Электрические и магнитные свойства многослойных наноструктур [Co45Fe45Zr10/α-Si:H]n и [(Co45Fe45Zr10)35(Al2On)65/α-Si:H]n тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

На правах рукописи

КОРОЛЕВ Константин Геннадьевич

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА МНОГОСЛОЙНЫХ НАНОСТРУКТУР [Со45ре452г10/а-81 Н] И [(Со45ре452г]0)з5(А12Оп)б5/а-81 Н]„

Специальность 01 04 07 - Физика конденсированного состояния

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Воронеж - 2008

003164558

Работа выполнена в Воронежском государственном техническом университете

Научный руководитель

Официальные оппоненты

доктор физико-математических наук, профессор Калинин Юрий Егорович

доктор физико-математических наук, профессор Постников Валерий Валентинович,

кандидат физико-математических наук, доцент

Соловьев Александр Семенович,

Ведущая организация

Воронежский государственный университет

Защита состоится «19»февраля 2008 г в 14 часов в конференц-зале на заседании диссертационного совета Д 212 037 06 Воронежского государственного технического университета по адресу 394026, г Воронеж, Московский просп, 14

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Воронежского государственного технического университета

Автореферат разослан « \2. » января 2008 г

Ученый секретарь диссертационного совета

Горлов М И

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

В последнее время искусственно созданные наномультислойные структуры - многослойные магнитные пленки металл - полупроводник (диэлектрик) с толщинами слоев нанометрового диапазона представляют большой интерес как для фундаментальной физики, так и для различных применений Практический интерес связан с обнаруженным в них достаточно сильным обменным взаимодействием между металлическими слоями, которое изменяется от ферромагнитного к антиферромагнитному при изменении тогпцины прослойки, и открытию в них гигантского магнитосопро-тивления Научный интерес к мультислойным структурам обусловлен тем, что уменьшение размеров функциональных устройств современной электроники привело к ряду проблем, которые связаны не только с технологическими ограничениями, но и с тем, что при этом «включаются» новые физические явления, характерные для наномира В частности, малый размер слоев в таких системах приводит к квантовым эффектам в транспортных явлениях (проводимости, эффекте Холла, термоэдс, магнитосопротивлении) В настоящее время актуальной научной проблемой является разработка на основе существующих технологий новых методик получения на-номатериалов с новым составом и функциональными характеристиками, установление новых физических закономерностей и построение новых физических моделей для их адекватного описания В связи с этим не вызывает сомнений актуальность исследований, направленных на установление более глубокого понимания физических механизмов переноса носителей заряда в многослойных наносистемах метапл-полупроводник

Тема данной диссертации соответствует «Перечню приоритетных направлений фундаментальных исследований», утвержденных Президиумом РАН (раздел 1 2 - «Физика конденсированного состояния вещества», подраздел 1 2 5 - «Физика твердотельных наноструктур, мезоскопика») Диссертационная работа является частью комплексных исследований, проводимых на кафедре физики твердого тела Воронежского государственного технического университета по плану госбюджетной темы НИР № ГБ 1 4 06 «Природа электронного транспорта в твердотельных гетероструктурах с различной размерностью», а также по гранту РФФИ № 06-02-81035-Бела «Нелинейные явления в композитных и мультислойных магнитных наноструктурах при воздействии внешних полей» Цель работы

Экспериментально исследовать механизмы электронного транспорта в многослойных системах [Со4,Ре452Г|(/а-51 Н]п в интервале температур 80300 К и высокочастотные магнитные свойства многослойных гетерострук-тур [(Со^Ре^ПоЫАЬОД^/а-З! Н]п

Для достижения указанной цели были сформулированы следующие задачи:

• методом ионно-лучевого распыления получить многослойные наноструктуры [Co45Fe45Zrio/a-Si Н]„ и [(Co45Fe4,ZrI0)35(AI2On)65/a-Si Н]„,

• исследовать квантовые механизмы электропереноса в полученных многослойных наноструктурах в интервале температур 80-300 К,

• изучить высокочастотные магнитные свойства многослойных наноструктур [(^sFe^Zr.obiAhOnVa-Si Н]„

