Епітаксійні плівки ферит-гранатів з анізотропією типу "кутова фаза"

Размещено на http://www.allbest.ru/

ТАВРІЙСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМ. В.І. ВЕРНАДСЬКОГО

Прокопов Анатолій Романович

УДК 537.62+548.25

ЕПІТАКСІЙНІ ПЛІВКИ ФЕРИТ-ГРАНАТІВ З АНІЗОТРОПІЄЮ ТИПУ “КУТОВА ФАЗА”

01.04.07 - Фізика твердого тіла

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук

Сімферополь - 2002

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Таврійському національному університеті

ім. В.І. Вернадського

Науковий керівник: кандидат фізико-математичних наук, доцент,

Дубінко Сергій Володимирович

директор конструкторського бюро "Домен" при Таврійському національному університеті

ім. В.І. Вернадського

Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, професор

Савін Валерій Васильович,

Запорізький державний університет,

професор кафедри фізичного матеріалознавства

кандидат фізико-математичних наук, доцент Стругацький Марк Борисович,

Таврійський національний університет

ім. В.І. Вернадського,

завідувач кафедри фізики твердого тіла

Провідна організація Київський національний університет

ім. Тараса Шевченка, м. Київ

Захист відбудеться " 17 " травня 2002 р. о 14 годині на

засіданні спеціалізованої вченої ради К 52.051.02 Таврійського національного університету ім. В.І. Вернадського, 95007, г. Сімферополь, вул. Ялтинська, 4

Автореферат розісланий " 9 " квітня 2002 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради О.В. Яценко

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Сучасна фізика твердого тіла характеризується бурхливим розвитком фізичних досліджень і швидким впровадженням досягнень в техніку, зокрема, в твердотільну магнітомікроелектроніку і магнітооптику, в арсеналі яких знаходяться об'ємні і плівкові магнітні матеріали. Одним з представників таких матеріалів є епітаксійні плівки ферит-гранатів (ЕПФГ).

Технологія отримання ЕПФГ досягла такого рівня, який дозволяє синтезувати плівки з прогнозованими фізичними параметрами. Основний тип ЕПФГ, що застосовується зараз і досить повно досліджений, базується на плівках з одновісною магнітною анізотропією і лабіринтною або смуговою доменною структурою (ДС). Ці плівки вирощуються на підкладках немагнітного гранату з кристалографічною орієнтацією (111) і мають константу ростової одновісної магнітної анізотропії набагато більшу констант кубічної анізотропії.

Все більше знаходять застосування магнітооптичні (МО) методи візуалізації магнітних полів, які використовуються в дефектоскопії, фоноскопії і в ряді інших випадків тестування магнітних носіїв. Яскравим представником сімейства магнітних матеріалів, що застосовуються як реєструюче середовище при МО візуалізації магнітних полів, є ЕПФГ. Розширення діапазону застосування ЕПФГ ініціює розробки з отримання нових типів плівок. Наприклад, ЕПФГ з одновісною магнітною анізотропією не адекватно відображають розподіл магнітних полів розсіяння у випадку, коли на магнітному носії інформація подана в аналоговій формі. Тенденції практичного використання ЕПФГ ведуть до створення плівок зі складним характером магнітної анізотропії, зокрема, з анізотропією типу "кутова фаза". ЕПФГ з орієнтацією (111), що мають анізотропію типу "кутова фаза", характеризуються близькими за абсолютною величиною константами ростової одновісної і природної кубічної анізотропій. При певному співвідношенні цих констант ЕПФГ може мати анізотропію типу "легка площина". 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. ЕПФГ з магнітною анізотропією типу "кутова фаза" і "легка площина" дозволяють відображати інформаційні сигнали як цифрового, так і аналогового типу.

Відомості про конкретні підходи до отримання таких плівок в науковій літературі фактично відсутні. Також відсутні відомості про систематичні дослідження процесів перемагнічування ЕПФГ з магнітною анізотропією типу "кутова фаза" і "легка площина" в магнітних полях, орієнтованих під різними кутами до нормалі до поверхні плівок. Детальне знання закономірностей перемагнічування таких плівок фактично дає можливість створювати на їх основі нові прилади і пристрої.

У зв'язку з цим є актуальним встановлення взаємозв'язку 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.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Роботу виконано в рамках наукових тем:

1. Розробка магнітооптичних просторових перетворювачів для топографування сигналограм з магнітних носіїв інформації. "Бук-1/2Д", 22/96, ДР № 0196U000960

2. Синтез і дослідження властивостей нових епітаксійних ферит-гранатових плівок для використання в пристроях високощільного запису і обробки інформації. "Запис", 24/97 (180), ДР № 0197U001591.

