Ансамблі магнітних наночасток із домінуючими дипольними взаємодіями - Автореферат

ІНСТИТУТ МАГНЕТИЗМУ НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК ТА МІНІСТЕРСТВА ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наук 01.04.11 - магнетизм АНСАМБЛІ МАГНІТНИХ НАНОЧАСТОК З ДОМІНУЮЧИМИ ДИПОЛЬНИМИ ВЗАЄМОДІЯМИ Виконав Каказей Гліб Миколайович Київ - 2005 АНОТАЦІЯ Каказей Г.М. Ансамблі магнітних наночасток із домінуючими дипольними взаємодіями. Інститут магнетизму Національної Академії Наук та Міністерства Освіти і Науки України, Київ, 2005. Експериментально досліджувались три різні системи - гранулярні плівки магнітний метал/немагнітний метал, наногранулярні шаруваті магнітні плівки метал - діелектрик і впорядковані ґратки магнітних мікродисків. В цих системах були виявлені нові ефекти - перпендикулярна магнітна анізотропія, що перевершує по величині анізотропію форми [R1] і антиферомагнітне (АФ) упорядкування сусідніх феромагнітних шарів, обумовлене непрямим міжшаровим обміном [R2]. Трохи пізніше, в 1986 році, в системах з АФ впорядкуванням було виявлено явище гігантського магнітоопору (ГМО) [R3], що відчинило перспективу застосування таких матеріалів в якості сенсорів магнітних полів. Як буде показано в цій роботі, непрямими обмінними взаємодіями в такій системі можна знехтувати і домінуючими взаємодіями між частками, стають дипольні взаємодії, які при великих концентраціях магнітних гранул і не дуже високих температурах можуть призводити до виникнення нових колективних станів. У 1997 році був запропонований новий тип ансамблів магнітних наночасток - наногранулярні шаруваті магнітні плівки метал/діелектрик (НШМПМД) [R5], що складаються з окремих шарів металевих магнітних наногранул, розділених тонкими діелектричними прошарками. Для досягнення достовірності результатів в роботі використовувався широкий спектр структурних (просвічуючи електронна мікроскопія, малокутова рентгенівська дифракція, атомна силова мікроскопія, тунельна скануюча мікроскопія, ядерний магнітний резонанс, резерфордівське зворотне пружне розсіяння), магнітних (вібраційна магнітометрія, СКВІД - магнітометрія в постійних і змінних полях, феромагнітний резонанс, магнітооптичний ефект Керра) і транспортних (вимірювання електроопору і магнітоопору в широкому діапазоні полів і температур) властивостей. Розроблена теорія ФМР в гранулярних плівках із урахуванням розміру гранул і температури, що дозволило описати як власні результати, так і результати інших авторів 4. Роздільна здатність у визначенні поля анізотропії (~2 ерстеди для площинної і ~20 ерстедів для позаплощинної компонент) при використанні методу ФМР є набагато кращою, ніж із петель гістерезису, одержаних за допомогою магнітооптики і вібраційної магнітометрії. Теоретичні дослідження були виконані автором спільно із проф. Ю.Г. Погореловим. 2. У підрозділі 1.6 приведені результати комплексного структурного і магнітного дослідження властивостей гетерогенних плівок CoxAg1-x, в широкому концентраційному діапазоні (0.2 . Ці досить великі кластери чистого Со співіснують із набагато меншими кластерами кобальту, розпорошеними в матриці Ag у вигляді сплаву. При виборі діелектричного шару перевагу перед іншими можливими претендентами було надано Al2O3, оскільки із роботи [R8] відомо, що в керметних плівках Co-Al-O тунельне МО досягає значень ~ 10 % при кімнатній температурі. Необхідно підкреслити, що успіх наших досліджень був багато у чому визначений надзвичайно високою стабільністю джерела іонно променевого напилення, що забезпечувала точність осадження шару ~ 1/3 A і чудову відтворюваність результатів. Мікрофотографія електронно-мікроскопічним зображенням виду плівки в її площині для зразка із товщиною t = 13 A одного гранульованого шару CoFe. Цього і слід було чекати в наногранулярному шарі CoFe в матриці Al2O3, оскільки спад напруги на кожному окремому тунельному переході при послідовному включенні ~106 переходів/см надзвичайно мало).