Научная новизна. В работе впервые

1 Исследованы механизмы проводимости многослойной структуры [Co45Fe45Zrio/a-Si Н]54 перпендикулярно плоскости при толщинах металлического слоя ~11 нм и полупроводниковой прослойки -14 нм в интервале 80-300 К Экспериментально установлено, что режим неупругого резонансного туннелирования по локализованным состояниям вблизи уровня Ферми в исследуемых структурах реализуется в интервале температур от 150 до 220 К после прыжковой проводимости с переменной длиной прыжка, но раньше прыжковой проводимости между ближайшими локализованными состояниями

2 Из экспериментальных данных определены значение плотности состояний на уровне Ферми для полученной гетероструктуры [Co45Fe45Zr,o/a-Si Н]54 в области проводимости с переменной длиной прыжка, которое составило g(EF)~3 29x1020 эВ"1 см"3, и энергия активации прыжка fV = 0 080±0 005 эВ - в области термоактивированной прыжковой проводимости между ближайшими соседними состояниями

3 Изучены транспортные и магнитные свойства многослойных на-носистем [(Co45Fe45Zr,o)35(Al20n)65/a-Si Н]30 с аморфной структурой Установлено, что при толщинах полупроводниковой прослойки 1-2 нм наблюдается сильное изменение изучаемых характеристик, связываемое с образованием бесконечной сетки проводящих каналов между металлическими гранулами слоя нанокомпозита, разделенных полупроводниковой прослойкой Показано, что в интервале температур 80-300 К в исследуемых многослойных структурах доминирует прыжковый механизм проводимости с переменной длиной прыжка по локализованным состояниям вблизи уровня Ферми По результатам исследований температурных зависимостей электрической проводимости была сделана оценка эффективной плотности локализованных состояний на уровне Ферми, которая изменяется в интервале g(Ef) = (3 51-25 07)хЮ20 эВ"' см" при увеличении толщины полупроводниковой прослойки от 0 45 до 1 2 нм

4 В многослойных структурах [(Co45Fe4,Zr|0)1.;(Al2On)65/a-Si Н]-^ обнаружен переход от суперпарамагнитного состояния гранулированного композита к ферромагнитному упорядочению многослойной структуры при толщине полупроводниковой прослойки -1 1 нм, связанный с возникнове-

нием эффективного обменного взаимодействия между ферромагнитными гранулами Co45Fe45Zri0 через прослойки аморфного гидрогенизированного кремния

Практическая значимость работы

Исследования высокочастотных магнитных свойств многослойных наноразмерных систем [(C^sFeísZriohsCAIiOnWa-Si Н]„ с аморфной структурой показали, что изменяя толщину полупроводниковой прослойки, можно изменять в широких пределах действительную и мнимую части комплексной магнитной проницаемости и использовать данные структуры в качестве магнитно-мягких ферромагнитных материалов в ВЧ диапазоне Результаты работы могут быть использованы при разработке технологий получения новых материалов для спинтроники и высокочастотной электроники

Основные положения и результаты, выносимые на защиту

1 Механизмы электропереноса в аморфных многослойных наноструктурах [Co45Fe45Zrio/a-Si Н]п и [(Co45Fe45Zrio)35(AbOn)65/a-Si Н],0 в интервале температур 80-300 К

2 Влияние толщины слоев на электрические свойства многослойных систем [Co45Fe45Zr10/a-Si Н]„ с аморфной структурой

3 Высокочастотные магнитные свойства аморфной многослойной наноструктуры [(Co^Fe^ZnobstAhOnWa-Si Н]яо

4 Образование межгранульной полупроводниковой прослойки a-Si Н в мультислойной структуре [(Co45Fe45Zrio)35(Al2On)65/a-Si Н]-,0 приводит к возникновению эффективного обменного взаимодействия между ферромагнитными гранулами Co45Fe45Zri0

Апробация работы Основные результаты диссертационной работы были представлены на следующих научных конференциях II Научно-практической конференции «Нанотехнологии - производству 2005» (Фря-зино, 2005), Научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава, сотрудников, аспирантов и студентов (Воронеж, 2006, 2007), The Fifth International Seminar on Ferroelastics (Voronezh, 2006), XX Международной юбилейной школе-семинаре «Новые магнитные материалы микроэлектроники» (Москва, 2006), III Всероссийской конференции «Химия поверхности и нанотехнолог ия» (Санкт-Петербург - Хило-во. 2006)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 научных работ, в том числе 2 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, лично соискателю принадлежат [1-9] - подготовка к эксперименту, [1-9] - получение и анализ экспериментальных данных, [1-9] - обсуждение полученных результатов и подготовка работ к печати

j

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов и списка литературы из 112 наименований Основная часть работы изложена на 118 страницах, содержит 46 рисунков и 2 таблицы

