Вивчення питання установлення взаємозв"язку фізичних властивостей епітаксійних плівок ферит-гранатів (ЕПФГ) з технологічними факторами, що визначають синтез плівок з анізотропією типу "кутова фаза" на підкладках різної кристалографічної орієнтації.
Аннотация к работе
Тенденції практичного використання ЕПФГ ведуть до створення плівок зі складним характером магнітної анізотропії, зокрема, з анізотропією типу "кутова фаза". Магнітна анізотропія типу "кутова фаза" може реалізуватися в плівках, вирощених на підкладках з кристалографічною орієнтацією, відмінною від (111), ДС в яких може мати різноманітну і досить складну конфігурацію. У звязку з цим є актуальним встановлення взаємозвязку фізичних властивостей плівок з технологічними факторами, що визначають синтез ЕПФГ з анізотропією типу "кутова фаза" на підкладках різної кристалографічної орієнтації, а також експериментальне і теоретичне дослідження процесів перемагнічування таких плівок. Встановити взаємозвязок фізичних властивостей ЕПФГ і технологічних факторів, що визначають синтез плівок з анізотропією типу “кутова фаза” на підкладках різної кристалографічної орієнтації, експериментально і теоретично дослідити процеси перемагнічування таких плівок. Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити такі задачі: 1) експериментально дослідити діаграми стану систем розчинник - ферит-гранат для рідиннофазної епітаксії плівок з анізотропією типу “кутова фаза” і “легка площина” на підкладках різної кристалографічної орієнтації із заданими фізичними параметрами;У другому розділі описано оригінальну установку для рідиннофазної епітаксії, вказано її технічні можливості, наведено технологічні умови і режими підготовки шихти і вирощування плівок ферит-гранатів з анізотропією "кутова фаза" і "легка площина". У третьому розділі наводяться результати по синтезу ЕПФГ з анізотропією "легка площина" і "кутова фаза", по пошаровому дослідженню фізико-хімічних властивостей ЕПФГ і по застосуванню плівок в магнітооптичних пристроях. У розділі 3.1 наведено експериментальні результати синтезу ЕПФГ з анізотропією "легка площина" складу (BILUCAGD)3(FEGAGE)5O12 на монокристалічних підкладках гадоліній-галієвого гранату (ГГГ) з кристалографічною орієнтацією (111) з розчину-розплаву на основі Bi2O3-Li2O3-V2O5. У четвертому розділі наведено результати дослідження впливу кристалографічної орієнтації підкладки на магнітні властивості плівок, особливостей процесів намагнічування ЕПФГ з анізотропією "кутова фаза" і теоретичного аналізу умов існування однорідного стану в магнітному полі. Розташовані в порядку зменшення Тспп плівки утворили правильний ряд за типами доменної структури, що спостерігається в них, а саме: плівки з максимальною Тспп мали ДС типу А і далі, по мірі зменшення величини Тспп, ДС послідовно, без будь-яких винятків, переходить в тип В, утворюючи ряд А®АВ®ВА®В (рис.Виготовлено установку рідиннофазної епітаксії, що дозволяє в широких межах варіювати технологічні параметри росту для отримання ЕПФГ з прогнозованими фізичними властивостями, і магнітооптичні установки для дослідження доменної структури в магнітних полях, орієнтованих під різними кутами до поверхні ЕПФГ. Досліджено розчин-розплавні системи з розчинниками Bi2O3 - Li2O - V2O5 і Bi2O3 - PBO - B2O3, розроблено умови синтезу ЕПФГ з анізотропією "кутова фаза" і "легка площина". Вперше експериментально виявлено аномальну поведінку магнітної сприйнятливості в ЕПФГ з анізотропією "кутова фаза" і "легка площина" при намагнічуванні в магнітних полях, прикладених під кутом до нормалі до поверхні плівок. Вперше експериментально показано і теоретично обгрунтовано, що в інтервалі кутів нахилу вектора магнітного поля відносно нормалі до поверхні плівок, в яких спостерігається аномальна поведінка магнітної сприйнятливості, перебудова ДС відбувається з переходом через монодоменний стан з подальшим розбиттям на нову ДС, перехідну в монодоменний стан в магнітних полях, достатніх для насичення ЕПФГ. Показано можливість застосування ЕПФГ з анізотропією "кутова фаза" і "легка площина" в пристроях просторової модуляції світла, магнітооптичній топографії просторово неоднорідних магнітних полів і дефектоскопії.
План
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
Вывод
Основні результати і висновки, отримані в дисертаційній роботі, полягають в такому: 1. Виготовлено установку рідиннофазної епітаксії, що дозволяє в широких межах варіювати технологічні параметри росту для отримання ЕПФГ з прогнозованими фізичними властивостями, і магнітооптичні установки для дослідження доменної структури в магнітних полях, орієнтованих під різними кутами до поверхні ЕПФГ.
2. Досліджено розчин-розплавні системи з розчинниками Bi2O3 - Li2O - V2O5 і Bi2O3 - PBO - B2O3, розроблено умови синтезу ЕПФГ з анізотропією "кутова фаза" і "легка площина".
