CC BY
14Решетневскце чтения
УДК 539. 213. 536. 42
В. В. Казанцева, Л. И. Квеглис, О. С. Букина Сибирский федеральный университет, Россия, Красноярск Г. С. Бектасова Восточно-Казахстанский государственный университет имени С. Аманжолова, Республика Казахстан, Усть-Каменогорск
МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ПЛЕНОЧНЫХ СТРУКТУР FE86MN13C
Рассматривается структура и свойства тонкопленочной системы Ге8бМп13С. Обнаружена возможность создания квантовых точек в тонких пленках сплава Ге86Мп13С. Целью работы является исследование возможности формирования в антиферромагнитной системе Ге8бМп13С ферромагнитных квантовых точек, имеющих структуру Франка-Каспера.
Для моделирования неравновесных процессов, протекающих в массивных материалах, исследуют тонкопленочные материалы. Особенностью тонкопленочных материалов является то, что незначительные изменения параметров их системы могут привести к появлению новых эффектов или кардинальному изменению свойств.
В работе [1] проводилось исследование влияния толщины системы на структуру доменных границ поликристаллических тонких пленок. В каждом зерне стали Гадфильда имеется слоистая структура, состоящая из аустенита с антиферромагнитной структурой и мартенсита деформации с ферромагнитной структурой. Размеры слоев составляют от 20 Á до 0,5 нм. После приложения магнитных полей вдоль нормали в плоскости пленки выделилось направление намагниченности, положение которого менялось при изменении направления поля. Отметим, что подобная вращающаяся анизотропия была обнаружена в закри-тических пленках, обладающих страйп-доменами.
Образцы тонких пленок Ре86Мп13С (110Г13Л) были получены термическим вакуумным осаждением 10-5 мм рт. ст. образцов массой 25-100 мг на подложке, выполнено из стекла и NaCl. Пленка имеет мелкозернистую структуру, т. е. она практически аморфна. Химический состав тонкопленочных образцов контролировался методом рентгеноспектрального флуоресцентного анализа в установке Pioneer с точностью измерения 0,003 ат. %. Оптические спектры для тонкопленочных образцов получены в спектрометре Shimadzu.
После криомеханической обработки в жидком азоте структура пленки изменилась. Для измерения магнитных свойств сплава Ре86Мп13С использовался традиционный метод вращающих моментов на вращательном крутильном магнитометре при комнатной температуре в полях до 4 кЭ. За счет разницы температурных коэффициентов расширения пленки и подложки при обработке жидким азотом, создаются внутренние напряжения, значительно превышающие модули упругости и сдвига в пленочном материале. По этой причине в пленке возникают изгибные контуры и монокристаллические участки.
Было оценено время переключения химических связей в пленках сплава Ре86Мп]3С с помощью эффек-
та Мессбауэра. В магнитном поле при изменении угла вращения между намагниченностью образца и направлением поля образец не меняет мгновенно (за 107-10-12 с) направление крутящего момента. Для установления в образце магнитного упорядочения затрачивается достаточное время, проявляется магнитное последействие материала. Такое поведение свидетельствует о магнитной неоднородности вещества, обусловленной его структурной неоднородностью.
До динамической нагрузки система затрачивает значительно больше энергии для перемагничивания. После динамической нагрузки системе необходимо меньшее количество энергии для перемагничивания, и материал перемагничивается легче, при этом наблюдается сильное несовпадение кривых перемагни-чивания.
Для уточнения причины несовпадения кривых пе-ремагничивания проводили исследования вращательного гистерезиса в крутильном магнитометре методом крутящего момента для тонких массивов стали 110Г13Л размером 10*5*0,1 мм, до и после динамической прокатки. После динамической прокатки массивные образцы стали 110Г13Л обладают однонаправленной магнитной анизотропией в поле до 3 кЭ. Такой же характер кривой наблюдался и до динамической прокатки. Однако после динамической прокатки в фольгах величина крутящего момента увеличивалась вдвое при тех же значениях угла вращения. Таким образом, несовпадения кривых перемагничи-вания, вероятно, связано с появлением однонаправленной магнитной анизотропии. Домены не выстраиваются вдоль поля мгновенно. Следовательно, в исследуемом материале устанавливается магнитное последействие, которое пропорционально дифференциальной магнитной восприимчивости.