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цели и задачи исследования, показаны научная новизна и практическая значимость работы, сформулированы основные результаты и положения, выносимые на защиту, приведены сведения об апробации результатов работы, публикациях, личном вкладе автора, структуре и объеме диссертации

В первой главе сделан литературный обзор по теме диссертации Приведены структурные особенности гранулированных нанокомпо-зитов и слоистых структур Рассмотрены возможные реализации механизмов электропереноса по локализованным состояниям в наноразмерных гетерогенных системах модель активированного туннелирования, модель прыжковой проводимости по локализованным состояниям вблизи уровня Ферми Рассмотрены наблюдаемые экспериментальные температурные зависимости проводимости, которые объясняются моделью резонансного туннелирования через цепочку локализованных состояний в аморфном слое между туннельными контактами Показана методика определения среднего числа локализованных состояний <п>, которые принимают участие в электронном транспорте в гранулированной структуре Рассмотрены основные особенности магнитных частиц, сформированных из ферромагнитных элементов Показано, что суперпарамагнитное состояние характерно для систем, состоящих из наноразмерных магнитных включений, размещенных в немагнитной среде, например, композит металл-диэлектрик, фазовый состав которого находится до порога перколяции На примере трехслойной структуры Ре/51/Ре показана корреляция между магнитными свойствами системы и толщиной слоев

Во второй главе приведено краткое описание методики получения многослойных структур металл-полупроводник, композит-полупроводник методом ионно-лучевого распыления, методики определения толщины слоя полученных пленок Кратко рассмотрены особенности экспериментальных методик исследования электрических, магнитотранспортных и магнитных свойств многослойных наносистем

В третьей главе приводятся результаты исследования температурных зависимостей электрического сопротивления в многослойных наноструктурах металл-полупроводник при толщине металлического слоя ~11 нм и полупроводниковой прослойки ~14 нм перпендикулярно плоскости пленки Показано, что в температурном интервале от 80 до 300 К в структуре

сс

14

13

12

220 k 180 к

реализуются три механизма переноса заряда В интервале температур выше 220 К до комнатной зависимость электрического сопротивления является линейной функцией обратной температуры (рис 1), те реализуется механизм термоактивированной прыжковый проводимости между ближайшими соседними состояниями По формуле

p = p»exÁjj]

была сделана оценка энергии активации прыжка, которая составила значение W = 0 080±0 005 эВ

Анализ температурной зависимости электрического сопротивления при более низких температурах показал, что электрическая проводимость подчиняется закону «1/4» (закону Мотта) в низкотемпературном интервале от 80 до 150 К (рис 2), а в диапазоне температур 150-220 К - закону «1/2» (рис 3, а) Справедливость закона Мотта в интервале температур 80-150 К свидетельствует о том, что в этом случае в полупроводниковой структуре доминирует перенос заряда путем прыжковой проводимости электронов по локализованным состояниям (прыжковый механизм с переменной длиной прыжка по локализованным состояниям, лежащим в узкой полосе энергий вблизи уровня Ферми)

-Г (2)

0 005

0010

г, к

Рис 1 Зависимость Ы^ссТ" электрического сопротивления перпендикулярно плоскости пленки

многослойной структуры [Со45ре452гш/а-81 Н]54 при толщине

металлического слоя 11 им и полупроводниковой прослойки 14 нм в интервале температур 80-300 К

По выражению

принимая значение радиуса локализации волновой функции электрона а равным 0 8 нм, была сделана оценка плотности состояний на уровне Ферми, которая составила £(ЕР)~3 29х Ю20 эВ"1 см"' Полученная величина плотности локализованных состояний согласуется со значениями, характерными для аморфного кремния, полученного распылением в вакууме При этом оценена средняя длина прыжков электронов по формуле

Ж/

а В1

значение которой при температуре 100 К равно R( Г= 100 К)~3 07 нм

5

О 28 0 30 0 32

Рис 2 Зависимость ln(at/a)aT"14 электрической проводимости в диапазоне температур 80-150 К многослойной наноструктуры [Co45Fe45Zrio/a-Si Н]54 при толщине металлического слоя 11 нм и полупроводниковой прослойки 14 нм перпендикулярно плоскости пленки