3. Отримано емпіричний вираз, що повязує концентрації компонент шихти, з якої синтезується ЕПФГ з магнітною анізотропією "легка площина", з магнітними параметрами цих плівок.
4. Визначено вплив кристалографічної орієнтації підкладки на фізичні властивості ЕПФГ. Показано, що кут виходу осі легкого намагнічування з площини плівки пропорційний куту між нормаллю до поверхні підкладки і кристалографічним напрямом [111]. Аналіз технологічних параметрів росту показав, що незначна зміна орієнтації підкладки від (111) приводить до істотної зміни складу вирощених за інших рівних умов ЕПФГ.
5. Показано взаємозвязок температури переорієнтації вектора намагніченості в ЕПФГ з рівноважного стану в площину плівки з типом вихідної доменної структури.
6. Вперше експериментально виявлено аномальну поведінку магнітної сприйнятливості в ЕПФГ з анізотропією "кутова фаза" і "легка площина" при намагнічуванні в магнітних полях, прикладених під кутом до нормалі до поверхні плівок.
7. Вперше експериментально показано і теоретично обгрунтовано, що в інтервалі кутів нахилу вектора магнітного поля відносно нормалі до поверхні плівок, в яких спостерігається аномальна поведінка магнітної сприйнятливості, перебудова ДС відбувається з переходом через монодоменний стан з подальшим розбиттям на нову ДС, перехідну в монодоменний стан в магнітних полях, достатніх для насичення ЕПФГ.
8. Показано можливість застосування ЕПФГ з анізотропією "кутова фаза" і "легка площина" в пристроях просторової модуляції світла, магнітооптичній топографії просторово неоднорідних магнітних полів і дефектоскопії.
Основні результати дисертації опубліковані в роботах
1. Бурым Ю.А., Дубинко С.В., Мицай Ю.Н., Боровицкая Л.Н., Прокопов А.Р. Влияние кристаллографической ориентации подложки на свойства эпитаксиальных пленок феррит-гранатов // Укр. Физ. Журн. - 1992. - Т. 37, №5. - С. 777-780.
2. Прокопов А.Р., Дубинко С.В., Хребтов А.О., Еремина М.И. Особенности магнитоиндуцированного спин-переориентационного перехода в феррит-гранатовых пленках с анизотропией "угловая фаза" // ФТТ. - 1997. - Т. 39, № 8. - С. 1415-1420.
3. Прокопов А.Р., Недвига А.С. Синтез Bi-содержащих феррит-гранатовых пленок с анизотропией типа "угловая фаза" и "легкая плоскость" // Ученые записки Симферопольского государственного университета. - 1998. - N 7(46). - С. 199-201.
4. Прокопов А.Р., Дубинко С.В., Бутрим В.И. Магнитная восприимчивость в пленках феррит-гранатов с разориентированными поверхностями // Ученые записки Таврического национального университета. - 1999. - Т.12(51), № 2. - С.170-174.
5. Прокопов А.Р., Недвига А.С., Сурова Н.А. Физико-химические свойства Bi-содержащих феррит-гранатовых пленок с анизотропией типа "угловая фаза"// Ученые записки ТНУ. Серия: Физика. - 2000. - №13(52). - Т. 2. - С. 140-143.
6. Міхерський Р.М., Дубінко С.В., Бутрим В.І, Прокопов А.Р., Сохацький В.П. Перемагнічування плівок ферит-гранатів із похилою віссю легкого намагнічування // Вісник Київського університету. Серія: фізико-математичні науки. - 2000 - №4. - С. 366-370.
7. Prokopov A.R., Dubinko S.V., Khrebtov A.O., Yeryomina M.I. Anomalous magnetic susceptibility of multilayer epitaxial garnet ferrite films// Frontiers in magnetism of reduced dimension systems. NATO ASI series. 3. High technology. Vol. 49/ V.G. Barryakhtar et al (eds.). - Dordrecht; Boston; London: Kluver Academic Publishers, 1998. - P. 463-468.
8. Пат. 20302 А Украина, МКИ G 02 F 1/09. Способ определения ориентации оси легкого намагничивания в магнитооптических пленках с плоскостной анизотропией / Ю.Ф. Вилесов, В.Г. Вишневский, Н.А. Грошенко, С.В. Дубинко, А.Л. Кудряшов, А.С. Недвига, А. Р. Прокопов (Украина);
13. Сурова Н.А., Прокопов А.Р. Компьютеризованная вольт-амперометрическая система послойного определения химических свойств магнитооптических феррит-гранатовых пленок // II Междунар. Конф. по физикотехническим проблемам электротехнических материалов и кабельных изделий, МКЭМК- 97, 1-4 дек. 1997 г., Россия, Клязьма. - М., 1997. - C. 198.