3. Розробка магнітооптичних перетворювачів полів розсіяння магнітних сигналограм. № 2/98 4337. ДР № 0198U002691.

4. Синтез і дослідження нових епітаксійних плівок ферит-гранатів з розорієнтованими поверхнями. № 203/00 ДР № 0100U001366.

Мета роботи. Встановити взаємозв'язок 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;

2) провести систематичне дослідження орієнтаційних залежностей магнітного стану ЕПФГ з анізотропією типу “кутова фаза” і “легка площина” у зовнішніх магнітних полях індуктивно-частотним і МО методами.

Наукова новизна.

1. Отримано емпіричний вираз, який зв'язує концентрацію компонент шихти для синтезу ЕПФГ з магнітною анізотропією "легка площина" з магнітними параметрами цих плівок.

2. Експериментально показано вплив кристалографічної орієнтації підкладки і розподілу гранатооутворюючих іонів по товщині ЕПФГ з магнітною анізотропією "кутова фаза" і "легка площина" на магнітні параметри цих плівок.

3. Експериментально встановлено взаємозв'язок температури переорієнтації вектора намагніченості ЕПФГ з рівноважного стану в площину плівки з типом вихідної магнітної доменної структури.

4. 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.

5. 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 в ЕПФГ відбувається з переходом через монодоменний стан з подальшою появою ДС і її зникненням в магнітних полях, достатніх для насичення.

Практичне значення отриманих результатів.

1. Синтезовано ЕПФГ на підкладках різної кристалографічної орієнтації, призначені для використання в пристроях візуалізації магнітних полів.

2. Результати експериментальних досліджень впливу умов синтезу ЕПФГ з неодновісною магнітною анізотропією на статичні параметри плівок і тип доменної структури можуть бути використані при прогнозуванні умов синтезу матеріалів із заданими властивостями.

3. Виявлені особливості поведінки магнітної сприйнятливості поглиблюють уявлення про фізичні процеси перемагнічування ЕПФГ і розширюють галузь їх практичного використання.

4. Запропоновані принципові схеми МО перетворювачів на основі синтезованих ЕПФГ можуть бути використані при розробці програмно-апаратних комплексів для візуалізації магнітних полів.

Особистий внесок здобувача. У роботах, опублікованих у співавторстві, дисертантом особисто проведено всю експериментальну роботу по синтезу ЕПФГ, по вимірюванню орієнтаційних і температурних залежностей поведінки магнітної сприйнятливості, по магнітооптичних дослідженнях перебудови доменної структури. Дисертант брав безпосередню участь в постановці задач і в інтерпретації отриманих результатів, а також в розробці принципових схем МО перетворювачів і аналізаторів спектра електричних сигналів.

Апробація результатів. Наукові результати дисертації доповідалися на VII Всесоюзній науково-технічній конференції "Проблеми магнитных измерений и магнитоизмерительной аппаратуры" (Ленінград, 1989 р.); на II Всесоюзній конференції з оптичної обробки інформації (Фрунзе, 1990 р.); на Всесоюзній конференції "Оптическое изображение и регистрирующие среды" (Ленінград, 1990 р.); на Семінарі з магнітомікроелектроніки (Алушта, 1991 р.); на Міжнародній конференції "Physics in Ukraine" (Київ, 1993 р.); на VII Міжнародному науковому семінарі "ФМЯ" (Донецьк, 1994 р.); на ICF 7 International Conference on Ferrites (Bordeaus, France, 1996); на "NATO ASI Frontiers in Magnetism of reduced dimension systems" (Partenit, Crimea, 1997); на Х Ювілейній науково-технічній конференції "Датчик-98" (Гурзуф, Крим, 1998 р.) на Workshop sensors springtime in Odessa, (1998), на XVII - XXVIII Наукових конференціях професорсько-викладацького складу Сімферопольського державного університету (Сімферополь, 1988,..., 1999 рр.) і XXIX Науковій конференції професорсько-викладацького складу і студентів Таврійського національного університету ім. В.І. Вернадського (Сімферополь, 2000 р.)

Робота "Синтез нових епітаксійних ферит-гранатових структур для пристроїв оптичної обробки інформації", співавтором якої є дисертант, відмічена I премією Академії Технологічних наук України за 1993 р., диплом №4.