0 064 0 072 0 080 0 3 0 6

Т К 1п(Т/Т)

а) б)

Рис 3 Зависимость 1п(о0/ст)0СТ"|/2 (а) и

1п(сго/а)ос1п(То/Т) (б) электрической проводимости в диапазоне температур 150-220 К многослойной структуры [Со45ре452г10/а-51 Н]54 при толщине металлического слоя 11 нм и полупроводниковой прослойки 14 нм перпендикулярно плоскости пленки

В температурном интервале от 150 до 220 К электроны по отдельным проводящим каналам могут неупруго туннелировать от одного металлического слоя к другому через локализованные состояния Анализ полученных результатов показал, что в довольно широком интервале температур, там, где выполняется закон 1п(ао/о)ссТ""2 (рис 3, а), эта зависимость удовлетворяет степенному закону ln(o0/a)ccln(To/T) (рис 3, б) Это позволило рассчитать среднее число локализованных состояний в туннельных каналах между электродами по формуле

(„) = 1[г-1+(у2+2Г + 9)"2[ (4)

где у - показатель степени Из результатов эксперимента была сделана оценка среднего числа локализованных состояний <п>~3 8, которые принимают участие в электронном транспорте в гранулированной структуре при данной температуре

Анализируя полученные результаты, при толщине полупроводниковой прослойки —14 нм, в которой, исходя из расчетов, среднее число локализованных состояний в туннельных каналах между металлическими слоями <п>~3 8, имеется среднее число промежутков между состояниями <п>+1 Если разделить толщину полупроводниковой прослойки на число

этих промежутков н/(<п>+1) = 2 92, то получаем величину, близкую по значению к средней длине прыжка Я(Т=100 К) = 3 07 нм

Таким образом, исследования электрических свойств перпендикулярно плоскости пленки многослойной системы [Со45ре452г10/а-81 Н]54 с аморфной структурой показали, что режим неупругого резонансного тун-нелирования по локализованным состояниям вблизи уровня Ферми реализуется в интервале температур 150-220 К после прыжковой проводимости с переменной длиной прыжка, но раньше прыжковой проводимости между ближайшими локализованными состояниями

В следующем разделе представлены результаты исследования температурной зависимости электрического сопротивления перпендикулярно плоскости пленки многослойной структуры [Со45ре452г|0/а-8| Н]Ш1 при толщине металлического слоя -2 25 нм и полупроводниковой прослойки ~1 25 нм в интервале температур 80-300 К Анализ полученных результатов показал, что в диапазоне 180-300К сопротивление является линейной функцией обратной температуры (рис 4), те реализуется механизм термоактивированной прыжковой проводимости между ближайшими соседними состояниями с энергией активации прыжка XV « 0 07±0 01 эВ

0 005 0 010

т \ К

Рис 4 Зависимость InRccT"' электрического сопротивления

перпендикулярно плоскости пленки многослойной структуры 101 при толщине металлического слоя 2 25 нм и полупроводникового 1 25 нм

0 09

Т':

О 10

К

08 12 In Г ,/т

а)

б)

Рис 5 Зависимость 1п(а0'/о)=сТ" " (а) и 1п(0о/а)=с1п(То/Т) (б) электрической проводимости перпендикулярно плоскости пленки многослойной структуры [Со45Ре452Г|о/а-81 Н]Ш| при толщине металлического слоя 2 25 нм и полупроводниковой прослойки 1 25 нм

В интервале температур от 80 до 150 К электропроводность системы [Co45Fe45Zr|()/a-Si H]mi описывается мконом ln(a0/a)=cT"'2 (рис 5, а) и удовлетворяет степенному закону ln(o()/a)xln(T(|/T) (рис 5, б) Это позволяет

7

предположить, что, как и в случае многослойной структуры с толщиной прослоек более 10 нм (рис 3), реализуется механизм неупругого резонансного туннелирования электронов по отдельным проводящим каналам от одного металлического слоя к другому через локализованные состояния в полупроводнике Однако отличительной особенностью является то, что данный механизм реализуется во всем интервале температур 80-150 К Среднее число локализованных состояний в канале проводимости при этом составляет значение <п>~2 7

