и фазового состава метастабильных пленок Со(С), полученных при ТП=50°С.
3.2.3 Исследования особенностей микроструктуры и фазового состава метастабильных пленок Со(С), полученных при ТП=100-150°С.
ГЛАВА IV. ИССЛЕДОВАНИЕ НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛЕНОК СПЛАВА Ее(С) МЕТОДОМ СПИН - ВОЛНОВОЙ СПЕКТРОСКОПИИ.
4.1 Регистрация флуктуаций намагниченности в пленках нанокристаллических метастабильных сплавов Ее(С, В).
4.2 Особенности флуктуаций намагниченности
в нанокристаллических пленках сплава Ее(С).
4.3 Особенности релаксационных характеристик спектров СВР в пленках неоднородных сплавов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время в мировой литературе идет интенсивное накопление данных о структуре,физических свойствах наноструктурированных материалов. К этому новому классу веществ относятся нанокристаллические(НК), нанофазные сплавы, мультислойные и гранулированные структуры, получаемые различными технологическими приемами. Известно, что нанокристаллические материалы обладают высокой плотностью дефектов, повышенным объемом на атом, а следовательно избыточной свободной энергией Гиббса, что приводит к стабилизации в нанострукту-рированном состоянии новых метастабилъных фаз. Безусловный интерес вызывают нанокристаллические ферромагнитные материалы группы железа в силу существования в этих материалах магнитообъемных эффектов. Так величина атомного объема в Бе определяет как реализацию той или иной атомной структуры, так и основные магнитные параметры, свойственные данной структуре.
В Институте физики СО РАН (г. Красноярск) создан новый метод импульсно-плазменного испарения (ИЛИ), позволяющий получать нанокристаллические пленки Ре, Со, содержащие до 30 ат.% С[1]. Изучению структуры данных пленок уже посвящен цикл работ, в которых развивается идея о кластерном строении металлических пленок Бе, Со[2]. По мнению авторов цитируемых работ, при нагревании Т=150-300°С в нанокристаллических пленках Бе, Со осуществляется взрывная кристаллизация [3], которая приводит к формированию атомно-упорядоченных областей. Эти области состоят из когерентно ориентированных друг относительно друга кластеров металла, окруженных углеродной “шубой”. В случае пленок Ре ядро каждого кластера представляет собой кубооктаэдр ГЦК-Ре, вписанный в систему параллельных друг другу атомных плоскостей типа (211) ОЦК-Ре [4]. Кластеры Со имеют двойникованную ГПУ структуру. Плоскость двойникования (0001) [3]. К сожалению, авторы цитируемых работ исключали возможность образование мета-стабпльных твердых растворов Ре(С), Со(С). Более того, ранее предложенная кластерная модель не может объяснить всего многообразия неожиданных магнитных свойств нанокристаллических пленок Бе, Со.
Цель работы:
1. Измерить основные магнитные характеристики метастабильных состояний, реализующихся в нанокристаллических пленках Бе, Со, полученных методом ИЛИ.

энергии, приведенных в данных таблицах, видно, что выделившаяся энергия при адсорбции СН группы сопоставима с энергией диссоциации этих комплексов. В случае же N2, О2 выделяющейся энергии при адсорбции недостаточно для разрыва
химических связей в этих молекулах.
2.1.3 Режимы напыления.
Этот пункт посвящен изучению состава (фазового, химического) пленок Ре, Со в зависимости от технологических параметров методики ИПИ. В начале рассмотрим влияние давления в камере напыления на фазовый состав полученных пленок Ре(С).
Напыление пленок железа осуществлялось в вакууме при следующих давлениях остаточной атмосферы Р1=10'4мм.рт:ст, Рз=5 10'6мм.рт.ст, Рз=10'9мм.рт.ст. При давлении Р| (в данном случае остаточная атмосфера состояла из спектрально чистого азота) полученные пленки Ре представляли собой ОЦК-фазу железа, о чем свидетельствуют измеренные магнитные характеристики. Так, величина эффективной намагниченности насыщения для данных пленок имела значение М„|,ф=1400Гс, а величина обменной константы А=1,6 10'6 Эрг/см. Данные магнитные параметры определялись из резонансных экспериментов ФМР, СВР (методическое описание этих методик приведено в 2.3.4 настоящей главы). При давлении Рз полученные пленки Ре также характеризовались ОЦК структурой. Это заключение было сделано на основе измеренного значения МЭфф=Т700 Гс методом ФМР. Магнитные характеристики (МЭфф и А) пленок, полученных при давлении остаточных газов Рз=5 10‘ймм.рт.ст., значительно отличались от соответствующих характеристик ОЦК-Ре, свидетельствуя тем самым о том, что данные состояния являются метастабильными. Оказалось, что фазовый состав этих метастабильных пленок существенно зависит от температуры, реализующейся на подложке во время напыления, а также от толщины полученной пленки. Благодаря техническим особенностям методики ИПИ, напыление металлических пленок этим методом можно проводить в двух различных режимах (1,2). В первом случае (режим 1) технологический процес напыления пленки непрерывен. В случае режима 2 напыление осуществлялось следующим образом. После непродолжительного пыления в течении 10-15 секунд установка отключалась и остывала в течении такого