Публікації. Основні матеріали дисертації складають зміст

7 опублікованих статей, 16 тез доповідей, 3 патентів України і 2 авторських свідоцтв СРСР, список яких наведено в кінці автореферату.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається з вступу, чотирьох розділів і висновків. Обсяг дисертації складає 116 сторінок, у тому числі 37 рисунків і 4 таблиці. Список літератури містить 126 джерел.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність і практичну цінність роботи, сформульовано основні положення, які виносяться на захист.

У першому розділі дано короткий огляд основних уявлень про синтез і фізичні властивості ЕПФГ. Найбільш детально розглянуті питання, подальша розробка яких складає основу оригінальних розділів дисертації, а саме: розчин-розплавні системи для вирощування ЕПФГ; процеси намагнічування ЕПФГ; магнітні фази і спін-орієнтаційні переходи в кубічному феромагнетику при дії зовнішніх магнітних полів.

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".

Описано магнітооптичні установки, що застосовувалися в експериментах, які дозволяють візуально контролювати статичні властивості доменних структур в магнітних полях і вивчати функціональні властивості ЕПФГ для використання під час розробок просторово-часових модуляторів світла.

Наведено опис модифікованої індуктивно-частотної установки і методики визначення за її допомогою статичних параметрів ЕПФГ з анізотропією "кутова фаза", в тому числі багатошаровості плівок.

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. Концентрація оксидів літію СLi і ванадію СV в розчині-розплаві варіювалася в межах 0-5 і 0-0,5 мольных процента, відповідно. Внаслідок обробки експериментальних даних було отримано емпіричне співвідношення, що дозволяє прогнозувати величину поля насичення ферит-гранатової плівки в нормаль (Hs,т), що є однією з найважливіших характеристик, які визначають придатність ЕПФГ з анізотропією типу “легка площина” для конкретних застосувань:

Hs,т ” K·(h·CLi/R2)·exp(-CV),

де K ” 255 Е/мкм, h - товщина ЕПФГ, R2 - мольне відношення Fe2O3/Ga2O3.

У розділі 3.2 розглядаються умови отримання ЕПФГ з анізотропією "кутова фаза" складу (BiLuCa)3(FeGe)5O12 з вісмут-свинцевого розчинника. Запропоновано поділ синтезованих ЕПФГ на чотири групи за типом існуючої в них вихідної доменної структури, які характеризуються різним кутом відхилення вектора намагніченості від нормалі до площини плівки. Показано зв'язок температури вирощування ЕПФГ з типом доменної структури і вплив "старіння" розчину-розплаву на магнітні властивості плівок.

У розділі 3.3 наведено експериментальні результати пошарового дослідження фізико-хімічних властивостей ЕПФГ методами змінно-струмової полярографії і індуктивно-частотним. На рис. 1 показано розподіл іонів Bi і Fe по товщині плівки. Виділяються дві області із зниженим вмістом іонів Bi і Fe: плівка-підкладка і плівка-повітря. Центральна область збагачена цими іонами. Наявність шаруватості пояснюється процесами дифузії в граничному шарі підкладка - розчин-розплав, кінетикою росту плівки в початковий період і "старінням" розчину-розплаву в процесі росту ЕПФГ. Показано хорошу відповідність між результатами, отриманими за допомогою хімічного аналізу і індуктивно-частотним методом.

У розділі 3.4 експериментально показано принципову можливість використання ЕПФГ з анізотропією "кутова фаза" в пристроях оптичної обробки інформації, записаної на магнітних носіях і в дефектоскопії.

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.

У розділі 4.1 наведено дані по впливу відхилення орієнтації підкладок ГГГ від площини (111) на фізичні властивості і орієнтацію осі легкого намагнічування ЕПФГ. Встановлено зв'язок між розорієнтацією підкладки та: швидкістю росту ЕПФГ; різним входженням іонів в підгратки гранату; кутом виходу вектора намагніченості з площини. Із збільшенням розорієнтації від (111) кут виходу осі легкого намагнічування з площини збільшується в співвідношенні приблизно 1:2, швидкість росту плівок падає, склад ЕПФГ істотно змінюється при рівних технологічних умовах синтезу.

У розділі 4.2. показано взаємозв'язок між типом магнітної структури ЕПФГ (рис. 2) і Тспп - температурою спін-переорієнтаційного переходу (СПП) вектора намагніченості з кутової фази в площину плівки.