Таким образом, исследования электрической проводимости перпендикулярно плоскости пленки многослойной системы [Co45Fe45Zr|0/a-Si H]i0i с аморфной структурой при толщине полупроводниковой прослойки ~1 25 нм показали, что уменьшение толщины прослоек приводит к снижению температуры перехода от режима неупругого резонансного туннелирования по локализованным состояниям близи уровня Ферми к механизму прыжковой проводимости между ближайшими локализованными состояниями При этом в исследованном температурном интервале (80-300 К) отсутствует прыжковый механизм проводимости по локализованным состояниям вблизи уровня Ферми с переменной длиной прыжка, наблюдаемый для многослойных систем с толщиной полупроводниковой прослойки —14 нм

В четвертой главе приведены результаты экспериментальных исследований электрических и магнитных свойств многослойных систем [(Co45Fe45Zr10)-!5(Al2On)65/a-Si НЬо с аморфной структурой, где толщина полупроводниковой прослойки непрерывно изменялась от 0 45 до 3 0 нм Многослойная система представляет собой слои гранулированного композита металл-диэлектрик (Co45Fe45Zr|0)15(Al2On)65 толщиной ~1 5-3 2 нм, состав которого расположен до порога перколяции, разделенные прослойкой аморфного гидрогенизированного кремния Слои композита металл-диэлектрик состоят из металлических гранул Co45Fe45Zr]0 нанометрового размера, изолированных друг от друга диэлектрической матрицей А12Оп Многокомпонентный сплав Co45Fe45Zr10, относится к системам с максимальным содержанием ферромагнитной фазы (90 %) Кроме того, в аморфных сплавах переходных металлов с цирконием уровень Ферми может приходиться на максимум плотности состояний валентной зоны (главным образом d-состояний), а величина плотности состояний может достигать несколько единиц (эВ)"1 на атом

Анализ полученных результатов показывает, что величина удельного электрического сопротивления многослойной структуры очень сильно зависит от значения толщины a-Si Н (рис 6) При ha.<„ И<1 5 нм происходит незначительное уменьшение удельного электрического сопротивления, по сравнению с сопротивлением р объемного композита аналогичного состава (линия 1) При значениях 1 5<ha.<,, н<2 нм наблюдается резкое понижение значения р на три порядка величины Дальнейшее увеличение толщины

полупроводниковой прослойки не приводит к значительным изменениям удельного электрического сопротивления многослойной структуры Для установления меха-

низма электропроводности были исследованы низкотемпературные зависимости электрического сопротивления в интервале от 80 до 300 К Анализ полученных температурных зависимостей электрического сопротивления показал, что в интервале температур от 80 до 300 К все экспериментальные точки хорошо спрямляются в координатах 1п(а0/а)осТ 1/4 Это позволяет утверждать, что в указанной области температур перенос заряда вдоль слоев структуры осуществляется посредством прыжковой проводимости по состояниям лежащим в узкой полосе энергий вблизи уровня Ферми По формуле (2) была сделана оценка эф-

10'

10г

2

5

О 103

á

ю4

ю5

1

00 05

1 0 h

15 20 НМ

25 3 0

Рис 6 Зависимость удельного электрического сопротивления многослойной наноструктуры [(Со43Ре45гг10Ь(А12Оп)65/а-81 Н]30 от толщины полупроводниковой прослойки (кривая 2) Прямой линией (1)изображено р композита (Со45Ре452г|оМА12Оп)65

фективной плотности локализованных состояний вблизи уровня Ферми в многослойной структуре [(Co45re45Zr10)35(Al2On)65/a-Si Н]10 в интервале толщин кремниевой прослойки от 0 45 до 12 нм По формуле (3) были определены длины прыжков носителей заряда R(T=100 К) в исследуемой многослойной структуре для различных толщин полупроводниковой прослойки Результаты расчетов приведены в таблице

Из приведенных данных расчета следует, что с увеличением толщины слоя a-Si Н значения g(E¡) увеличиваются, что свидетельствует о возрастающем вкладе полупроводниковой фазы в процесс проводимости, и как следствие, в величину плотности локализованных состояний на уровне Ферми исследуемой структуры Также следует заметить, что при малых толщинах попупроводник значительно снижает значение плотности состояний на уровне Ферми структуры относительно объемного композита и при этом более чем в два раза увеличивается средняя длина прыжка R

