МНОГОСЛОЙНЫЕ МАГНИТНЫЕ НАНОСТРУКТУРЫ f e /s i
DESCRIPTION
МНОГОСЛОЙНЫЕ МАГНИТНЫЕ НАНОСТРУКТУРЫ F e /S i ПОЛУЧЕННЫЕ ТЕРМИЧЕСКИМ ИСПАРЕНИЕМ В СВЕРХВЫСОКОМ ВАКУУМЕ. Лаборатория ФМЯ ИФ СО РАН Кафедра ТФ СибГАУ. к.т.н. Варнаков С.Н. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
МНОГОСЛОЙНЫЕ МАГНИТНЫЕ НАНОСТРУКТУРЫ Fe/Si
ПОЛУЧЕННЫЕ ТЕРМИЧЕСКИМ ИСПАРЕНИЕМ В СВЕРХВЫСОКОМ
ВАКУУМЕ.
к.т.н. Варнаков С.Н.
Работа проводилась при активном участии: С.Г. Овчинникова, А.С. Паршина, С.В. Комогорцева, Г.С. Патрина, Н.В. Волкова, Е.В. Еремина, А.А. Лепешева, D. Rafaja, L. Kalvoda, А.Д. Балаева, Г.В. Бондаренко М.М. Коршунова, J. Bartolomé, J. Sesé, P. Nevoral.
Лаборатория ФМЯ ИФ СО РАНКафедра ТФ СибГАУ
Цель работы:
Усовершенствование сверхвысоковакуумной технологии на базе технологического комплекса «Ангара» для воспроизводимого получения систем нанометрового диапазона магнитных (Fe) и полупроводниковых материалов (Si), а также in situ определения толщины, элементного и химического состава полученных систем. Определение влияния технологических условий на структурные, химические и магнитные свойства получаемых пленочных систем.
Программно-аппаратное управление сверхвысоковакуумным технологическим
комплексом
БУИ
ИМИМ
БУИБС
ИПИИПИ
БС
БЛЭ БЛЭВК ДОБЭШ
З
ШЗ
МРН МРН МРНИВ ИВ ИВ
БК
Компьютер 1
RS
23
2
RS
23
2
Компьютер 2
RS
23
2
RS
23
2 12 разрядноеАЦП с
переменнымусилением
Вхо
д"в
идео
"
ШЗ
ЭПМ ПАП ЭПС
ЗиВП
НПНП
НП
ДОБЭ
ЭОС
ЭПМ – камера эпитаксии элементарных полупроводников, металлов и диэлектриков; ЭПС – камера эпитаксии полупроводниковых соединений; ПАП – камера анализа и подготовки подложек; ЗиВП – камера загрузки и выгрузки подложек; ШЗ – шиберный затвор; М - манипулятор; ИМ – испарительный модуль; НП – нагреватель подложки; ИВ – ионизационный вакуумметр; МРН – магниторязрядный насос; БК – блок контроля вакуумной системы; ДОБЭ – дифрактометр отраженных быстрых электронов; ВК – видеокамера; ЭОС – электронный оже-спектрометр; БЛЭ – быстродействующий лазерный эллипсометр.
Приборы и техника эксперимента, 2004 №6.,
с. 125-129. С.Н.Варнаков и др.
0 20 40 60 80 100 12002468
1012141618202224
t , мин.
, г
ра
д.
A
B
C
D
ПАРАМЕТР ПСИ КАК ФУНКЦИЯ ВРЕМЕНИ В ПРОЦЕССЕ РОСТА Fe/Si/Fe СТРУКТУРЫ
Участки AB, BC, CD соответствуют росту отдельных слоев железа, кремния и железа.
Si
Fe(10nm)
Fe(10nm)
Приборы и техника
эксперимента, 2004 №6.,
с. 125-129. С.Н.Варнаков и др.
Euro-Asian symposium “Trends in magnetism”
Krasnoyarsk, 2004., p. 318. А.С. Паршин и др.
