Электрическое сопротивление нанокомпозитов аморфных сплавов Fe41 Co39 B20 и Co86 Ta12 Nb2 в матрице SiO n

• Автор: Неретин, Петр Викторович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 101 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1 Композиты на основе аморфных металлических сплавов
1.1.1 Способы получения аморфных композитов
в виде тонких пленок
1.1.2 Экспериментальные результаты по исследованию
структуры тонкопленочных композитов
1.2 Электрические свойства композитов металл - диэлектрик
1.2.1 Теория протекания
1.2.2 Экспериментальные данные по измерению концентрационных зависимостей электросопротивления композиционных пленок
1.2.3 Механизмы переноса заряда в аморфных
композитах металл-диэлектрик
1.2.4 Температурные зависимости электросопротивления аморфных композитов металл-диэлектрик
1.2.5 Магнитосопротивление в гранулированных
металлических пленках
1.2.6 Перенос заряда в композитах металл-диэлектрик в сильных электрических полях
2 ОБРАЗЦЫ И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1 Получение образцов
2. 2 Измерение удельного электросопротивления композитов
(С041ре39В2о)х+(8Ю2)|00-Х И ( С О я Ца ] 2 N Ь 2 ) х+Г 810 о) | о О- X
2.3 Погрешности измерения электросопротивления
3 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1 Структура нанокомпозитов (СоРеяДЗго+ЮДыо-х и (Со8бТа,2№2)х+(8Ю2),оо.х
3.2 Зависимость удельного электрического сопротивления
исследуемых нанокомпозитов от состава
3.3 Температурные зависимости удельного электрического сопротивления аморфных нанокомпозитов
3.4 Температурные зависимости проводимости композитов
в области 78 К - 300 К
3.5 Влияние сильных электрических полей на электропроводность нанокомпозитов (Со41ре39В2о)х+(8Ю2),оо-х и (Со86Та12]ЧЪ2)х+(8Ю2)1оо-х
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы
В настоящее время наблюдается повышенный интерес специалистов в области материаловедения, физики твердого тела и перспективных технологий к синтезу и исследованию физических свойств материалов с распределенными в неорганической матрице наночастицами или кластерами металлов. Это связано как с научной новизной исследований в этом направлении, так и с широкими возможностями практического применением таких материалов. Научный интерес к нанокомпозитам обусловлен тем, что малый размер частиц приводит к появлению уникальных физических, химических и других свойств, которые не получили достаточно убедительной физической трактовки.
Практический интерес к нанокомпозитам обусловлен перспективным применением их в качестве магнитных головок для записи и воспроизведения информации, при разработке защитных покрытий и для других целей. В последние годы для создания головок магнитной записи широко используются аморфные магнитомягкие сплавы на основе железа и кобальта. В области низких частот они обладают хорошими магнитными свойствами. Однако в высокочастотной области их применение затруднено вследствие возрастающих потерь на вихревые токи. Для уменьшения потерь на вихревые токи необходимо увеличивать удельное электрическое сопротивление магнитных сплавов. Одним из путей решения данной задачи является получение композиционных материалов на основе аморфных металлических сплавов и диэлектрика. Такие композиты состоят из множества металлических гранул размером несколько нанометров, хаотически распределенных в диэлектрической матрице. Применение таких материалов как в Юг и АЬОз в качестве диэлектрических наполнителей позволяет увеличить удельное электросопротивление и расширить частотный диапазон применения магнитомягких материалов. Кроме того, такие композиты обладают высокой механической прочностью и коррозионной стойкостью, что делает их перспективными материалами при изготовлении защит-

Для сплава Реяо.хСгхВ2о при X = 5..25 %, с увеличением температуры до 600 - 700 К также наблюдается кристаллизация аморфной фазы, приводящая к уменьшению удельного электрического сопротивления [37].
Если частицы металла не контактируют, то проводимость между металлическими включениями будет осуществляться по диэлектрической матрице. Следовательно, при рассмотрении электрических свойств композиций с концентрацией диэлектрика ниже порога перколяции логично рассматривать не только композиционные сплавы, но и аморфные полупроводники и диэлектрики, используемые для создания композиций. Так, например, /ЙО* - типичный представитель аморфных полуизоляторов, наиболее часто используемых для изготовления керметных пленок. По мнению авторов [41] проводимость в обусловлена прыжками носителей по глубоким локализованным состояниям. Ими было предложено следующее выражение для проводимости полуизоляторов 8Юх:
где А = const, N(E) - плотность локализованных состояний, f(E) - функция распределения, R(E) - оптимальная длина прыжка, а(Е) - длина спада волновой функции локализованного состояния, энергия Е отсчитывается от уровня Ферми к зоне проводимости. Подынтегральное выражение является стандартным для прыжковой проводимости.
Всю совокупность экспериментальных значений проводимости SiOx в интервале электрических полей 10° - 106 В/см в диапазоне температур 77-300 К авторам [41] удалось согласовать с данными теоретической зависимости при условии, что плотность состояния N и предэкспонента сто являются постоянными. При этом были получены следующие значения параметров
(18)
Ns 5*102Осм'3эВ'1 и а=0.29-0.34 *10-'° м.