Эффективные плотности локализованных состояний и средние длины

прыжка носителей заряда многослойной наноструктуры _1(Со4зРе«гг,0)з5(А12О,)бз/д-8| Н]30 _

ha.s, н, нм g(EF) х 102ü, эВ-'см"3 R, нм при Т =100 К

{Co„Fe„Zrw),<(Al20„)b< 86 09 1 36

0 45 3 51 3 02

0 52 5 46 2 71

0 57 5 54 2 70

0 62 6 89 2 56

0 69 7 96 2 47

0 80 8 97 2 39

0 89 951 2 36

1 10 15 92 2 07

1 20 25 07 1 85

a-Sl Н 0 02 10 29

На основании полученных результатов для многослойной структуры композит-полупроводник было предложено обоснование процессов электропереноса в зависимости от толщины полупроводниковой прослойки, основанное на представлении зарождения полупроводникового слоя на поверхности металлических гранул в соответствии с принципом минимизации поверхностной энергии Исходя из зависимости p(h), образующаяся структура слоя a-Si Н будет оказывать незначительное влияние на величину удельного электрического сопротивления многослойной системы до толщины, при которой образуется бесконечная сетка проводящих каналов «гранула-полупроводник-гранула» Такой процесс начинает формироваться при толщине haS,H = 15 нм, а при значениях больших чем 2 нм каналы распространяются по всему объему структуры

В работе было исследовано влияние магнитного поля на величину электрической проводимости многослойных наноструктур [(Co45Fe45Zr|0)35(Al2On)65/a-Si Н]->0 (рис 7) Анализ полученных результатов показал, что при значениях толщины полупроводниковой прослойки до 1 2 нм наблюдается отрицательное по величине магнитосопротивление, характерное для нанокомпозитов металл-диэлектрик Величина магнитосопро-тивления убывает с толщиной полупроводниковой прослойки (рис 8) Причем при ha.s, н < 0 8 нм величина магниторезистивного эффекта (МРЭ) соизмерима с величиной туннельного магнитосопротивления гранулированных нанокомпозитов Такое поведение магнитосопротивления позволяет предположить о возникновении взаимодействия между магнитными моментами ферромагнитных гранул, что, как следствие, приводит к уменьшению величины МРЭ Подобное явление наблюдают в нанокомпозитах ме-

талл-диэлектрик при приближении к порогу перколяции, когда туннельная проводимость определяется проницаемостью диэлектрического барьера и экспоненциально возрастает с уменьшением ширины барьера.

0,5 0,0 -0,5 -1.0 -1,5 -2.0 -2.5 -3,0 -3.5

-10000 -5000 0

Н. Э

5000 10000

Рис. 7. Магниторезистивный эффект многослойной структуры [(Со^Ре^гпоЫАЬО.Обз/а-ЗкНЬо при толщине а-8кН: 1.25 нм (а), 0.96 нм (б), 0.75 нм (в); композита (С045ре45ггш)з5(А]2Оп)65 (г)

3,0

2,5

О О-

2.0

1.5

0.0 0,2 0,4 0,6 0,8 1.0 1,2 1.4 НМ

Рис. 8. Зависимость величины МРЭ от толщины полупроводниковой прослойки в многослойной структуре [(Со45ре452г,о)з5(А12Оп)65/а-81:Н]зо при Я = 0-10 кЭ

При исследовании высокочастотных магнитных свойств многослойных структур [(Со45Ре452Г|о)з5(А12Оп)65/а-8кН]зо на зависимостях комплексной магнитной проницаемости от толщины полупроводниковой прослойки обнаружен переход от суперпарамагнитного состояния к ферромагнитному упорядочению.

Эти результаты можно объяснить, если предположить, что образование межгранульной полупроводниковой прослойки а-8г.Н в объеме композита приводит к возникновению сильного обменного взаимодействия между изолированными ферромагнитными гранулами сплава Со45Ре452Г|о через электроны проводимости полупроводника. Тогда максимум соответствует магнитной анизотропии, перпендикулярной плоскости пленки, а при дальнейшем увеличении 11„_5, () вектор намагниченности образца отклоняется от вертикального направления.

