Search academic texts

Registration Number

0820U100207, PhD dissertation

Title

Features of electron transport in the nanoscale film systems based on ferromagnetic alloys

Author

Saltykov Dmytro Ihorovych,

popup.head Protsenko Ivan Yukhymovych
popup.head Shkurdoda Yuryi О.
popup.opponent Dekhtyaruk Leonid V.
popup.opponent Danilchenko Sergiy M.
popup.review Odnodvorets Larysa Valentynivna
popup.review Pazukha Iryna M.

Status

Доктор філософії, 105, Прикладна фізика та наноматеріали

Date

18-09-2020

Description

Дисертаційна робота присвячена встановленню загальних закономірностей впливу температури і розмірних та концентраційних ефектів на електро- та магніторезистивні властивості одношарових плівок FexCo1-x та тришарових плівкових систем FexCo1-x/Cu/FexCo1-x. Встановлено закономірності формування кристалічної структури і фазового складу, поведінки електрофізичних (питомий опір, ТКО), магніторезистивних (анізотропний і гігантський магнітоопір) і їх взаємозв’язку для плівкових сплавів та тришарових систем на їх основі в інтервалі товщин d = 5 – 80 нм і концентрацій Fe 10 – 90 ат.% у температурному інтервалі 120 – 700 К. З’ясовано, що плівки сплаву FexСо1-x є гомогенними за товщиною. Вивчено дифузійні процеси у плівкових системах FexCo1-x/Cu/FexCo1-x з dF = 30 – 40 нм та dN = 10 – 20 нм та показано, що у них в цілому зберігається індивідуальність окремих шарів. Термо- та іонно-стимульована дифузія спричиняє дифузію атомів Fe та Co, які є результатом дисоціації молекул FeCo. Встановлено закономірності в польових залежностях анізотропного та ізотропного магнітоопору для одношарових плівкових матеріалів та тришарових структур із різною товщиною магнітних та немагнітних шарів та концентрацією компонент в шарах FeхСо1-х. Експериментально виявлені інтервали концентрацій і товщин шарів, у яких спостерігався анізотропний (позитивний поздовжній і негативний поперечний магнітоопір) та ізотропний (негативний поздовжній і поперечний магнітоопір) характер магнітоопору. Результати експериментальних досліджень впливу відпалювання на величину ізотропного магнітоопору та вид магніторезистивних петель показують, що характер поведінки МО і його величина в загальному випадку визначаються як товщиною феромагнітних і немагнітних шарів, так і концентрацією компонент у шарах. Експериментально показано, що при dF = 25 – 40 нм та dN = 3 – 20 нм в усіх досліджуваних свіжосконденсованих тришарових системах спостерігається ізотропний характер магнітоопору, обумовлений спін-залежним розсіюванням електронів провідності. Максимальне значення ізотропного МО в 1 % при кімнатній температурі для невідпалених плівок спостерігається для системи Fe0,1Co0,9/Cu/Fe0,1Co0,9 при однакових товщинах магнітних шарів і товщині прошарку 3 нм. При термомагнітному поетапному відпалюванні (через проміжні температури 400, 500 К) для всіх систем за виключенням зразків з утворенням гранульованого стану спостерігається перехід від ізотропного до анізотропного характеру магнітоопору. Для структур з концентрацією Fe 10 – 20 ат. % та відносно тонкими шарами (dF = 10 – 20 нм, dN = 5 – 15 нм) спостерігається анізотропний характер магнітоопору в вихідному стані. Відпалювання за температури 550 К призводить до появи ізотропного магнітоопору, що обумовлено формуванням гранульованого сплаву на основі Cu та атомів Со. Термообробка зразків незалежно від вмісту компонент та з dF = 20 – 30 нм, dN = 5 – 15 нм при температурі 400, 550 К стимулює збільшення ізотропного МО до 3,5 % при кімнатній температурі. Зниження температури вимірювання від кімнатної до 120 К приводить до збільшення амплітуди ізотропного магнітоопору в 1,2 – 1,5 рази. Отримані експериментальні результати свідчать про досить велику температурну стабільність властивостей плівкових структур на основі сплаву FexСо1-x та Cu, що дозволяє рекомендувати при виготовленні магніторезистивних елементів, як один з етапів технологічного процесу, термостабілізаційне відпалювання у вакуумі за температури 550 або 700 К безпосередньо після осадження плівок. Показано, що на температурних залежностях питомого опору тришарових плівок незалежно від концентрації компонент фіксуються три характерні ділянки, на яких реалізується розсіювання електронів на дефектах кристалічної будови, межах зерен та інтерфейсах. Експериментально та теоретично показано, що із ростом товщини плівкового сплаву FexСо1-x та товщини прошарку у тришарових системах (dF = 30 нм) значення ТКО зростає. Експериментальні та розрахункові дані співпадають з точністю до 20%. Вивчені фізичні прoцеси в плівкoвих матеріалах із тoчки зoру їх мoжливoгo застoсування як чутливих елементів з високою температурною та часовою стабільністю багатoфункціoнальних сенсoрних та інфoрмаційних приладів різнoгo призначення.