Особливості кристалічної та маґнітної мікроструктури LаGа – заміщених епітаксійних плівок залізо-ітрієвого ґранату - Автореферат

На даний час сфера їх використання в якості активного середовища включає пристрої на спінових хвилях, що працюють в області надвисоких частот (НВЧ) в діапазоні 108-1011 Гц, елементи твердотільних лазерів, магнітооптичні пристрої (точкові модулятори, аналізатори, корелятори, дефлектори з робочими частотами 20-25 ГГЦ), сенсорні пристрої візуалізації неоднорідностей магнітних полів та пристрої для магнітометрії ультрамалих полів. Залізо-ітрієвий ґранат (ЗІҐ) в даному випадку слугує базовим матеріалом, оскільки наявність трьох повязаних антиферомагнітною взаємодією катіонних позицій різних розмірів дозволяє в найширших межах керувати хімічним складом шляхом заміщення, що одночасно з варіюванням умовами росту дає можливість створення магнітної мікро-та макроструктури необхідного типу, із зміною намагніченості насичення, константи одновісної анізотропії та параметрів згасання магнітостатичних хвиль. LAGA - заміщені плівки ЗІҐ використовуються як матеріал для створення НВЧ пристроїв для обробки та передачі сигналів, які працюють в більш низькому діапазоні частот порівняно з базовим матеріалом (0.2-2.0 ГГЦ), що зумовлено пониженою величиною намагніченості насичення внаслідок діамагнітного заміщення іонами ґалію. Детальні дослідження епітаксійних гетероструктур LAGA:ЗІҐ/ҐҐҐ проводились з метою покращення їх технологічних характеристик, таких як величина намагніченості насичення, поле магнітної анізотропії, ширина лінії феромагнітного резонансу, термостабільність магнітних параметрів, що зумовлено безпосереднім застосуванням їх на практиці. Однак, при цілеспрямованій модифікації приповерхневих шарів таких структур (іонна імплантація, лазерний відпал і т. п.) виникають труднощі в прогнозуванні їх властивостей, що повязано із відсутністю цілісної картини про їх кристалічну та магнітну мікроструктуру.Інформативність методу КЕМС значно зростає при зйомці зразків у зовнішньому магнітному полі і дозволяє ідентифікувати магнітно-та кристалографічнонееквівалентні положення навіть при близькості їх параметрів, які характеризують магнітні та електричні надтонкі взаємодії на резонансних ядрах Fe57, та одержати повну інформацію про орієнтацію результуючого вектора намагніченості. Також проведено аналіз літературних джерел по дослідженню заміщення катіонів основного складу ФҐ іонами Ga3 та La3 , який дозволяє стверджувати, що переважаюча кількість робіт по даній тематиці присвячена дослідженню таких суто технічних характеристик як ширина лінії феромагнітного резонансу, величина намагніченості насичення, термостабільність магнітних параметрів та вплив на них навколишнього середовища. Однак, при цілеспрямованій модифікації приповерхневих шарів ЕФҐП (іонна імплантація, лазерний відпал і т.п.) виникають труднощі в прогнозуванні їх властивостей, які повязані із відсутністю цілісної картини про кристалічну та магнітну мікроструктуру даних матеріалів, що викликає необхідність проведення досліджень у даному напрямку. У другому розділі описано технологію вирощування ЕФҐП, а також показано ефективність застосування методів двокристальної рентгенівської дифрактометрії, конверсійної електронної мессбауерівської спектроскопії та модифікованого індукційного методу для здійснення неруйнівного контролю їх структурних та магнітних параметрів. Приведений алгоритм було апробовано на модельному зразку - епітаксійній плівці ЗІҐ товщиною h = 2.85 мкм, яка вирощена методом РФЕ на підкладці із ҐҐҐ (площина зрізу (111)), згідно технологічного процесу АУЭ.01001.00001 ТУ для отримання високоякісних плівок ЗІҐ з вузькою лінією ФМР 0.5 Е 40 А/м.