Для того чтобы подтвердить переход от суперпарамагнитного состояния многослойной структуры [(Со45ре452гю)з5(АЬОп)65/а-8кН]зо в ферромагнитное при формировании сплошной полупроводниковой прослойки, были проведены исследования намагниченности при различных толщинах а-8Ж. При толщине полупроводниковой прослойки 0.58 нм, которой соответствует низкое значение величины комплексной магнитной проницаемости многослойной структуры, намагниченность многослойной структуры изменяется без гистерезиса и с отсутствием магнитного насыщения, что

характерно для суперпарамагнитного состояния Уже при Ьа.$, н = 1 10 нм появляется петля гистерезиса (кривая 2), что характерно для ферромагнит-

Рис 9 Зависимости действительной

(¿/) и мнимой (//) частей комплексной магнитной проницаемости многослойной структуры [(Со45Ре452г|0),5(А12Оп)65/а-81 Н],0 от толщины полупроводниковой прослойки на частоте 50 МГц

Рис 10 Кривые намагничивания

многослойной структуры [(Со45 Ре45гг 10)-,5( А ЬОп)65/а-Б 1 Н]30 „ при толщине полупроводниковой прослойки кривая 1 -0 58 нм, кривая 2-110 нм, кривая 3 - 1 41 нм Кривые построены в расчете на единицу массу металлической фазы

Такое усиление обменного взаимодействия может происходить за счет туннелирования электронов кремния или за счет образования силицидов металлов на границе ферромагнетика и кремния Косвенно ответить на этот вопрос помогут результаты исследования влияния термообработки на магнитные свойства, приводящие к росту количества силицидов на границе ферромагнетика и кремния и, соответственно, к уменьшению толщины кремниевой прослойки

Исследования удельного электрического сопротивления после термической обработки в течение 15 мин при температурах, не приводящих к кристаллизации аморфных фаз, показали, что в области толщин полупроводниковой прослойки Ьа.5, н < 15, те когда электроперенос определяется не только прослойкой аморфного гидрогенизированного кремния, но и диэлектрической матрицей слоя композита, термообработка приводит к увеличению удельного электрического сопротивления, что обусловлено структурной релаксацией аморфной диэлектрической матрицы и увеличением расстояния между гранулами

При этом анализ полученных результатов по исследованию влияния термической обработки на высокочастотные магнитные свойства показывал, что после термической обработки характер зависимости

. комплексной магнитной проницаемости от толщины полупроводнико-1 вой прослойки не изменяется, и значение ha.s, н, соответствующее переходной области от суперпарамагнитного состояния к ферромагнитному упорядочению, не смещается, однако наблюдается уменьшение величины экстремума ц' примерно на -20 % после термообработки На основании полученных данных можно утверждать, что основной вклад в обменное взаимодействие между ферромагнитными гранулами дает именно прослойка a-Si Н, а не силициды металла, так как в процессе отжига часть атомов кремния перемешивается с металлическими гранулами, уменьшая тем самым толщину прослойки кремния и увеличивая долю силицидов

Таким образом, в исследованных многослойных системах [(Co45Fe45Zr|0)35(Al2O0)65/a-Si Н]30 с аморфной структурой наблюдаются коррелированные изменения удельного электрического сопротивления, магниторезистивного эффекта и высокочастотных магнитных свойств от толщины полупроводниковой прослойки, что может говорить о проявлении магнитного взаимодействия между ферромагнитными гранулами многослойной структуры композит-полупроводник через полупроводниковую прослойку

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1 Изучена температурная зависимость проводимости перпендикулярно плоскости пленки многослойной структуры [Co45Fe45Zrio/a-Si Н]54 при толщине металлического слоя ~11 нм и полупроводниковой прослойки -14 нм в интервале 80-300 К Установлено, что в интервале температур от 80 до 150 К электрическая проводимость подчиняется закону Мотта, что свидетельствует о доминирующем переносе заряда путем прыжков электронов с переменной длиной прыжка по локализованным состояниям, лежащим в узкой полосе энергий вблизи уровня Ферми Сделана оценка плотности состояний на уровне Ферми g(EF)~3 29* 102ü эВ"' см"3