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. 3). У процесі проведення експериментів по спостереженню магніто-індукованих СПП на індуктивно-частотній установці (геометрію експерименту показано на рис. 2) було виявлено, що в тих випадках, коли вектор магнітного поля складав з нормаллю кут q=0,3ё1,5°, в зразках ЕПФГ, що мали в нульовому полі ДС типу АВ, ВА і В, спостерігається гігантська аномалія сприйнятливості. На рис. 4 зображено експериментальні криві зміни відносної магнітної сприйнятливості c/c0 (c0 - магнітна сприйнятливість ЕПФГ при Нq=2,5 кЕ; c - магнітна сприйнятливість в полях 0,1 кЕЈНqЈ2,5 кЕ), що відбувається під дією зовнішніх магнітних полів Нq (в одному із зразків, що мав при Нq=0 доменну структуру типу ВА.

Видно (рис. 4), що при зміні кута q від 1,5 до 0,3° на залежності c/c0~f(Hq) в діапазоні магнітних полів Нq=300 - 1450 Е виникає аномалія сприйнятливості, мінімум якої відповідає Н=850 Е.

На рис. 5 зображено експериментальні криві зміни відносної магнітної сприйнятливості c/c0 під дією зовнішнього магнітного поля, направленого під кутом q=0,2° (c0 - магнітна сприйнятливість ЕПФГ при Н=2,5 кЕ; c - магнітна сприйнятливість в полях 0 - 2,5 кЕ). Характер поведінки c/c0 істотно розрізняється при намагнічуванні зразка зовнішнім магнітним полем з різною полярністю.

На рис. 6а показано фотографію ДС розмагніченої ЕПФГ в нульовому магнітному полі. ДС являє собою слабкоконтрастну смугову структуру типу АВ. У полях 3-20 Е виникають доменні межі, що розділяють області з різними періодами і орієнтацією ДС (рис. 6б, в). При подальшому збільшенні магнітного поля доменні межі типу В зникають і ДС фактично перетворюється у початкову. У полях 20-400 Е відбувається слабка зміна контрасту і незначна переорієнтація ДС. Подальше збільшення поля приводить до зменшення магнітооптичного контрасту і перетворення ДС в "пунктирну", схожу на структуру типу ВА. У полях вище 400 Е з'являється ДС типу ВА, але зворотної полярності, обмежена доменними межами типу В. Далі при збільшенні поля ДС типу ВА зворотної полярності стає переважаючою (рис. 6г, д). При намагнічуванні ЕПФГ магнітним полем іншої полярності ДС перебудовується дещо інакше. У полях від 0 до 300 Е початкова ДС не змінює своєї конфігурації, змінюється тільки магнітооптичний контраст. У полях 300-600 Е зразок знаходиться в монодоменному стані. У полях вище 600 Е з'являється ДС типу В, показана на рис. 6е. З залежності, наведеної на рис. 5, видно, що складний характер перебудови ДС продовжується в магнітних полях до 2 кЕ. На ЕПФГ, вирощених на підкладках з орієнтацією, відмінною від (111), спостерігаються макродомени, розділені доменними межами типу В. На всіх зразках спостерігалася гігантська аномалія c. В інтервалі кутів, в яких спостерігається аномалія c і в діапазоні зовнішніх магнітних полів, доступних для магнітооптичних спостережень (~800 Е), відбувається тільки зміна розмірів магнітних доменів різної полярності і поворот вектора намагніченості, що реєструється як зміна контрасту.

Для ЕПФГ з орієнтацією (111) аномальна поведінка c може спостерігатися при прикладанні магнітних полів в діапазоні кутів Dq як симетрично (±q), так і асиметрично (+q або -q) відносно нормалі до площини плівки. Причому симетричний вияв аномалії відповідає азимутальним кутам, співпадаючим з осями легкого намагнічування, а асиметричний співпадає з осями важкого намагнічування.

Для ЕПФГ з орієнтацією, відмінною від (111) аномальна поведінка c спостерігається тільки при прикладанні магнітного поля асиметрично відносно нормалі. При цьому кутовий діапазон Dq існування аномалії збільшується при наближенні азимутального кута до осі важкого намагнічування. Для ЕПФГ з орієнтацією (211) в напрямі осі важкого намагнічування аномальна поведінка магнітної сприйнятливості не спостерігається.

