В О Васьковский ФИЗИКА НИЗКОРАЗМЕРНЫХ МАГНИТНЫХ СИСТЕМ

В. О. Васьковский ФИЗИКА НИЗКОРАЗМЕРНЫХ МАГНИТНЫХ СИСТЕМ

ВВЕДЕНИЕ. Низкоразмерные магнитные системы. НМС- магнитоупорядоченные объекты, содержащие структурные элементы, размер которых сопоставим с одной из характеристических магнитных длин Важные характеристические длины магнитоупорядоченных веществ Типичная длина прямого обменного взаимодействия – 0, 1 нм. Типичная длина косвенного обменного взаимодействия – 1 нм. Критический размер суперпарамагнетизма rs – 10 нм. Критический размер однодоменности ro – 5 10 нм. Ширина доменной границы – 100 нм. Длина свободного пробега электронов проводимости l – 10 нм.

1. ТОНКИЕ МАГНИТНЫЕ ПЛЁНКИ 1. 1. Получение тонких плёнок 1. 1. 1. Термическое испарение: - резистивное испарение; - метод взрыва; - электронно-лучевое испарение; - молекулярно-лучевая эпитаксия; - лазерная абляция. Достоинства: - относительная простота; - высокий рабочий вакуум Недостатки - низкая скорость осаждения; - плохая адгезия; - отклонения состава плёнки; - трудность получения диэлектрических осадков

1. 1. 2. Ионное распыление: - диодная схема на постоянном токе; - триодная схема; - диодная схема на переменном токе; - магнитронное распыление; - комбинированные методики. Достоинства: - высокая скорость осаждения; - хорошая адгезия; - возможность распыления металлов и диэлектриков; - хорошее воспроизведение состава. Недостатки: - низкий рабочий вакуум 1. 1. 3. Электролитическое осаждение

1. 1. 4. Технологическое оборудование Отечественные модернезированные установки ионного высокочастотного распыления УРМ 3 -279

Установка магнетронного распыления Orion-8 производства компании AJA INTERNATIONAL, USA

1. 1. 5. Технологии создания вакуума - механические масляные насосы (до 10 -3 мм. рт. ст); - спиральные (винтовые) безмасляные насосы (до 10 -3 мм. рт. ст); - парамасляные насосы (до 10 -6 мм. рт. ст); - магниторазрядные насосы (до 10 -6 мм. рт. ст); - турбомолекулярные насосы (до 10 -8 мм. рт. ст); - криогенные насосы (до 10 -10 мм. рт. ст).

1. 1. 6. Методики измерения толщины - кварцевый измеритель толщины; - измерение электросопротивления металлов; - поглощение электромагнитного излучения; - интерференционный метод; - малоугловое рентгеновское рассеяние; - профилометры и атомные силовые микроскопы.

Спектр малоуглового рентгеновского рассеяния плёнки Gd/Co 2 Lsin = m

Профилометр Dektak 150 Оснащён акустическим колпаком и виброизоляционным столом. Предназначен для автоматического определение профиля поверхности твёрдых объектов контактным способом. Технические характеристики: разрешение: 0, 1 нм; повторяемость результатов 0, 6 нм (на высоте ступеньки 100 нм); длина скана: 50 мкм – 20 мм; диапазон по вертикали: 5 мкм.

1. 1. 7. Методики изучения поверхности Зондовая силовая микроскопия ИНТЕГРА Аура - СЗМ для работы В условиях контролируемой атмосферы или низкого вакуума Принцип действия и основные элементы конструкции зондовых микроскопов

Сканирующая электронная микроскопия FEI Inspect F - растровый электронный AURIGA Cross. Beam - сканирующий электронный микроскоп с энергодисперсионным спектрометром EDAX микроскоп для исследования морфологии, химических и структурных свойств материалов с нанометровым пространственным разрешением

1. 1. 8. Анализ элементного состава и структурного состояния Рентгенофлуоресцентный спектрометр на полном внутреннем отражении Nanohunter - регистрируемые элементы от Al до U; - чувствительность 10 -7 вес. %; - угол падения первичного излучения варьируется в пределах 0 – 2 о; - разрешение углового сканирования 0, 01 о; - глубина проникновения излучения до 500 нм; - измерения выполняются в воздушной среде; - максимальные размеры образцов 100 x 100 х5 мм.

Электронные просвечивающие микроскопы Titan™ 80 -300 Один из первых снимков микроскопа Titan: «гантельки» из пар атомов германия на подложке. Расстояние между атомами в паре — 0, 14 нанометра. Врезка показывает, что уровень контраста изображения в промежутке между членами одной пары практически достигает контрастности на участке между парами (график отражает «срез» по красной линии) (иллюстрация FEI Company).

JEM-200 CX 1984 г. выпуска, фирма JEOL Ltd, Япония. Технические характеристики: увеличение 650 тыс. раз, разрешение 0, 3 нм. Ускоряющее напряжение до 200 к. В; Tecnai G 2 30 Twin 2005 г. выпуска, фирма FEI, Нидерланды с системой сканирования, системами GATAN картирования изображений, спектроскопии потерь энергии электронов EELS и энергодисперсионного спектрометра EDAX для элементного анализа. Технические характеристики: увеличение до 1 млн. раз, разрешение 0, 2 нм. Ускоряющее напряжение до 300 к. В. Разрешение EDAX спектрометра 160 э. В;