2. Основний зміст роботи

1. Остафійчук Б.К., Федорів В.Д., Коцюбинський В.О., Мокляк В.В. Мессбауерівські дослідження магнітних та електричних надтонких взаємодій в епітаксійних плівках Y3Fe5O12. - ФХТТ. - Т. 6, № 1. - 2005. - С. 60-64.

2. Немошкаленко В.В., Ющук С.І., Яремій І.П., Бондар В.І., Коцюбинський В.О., Мокляк В.В. Вирощування епітаксійних плівок заміщеного залізо-ітрієвого гранату з наперед заданими властивостями // Металл. и нов. техн. - 2002. - Т.24. - № 5. - С. 727-732.

3. Б.К. Остафийчук, В.Д. Федорив, В.О. Коцюбинский, В.М. Пылыпив, В.В. Мокляк, В.В. Каспрук. Исследование разупорядочения магнитной микроструктуры CAGE-замещенных монокристаллических феррит-гранатовых пленок методом мессбауэровской спектроскопии // Металл. и нов. техн. - 2005. - Т.27. - № 8. - С. 1063-1074.

4. Остафійчук Б.К., Федорів В.Д., Коцюбинський В.О., Мокляк В.В., Яремій І.П. Мессбауерівські дослідження магнітної мікроструктури CAGE-заміщених монокристалічних ферит-гранатових плівок в зовнішньому магнітному полі // Вісник Прикарпатського університету. Серія: математика, фізика, хімія. Вип.1 - Івано-Франківськ.: Плай, 2000. - С. 139-148.

5. Соловко Я.Т., Яремій В.О., Коцюбинський В.О., Мокляк В.В. Оцінка структурної досконалості епітаксійних Ві-заміщених ферит-гранатових плівок методом рентгеноструктурного аналізу. - Матеріали ІІІ Всеукраїнської конференції молодих науковців “ ІТОНТ-2002” - Черкаси, 2002. - С. 45-46.

6. Остафійчук Б.К., Федорів В.Д., Коцюбинський В.О., Мокляк В.В., Яблунь Л.С. Вплив зовнішнього магнітного поля на магнітну мікроструктуру іонно-імплантованого шару ферит-гранатових плівок. - Матеріали ІХ Міжнародної конференції “Фізика і технологія тонких плівок”. - Т. 1. - 19-24 травня 2003 р. - Івано-Франківськ, 2003. - С. 220.

7. Мокляк В.В., Каспрук В.В., Гавенчук Ю.В. Вплив LAGA-заміщення на магнітні та кристалічні властивості системи LAGA:YIG. - Матеріали ІХ Міжнародної конференції “Фізика і технологія тонких плівок”. - Т. 2. - 19-24 травня 2003 р. - Івано-Франківськ, 2003. - С. 160.

8. Мокляк В.В. Визначення ростових напруг в епітаксійних ферит-гранатових плівках рентгенодифракційним методом. - Матеріали Х Міжнародної конференції “Фізика і технологія тонких плівок”. - Т. 1. - 16-21 травня 2005 р. - Івано-Франківськ, 2005. - С. 203.

9. Федорів В.Д., Коцюбинський В.О., Мокляк В.В. Месбауерівські дослідження магнітної мікроструктури епітаксійної плівки залізо-ітрієвого гранату. - Матеріали Х Міжнародної конференції “Фізика і технологія тонких плівок”. - Т. 1. - 16-21 травня 2005 р. - Івано-Франківськ, 2005. - С. 364.

10. Хапачев Ю.П., Чуховский Ф.Н. Деформации и напряжения в многослойных эпитаксиальных кристаллических структурах. Рентгенодифракционные методы их определения. Обзор. // Кристаллография - 1989. - Т. 34, Вып. 3. - С. 776-799.

11. Остафийчук Б.К., Олейник В.А., Пылыпив В.М. и др. Кристаллическая и магнитная структура имплантированных слоев монокристаллических пленок железоиттриевого граната: Препр. / АН УССР. Ин-т металлофизики; № 1-91. - К.: 1991. - 70 с.

12. Серегин П.П. Физические основы мессбауэровской спектроскопии. Учебное пособие. - Санкт-Петербург: Изд. СПБГПТУ, 2002. - 169 с.

Размещено на .ru