У розділі 4.3 подано теоретичний аналіз впливу нахилу осі легкого намагнічування на умови реалізації однорідного стану в магнітному полі для двох випадків: вихід вектора намагніченості з площини плівки зумовлений ростовою анізотропією в ЕПФГ з орієнтацією (112) і кубічною анізотропією в плівках з орієнтацією (111). Для визначення меж існування однорідного стану застосовувалася чисельна процедура мінімізації енергії по координатах q і j.

Область існування однорідного магнітного стану обмежена деякою замкненою кривою на діаграмі НZHY, всередині якої функція енергії має більше ніж один мінімум. Вигляд діаграми для ЕПФГ з орієнтацією (112) істотно залежить від співвідношення констант анізотропії: КU - одновісної і Kort - ромбічної. На рис. 7а наведено розрахункові криві, що визначають межі існування однорідного стану (112)-плівки при намагніченості насичення МS=43,9 Гс, КU<0 для різних значень параметра e=Kort/КU. Випадку e=0 відповідає класична астроїда. На рис. 7б показано аналогічну залежність для (111)-плівки в координатах hX=HXMS/|КU|, hZ=HZMS з урахуванням двох констант кубічної анізотропії к1=К1/|КU| и к2=К2/|КU|. Наведені залежності дозволяють описати особливості процесу перемагнічування ЕПФГ. У деякому інтервалі кутів орієнтації поля (поблизу променя 1) існують дві області неоднорідних станів: низькопольова і високопольова, розділені областю однорідних станів. Така ситуація можлива, коли константи кубічної і одновісної анізотропій одного порядку.

ВИСНОВКИ

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 пов'язує 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 взаємозв'язок 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 плёнок с анизотропией типа "угловая фаза" и "лёгкая плоскость" // Учёные 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. Barr'yakhtar 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);

№ 95062787: Заявл.14.06.95; опубл. 27.02.98. Бюл. №1.

9. Пат. 4661 С1 Украина, МКИ G 01 R 23/16. Анализатор спектра электрических сигналов / Ю.Ф. Вилесов, В.Г. Вишневский, А.Р. Прокопов, А.В.Ярыгин (Украина) № 94240378; Заявл.16.03.93; опубл. 28.12.94. Бюл. №7.

10. Пат. 5397 С1 Украина, МКИ G 01 R 23/16. Анализатор спектра электрических сигналов / Ю.Ф. Вилесов, В.Г. Вишневский, А.Р. Прокопов, А.В. Ярыгин (Украина) № 94250537; Заявл.16.03.93; опубл. 28.12.94. Бюл. №7.

11. А.с. 1626183 СССР, МКИ G 01 R 23/17. Анализатор спектра электрических сигналов / Ю.П. Батюта, В.Г. Вишневский, Н.А. Грошенко, С.М. Гусев, В.В. Кордубан, А.Р. Прокопов (СССР). №4675051/21; Заявлено 24.02.89; Опублик. 07.02.91, Бюл. №5.

12. А.с. 1789938 СССР, МКИ G 01 R 23/16. Анализатор спектра электрических сигналов / Ю.Ф. Вилесов, В.Г. Вишневский, Н.А. Грошенко, А.Р. Прокопов, А.В.Ярыгин (СССР). №4873991/21; Заявл. 15.10.90; Опубл. 23.01.93. Бюл. №3.

13. Сурова Н.А., Прокопов А.Р. Компьютеризованная вольт-амперометрическая система послойного определения химических свойств магнитооптических феррит-гранатовых пленок // II Междунар. Конф. по физико-техническим 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 по функциональной 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, Bordeausў96: 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.

АНОТАЦІЇ

Прокопов А. Р. Епітаксійні плівки ферит-гранатів з анізотропією типу “кутова фаза”. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.07 - фізика твердого тіла. - Таврійський національний університет ім. В. І. Вернадського, Сімферополь, 2001.

Дисертація присвячена питанням 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, а також експериментальному і теоретичному дослідженню процесів перемагнічування таких плівок. У роботі проведено комплексні дослідження магнітних і магнітооптичних властивостей ЕПФГ, розроблено технологічні способи одержання ЕПФГ із заданими властивостями. Експериментально виявлено аномальну поведінку магнітної сприйнятливості при намагнічуванні ЕПФГ під кутом до поверхні плівок. Експериментально і теоретично показано, що при цьому перебудова доменної структури відбувається через проміжний монодоменний стан. Показано можливість застосування ЕПФГ у пристроях магнітооптичної модуляції світла, топографії просторово-неоднорідних магнітних полів.