20 40 60 80 100 120
0
1
2
3
4
5
6
7dN
(E)/
dE
Энергия электронов Е, эВ
Fe
Si
20 40 60 80 100 120
-6
-4
-2
0
2
4
6
dN(E
)/dE
Энергия электронов Е, эВ
Fe
Si
Низкоэнергетический участок оже - спектра от структуры Si(100 А) / Fe(5 А)
Низкоэнергетический участок оже - спектра от структуры
Si(100 А) / Fe(15 А)
МАЛОУГЛОВАЯ ДИФРАКЦИЯ МНОГОСЛОЙНОЙ СТРУКТУРЫ Fe-Si
Письма в ЖТФ,2005, том 31, вып. 22. с. 1-8. С.Н.Варнаков,
А.С. Паршин и др.
D. Rafaja, Institute of Physical Metallurgy, TU Bergakademie Freiberg, Germany
Зависимости энергии межслоевого взаимодействия от толщины ферромагнитного слоя для пленок с кремниевой прослойкой tSi = 2 nm.
1 – Т = 200 К, 2 – Т = 300 К.
Письма в ЖЭТФ,2004,
том 80, вып. 7. с. 560-562.
Г.С.Патрин,Н.В. Волков и др.
ВЛИЯНИЕ ТОЛЩИНЫ ФЕРРОМАГНИТНОГО СЛОЯ НА МЕЖСЛОЕВОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ В ПЛЕНКАХ Fe/Si/Fe
ТЕМПЕРАТУРНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ НОРМИРОВАННОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ НАСЫЩЕНИЯ ПЛЕНОК
[Fe(x)/Si(1.5nm)]2/Fe(x)/Si(10nm)
J. Bartolomé, Instituto de Ciencia de Materiales de Aragon, Zaragoza , Spain
nm
nm
nm
nm
ВЛИЯНИЕ ТОЛЩИНЫ ФЕРРОМАГНИТНОГО СЛОЯ НА НАМАГНИЧЕННОСТЬ ПЛЕНОК СИСТЕМЫ Fe/Si
Варнаков С.Н., Комогорцев С.В., Институт физики им Л.В. Киренского СО РАН
20 ( )
Feb b a a b b a tM M n M n M M M
ОЦЕНКА НАМАГНИЧЕННОСТИ НАСЫЩЕНИЯ М0 И ТОЛЩИНЫ
ХИМИЧЕСКОГО ИНТЕРФЕЙСА МЕЖДУ СЛОЯМИ Fe И Si.
Параметр слабомагнитного интерфейса Предел существования
Намагниченность насыщения М0(Gs) 0 < М0 ≤ 850
Толщина (nm) 0,6 ≤ 2 ≤ 1,2
ВЫВОДЫ
1. Модернизирован комплекс технологического оборудования на базе многомодульной установки «Ангара».
2. Отработана технология воспроизводимого получения однослойных и многослойных структур на основе Fe и Si на различных подложках. Получены многослойные наноструктуры системы (Fe/Si)N , где варьировались такие параметры, как N = 1, 2, … 10; толщина кремния 1 нм ≤ dSi ≤ 350 нм, а также толщина железа 1 нм ≤ dFe ≤ 20 нм.
3. С помощью методов электронной спектроскопии, лазерной эллипсометрии in situ контролировались элементный и химический состав, толщины получаемых слоев. Структурные характеристики были определены ex situ методом малоуглового рентгеновского рассеяния.
4. Исследованы трехслойные магнитные пленки Fe/Si/Fe методом магнитного резонанса. Обнаружен эффект влияния толщины ферромагнитного слоя на величину межслоевого взаимодействия.
5. Определены основные магнитные параметры для пленочных структур, получаемых с помощью модернизированной установки «Ангара». Определены пределы существования намагниченности насыщения М0 и толщины химического интерфейса между слоями Fe и Si.