При одном и том же химсоставе могут образовываться фазы с различной магнитной структурой. Магнитная структура связана с фазовым составом и особенностями кристаллической структуры. В результате получаются различные значения термоЭДС в пределах порядка измеряемой величины. Причиной наблюдаемой термоЭДС является, вероятнее всего, контактная разность потенциалов в областях контактов различных фаз: аустенитной и мартенситной. Причем температурная зависимость термоЭДС носит знако-
Наноматериалы и нанотехнологии в аэрокосмической отрасли
переменный характер. Такое явление может быть связано с неоднородной магнитной структурой образца.
Кривые крутящие моменты показывают, что в исследуемом материале проявляется магнитное последействие или магнитная вязкость. Свойство магнитной вязкости характерно для неоднородной магнито-упорядоченной структуры [2; 3].
Таким образом, на основании измерения структуры и магнитных характеристик можно сделать вывод, что сталь 110Г13Л, известная как антиферромагнитный инвар, подвергнутая интенсивной механической нагрузке, может иметь неоднородную магнитоупоря-доченную структуру. Структурные исследования стали 110Г13Л свидетельствуют о таком состоянии и дают ответ на вопрос о причине магнитной вязкости.
Расчеты электронной структуры для нанокристал-литов Ре87Ми1з, проведенные методом рассеянных волн [3], показали наличие энергетических щелей
в спектрах плотности электронных состояний для на-нокристаллитов, имеющих структуры Франка-Каспера. Они легче всего образуются из неравновесного состояния в металлических сплавах [3].
Библиографические ссылки
1. Толстобров Ю. В. Микромагнитное моделирование полей намагниченности в одноосных ферромагнетиках : дис. ... канд. техн. наук / Бийск. пед. гос. ун-т. Бийск, 2008.
2. Херд К. М. Многообразие видов магнитного упорядочения в твёрдых телах // Успехи физ. наук. 1984. Т. 142. № 2. С. 331-335.
3. Local electron structure and magnetization in P-Fe86Mn13C / L. I. Kveglis, R. B. Abylkalykova, F. M. Noskov et al. // Science Direct, Superlattices and Microstructures. 2009. № 46. P. 114-120.
V. V. Kazantseva, L. I. Kveglis,, О. S. Bukina Sibirian Federal University, Russia, Krasnoyarsk
G. S. Bektasova
S. Amanzholov East-Kazakhstan State University, Republic of Kazakhstan, Ust-Kamenogorsk
MAGNETIC PROPERTIES FILMS STRUCTURES FE86MN13C
It is investigated structure and properties of Fe86Mn13C thin films system. It is revealed possibility creation quantum dots in the Fe86Mn13C thin films alloy. The aim of research is to discover the possibility offerromagnetic quantum dots with Frank-Kasper structure formation in the Fe86Mn13C antiferromagnetic system.
© Казанцева В. В., Квеглис Л. И., Бектасова Г. С., Букина О. С., 2011
УДК 539.213.536.42
Л. И. Квеглис, М. С. Рахимова Сибирский федеральный университет, Россия, Красноярск Р. Б. Абылкалыкова Восточно-Казахстанский государственный университет имени С. Аманжолова, Республика Казахстан, Усть-Каменогорск
А. С. Александровский Институт физики Сибирского отделения Российской академии наук, Россия, Красноярск
ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПЛЕНОЧНЫХ СТРУКТУР Ш-ШО С КВАНТОВЫМИ ТОЧКАМИ
Рассматриваются оптические свойства пленочных систем Ni-NiO с квантовыми точками. Предлагаются простые технологии для создания квантовых точек из недорогих и легко доступных материалов.
Особенностью тонкопленочных материалов является то, что незначительные изменения параметров их системы могут привести к появлению новых эффектов или кардинальному изменению свойств. На основании сравнения процессов, осуществляющимися в межзеренной прослойке, с процессами, проходящими в тонкопленочных аналогах, можно прогнозировать возможность управления эксплуатационными свойствами исследуемых материалов.
Рассмотрено устройство полностью неорганического тонкопленочного светодиода на квантовых точ -ках, выполненного из оксида никеля [1]. Преимущества полностью неорганических тонкопленочных приборов-светодиодов сводятся к следующему: все светодиоды на неорганических квантовых точках позволяют реализовать высокую плотность тока; предусматривают более значительную устойчивость, прочность, стабильность всех параметров при эксплуата-