14. Вишневский В.Г., Грошенко Н.А., Батюта Ю.П., Прокопов А.Р., Дубинко С.В. Параметры магнитооптических считывающих головок и методы их измерений // VII Всес. науч.-техн. конф. "Проблемы магнитных измерений и магнитоизмерительной аппаратуры", 24-26 окт.1989 г., Ленинград; Тез. докл.- Часть 2. - Л., 1989. - С. 217.
15. Вишневский В.Г., Вилесов Ю.Ф., Грошенко Н.А., Дубинко С.В., Прокопов А.Р., Ярыгин А.В. Применение ПВМС на основе эпитаксиальных пленок феррит-гранатов и особенности их функционирования // II Всес. конф. по оптической обработке информации (Фрунзе, 24-26 мая 1990 г.): Тез. докл.- Фрунзе: Илим, 1990. - С.236 - 238.
16. Вишневский В.Г., Грошенко Н.А., Прокопов А.Р., Ярыгин А.В. Применение эпитаксиальных феррогранатов в качестве реверсивных сред для аналоговых оптических процессоров // IV семинар пофункциональной магнитоэлектронике: Тез. докл., 26-28 июня 1990 г. - Красноярск, 1990. -
С. 277 - 278.
17. Vishnevski V.G., Vilesov Yu.F., Groshenko N.A., Dubinko S.V., Prokopov A.R., Yaryguin A.V. Magnetooptical spatial light modulators for optical processors and their features // Physics in Ukraine. Int. Conf., Kiev, 22-27 June, 1993: Proc. Contributed Papers. Radiophysics and Electronics. - Kiev, 1993. - P. 263 - 266.
18. Baryakhtar F.G., Dubinko S.V., Prokopov A.R. Behaviour of epitaxial garnet ferrite films as function of technological parameters // Physics in Ukraine. Int. Conf., Kiev, 22-27 June, 1993: Proc. Contributed Papers. Solid State Physics.- Kiev, 1993. - P. 19 - 21.
19. Вишневский В.Г., Дубинко С.В., Недвига А.С., Прокопов А.Р. Магнитооптические материалы для аналоговой визуализации неоднородных магнитных полей и обработки информации // VII Международный научный семинар "ФМЯ": Тез. докл. - Донецк, 1993. - С. 157.
20. Прокопов А.Р., Барьяхтар Ф.Г., Грошенко Н.А. Влияние условий синтеза на магнитную структуру эпитаксиальных пленок феррит-гранатов // IV научный семинар "ФМЯ". - Донецк, 1993. - С. 188.
21. Прокопов А.Р., Дубинко С.В., Хребтов А.О. Нестационарные эффекты в многослойных феррит-гранатовых пленках с плоскостной анизотропией // IV Международный научный семинар "ФМЯ": Тез. докл. - Донецк, 1994. - С.41.
22. Прокопов А.Р., Дубинко С.В., Хребтов А.О., Еремина М.И. Аномальная магнитная восприимчивость многослойных феррит-гранатовых пленок с анизотропией "легкая ось" и "угловая фаза" // V Всероссийская школа-семинар "Новые магнитные материалы для микроэлектроники": Тез. докл. - М.: МГУ, 1996. - 2 с.
23. Vishnevski V.G., Dubinko S.V., Nedviga A.S., Prokopov A.R., Groshenko N.A. Garnet films for optical processing // ICF 7 International Conference on Ferrites, Bordeausу96: Abstract. - France, 1996. - P. 439.
24. Vishnevski V., Dubinko S., Levy S., Nedviga A., Prokopov A. Signalogram analysis with garnet films // 15 Int. Colloq. Magn. Films and Surfases, Conf. Digest. Aug. 1997, Sunshine Coast, Australia, p. 346 - 347.
25. Prokopov A.R., Dubinko S.V., Khrebtov A.O., Yeryomina M.I. Anomalous magnetic susceptibility of multilayer epitaxial garnet ferrite films // NATO ASI "Frontiers in Magnetism of reduced dimension systems": Abstracts. - Partenit, Crimea, 1997. - P. 33.
26. Вишневский В.Г., Дубинко С.В., Левый С.В., Недвига А.С., Прокопов А.Р. Магнитооптические преобразователи в устройствах анализа сигналограмм // Датчики и преобразователи информации систем измерения контроля и управления (Датчик-98): Сб. матер. X Юбилейной науч.-техн.конф., Гурзуф, май 1998 г.- М.: МГИЭМ, 1998. - Т. 1. - С. 289-291.
27. Vishnevski V.G., Dubinko S.V., Levy S.V., Nedviga A.S., Prokopov A.R. Magneto-optic transducers for recorded data conversion // Workshop sensors springtime in Odessa, 29-30 May 1998: Abstr. - Odessa, 1998. - P.92-93.
28. Сурова Н.А., Прокопов А.Р., Недвига А.С., Каменев А.И. Изучение изменения физических и химических свойств ФГЭС по слоям // Х Всес. объедин. Семинар по проблеме ЦМД/ВБЛ: Сб. тез. докл., 15-17 окт. 1991 г. - М., 1991. - С. 41.