Ключові слова: епітаксійні плівки ферит-гранатів, процеси перемагнічування, магнітна анізотропія, доменна структура, рідиннофазна епітаксія, магнітооптична візуалізація.

Прокопов А. Р. Эпитаксиальные пленки феррит-гранатов с анизотропией типа “угловая фаза”. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.07 - физика твердого тела. - Таврический национальный университет им. В. И. Вернадского, Симферополь, 2001.

Диссертация посвящена вопросам синтеза эпитаксиальных пленок феррит-гранатов (ЭПФГ) с анизотропией типа “угловая фаза” и “легкая плоскость” на подложках различных кристаллографических ориентаций, экспериментальному и теоретическому исследованию процессов перемагничивания таких пленок, возможности практического использования их в устройствах визуализации и анализа пространственно неоднородных магнитных полей.

Исходя из существующих сведений о синтезе и применении ЭПФГ, сделан вывод о преимуществах и необходимости разработки способов получения ЭПФГ, обладающих направлением спонтанной намагниченности близким к плоскости пленки, или находящимся в промежуточном направлении между плоскостью пленки и нормалью к ней.

В работе исследованы раствор-расплавные системы с растворителями Bi2O3 - Li2O - V2O5 и Bi2O3 - PbO - B2O3, разработаны условия синтеза ЭПФГ с анизотропией "угловая фаза" и "легкая плоскость". Получено эмпирическое выражение, связывающее концентрации компонент шихты, из которой синтезируется ЭПФГ с магнитной анизотропией "легкая плоскость", с магнитными параметрами этих пленок. Определено влияние кристаллографической ориентации подложки на физические свойства ЭПФГ. Показано, что угол выхода оси легкого намагничивания из плоскости пленки пропорционален углу между нормалью к поверхности подложки и кристаллографическим направлением [111]. Анализ технологических параметров роста показал, что незначительное изменение ориентации подложки от (111) приводит к существенному изменению состава выращенных при прочих равных условиях ЭПФГ.

Показана взаимосвязь температуры переориентации вектора намагниченности в ЭПФГ из равновесного состояния в плоскость пленки с типом исходной доменной структуры. Впервые экспериментально обнаружено аномальное поведение магнитной восприимчивости в ЭПФГ с анизотропией "угловая фаза" и "легкая плоскость" при намагничивании в магнитных полях, приложенных под углом к нормали к поверхности пленок. Впервые экспериментально показано и теоретически обосновано, что в интервале углов наклона вектора магнитного поля относительно нормали к поверхности пленок, в которых наблюдается аномальное поведение магнитной восприимчивости, перестройка ДС происходит с переходом через монодоменное состояние с последующим разбиением на новую ДС, переходящую в монодоменное состояние в магнитных полях достаточных для насыщения ЭПФГ.

Показана возможность применения ЭПФГ с анизотропией "угловая фаза" и "легкая плоскость" в устройствах пространственной модуляции света, магнитооптической топографии пространственно неоднородных магнитных полей и дефектоскопии.

Ключевые слова: эпитаксиальные пленки феррит-гранатов, процессы перемагничивания, магнитная анизотропия, доменная структура, жидкофазная эпитаксия, магнитооптическая визуализация.

епітаксійний плівка кристалографічний синтез

Prokopov A. R. Epitaxial garnet ferrite films with angular phase anisotropy. - Manuscript.

Thesis for a candidate of science degree of Physics and Mathematics by specialty 01.04.07 - Solid State Physics. -National Taurida V.Vernadski University, Simferopol, 2002.

The thesis subject matter is the aspects of defining relations between the physical properties of epitaxial garnet ferrite films (EGFF) and the technological factors that determine the synthesis of films with an angular phase anisotropy on substrates having various crystallographic orientations; also the thesis concerns the experimental and theoretical research of remagnetization processes for such films. In scope of the thesis, manifold studies of magnetic and magnetooptical properties of EGFF have been carried out, the technological methods to obtain EGFF with specified properties have been developed. Experimentally an anomalous behavior of the magnetic susceptibility when magnetizing EGFF at an angle to the film surface has been found out. Here experimentally and theoretically it has been demonstrated that the domain structure reshaping comes through an intermediate single-domain state. It has been shown that EGFF can be applied in magnetooptical light-modulation devices, topography of spatially non-uniform magnetic fields, and in defectoscopy.

Key words: epitaxial garnet ferrite film, remagnetization processes, magnetic anisotropy, domain structure, liquid-phase epitaxy, magnetooptical visualization.

Размещено на Allbest.ru

...