2 Установлено, что в интервале температур 150-220 К. электрическая проводимость описывается степенным законом ln(0o/a)~ln(To/T), т е доминирует механизм неупругого резонансного туннелирования электронов по отдельным проводящим каналам от одного металлического слоя к другому через локализованные состояния в полупроводниковой прослойке Сделана оценка среднего числа локализованных состояний <п>, принимающих участие в электронном транспорте между металлическими слоями через полупроводниковую прослойку в многослойной структуре <п>~3 8

3 Показано, что при температурах выше 220 К зависимость электрического сопротивления является линейной функцией от обратной температуры, те доминирует механизм термоактивированной прыжковой проводимости между ближайшими соседними состояниями Сделана оценка энергии активации прыжка электрона fV= 0 080±0 005 эВ

4 Изучено влияние толщины прослойки на электрические свойства многослойных систем [Co45Fe45Zr,o/a-Si Н]„ с аморфной структурой Установлено, что в исследуемых многослойных структурах температуры перехода от режима неупругого резонансного туннелирования по локализованным состояниям близи уровня Ферми к механизму прыжковой проводимости между ближайшими локализованными состояниями смещаются в сторону меньших температур при уменьшении толщины прослойки

5 Изучена температурная зависимость проводимости многослойной структуры [(Co45Fe45Zrio)35(Al20n)65/a-Si Н]30 при толщине полупроводниковой прослойки 0 45-1 2 нм в интервале 80-300 К Установлено, что в интервале температур 80-300 К в исследуемых много- » слойных структурах доминирует прыжковый механизм проводимости с переменной длиной прыжка по локализованным состояниям вблизи уровня Ферми По результатам исследований температурных зависимостей электрической проводимости была сделана оценка эффективной плотности локализованных состояний на уровне Ферми, которая изменяется в интервале g(Er) = (3 51-25 07)х1020 эВ'см" при толщине полупроводниковой прослойки от 0 45 до 1 2 нм

6 Установлена корреляция между значениями удельного электрического сопротивления, магнитосопротивления, комплексной магнитной проницаемости, намагниченности от толщины полупроводниковой прослойки Обнаружен переход от суперпарамагнитного состояния многослойной структуры к ферромагнитному упорядочению при толщине полупроводниковой прослойки ~1 1 нм Показано, что наблюдаемое ферромагнитное упорядочение имеет перколяционную природу и связано с возникновением эффективного обменного взаимодействия между ферромагнитными гранулами Co45Fe45Zrio через электроны проводимости аморфного гидрогенизированного кремния

7 Исследовано влияние термической обработки на электрические и высокочастотные свойства многослойной системы Экспериментально показано, что термообработка, не приводящая к кристаллизации, понижает абсолютную величину комплексной магнитной проницаемости Сделан вывод о доминирующем влиянии прослойки кремния на эффект обменного взаимодействия между ферромагнитными гранулами

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих ' работах:

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1 Калинин ЮЕ, Королев КГ, Ситников А В Электрические свойства многослоен металл-полупроводник с аморфной структурой // Письма в ЖТФ 2006 Т32 Вып 6 С 61-67

2 Электрические и магнитные свойства мультислойных структур нанокомпозит - гидрогенизированный аморфный кремний / В А Белоусов, Ю Е Калинин, К Г Королев, А В Ситников, К А Ситников // Вестник Воронежского государственного технического университета 2006 Т2 №11

Статьи и материалы конференций

3 Калинин Ю Е , Королев К Г , Ситников А В Электрические свойства многослоек металл-полупроводник с аморфной структурой // На-нотехнологии - производству 2005 тез докл конф - Фрязино, 2005 -

4 Королев К Г, Ситников А В Температурные зависимости электрической проводимости мультислоек нанокомпозит - гидрогенизированный аморфный кремний // 46-я науч-техн конф проф-преп состава, сотрудников, аспирантов и студентов тез докл - Воронеж, 2006 -С 16

5 Калинин Ю Е , Королев К Г , Ситников А В Транспортные явления в аморфных мультислойках ферромагнетик-полупроводник // Abstract Book The Fifth International Seminar on Ferroelastics - Voronezh, 2006 -P 122

6 Калинин Ю E , Королев К Г , Ситников А В Электрические свойства мультислоек нанокомпозит - гидрогенизированный аморфный кремний // Новые магнитные материалы микроэлектроники (НМММ-ХХ) сб тр XX междунар школы-семинара -М,2006 -С 560-562

7 Транспортные свойства мультислоев нанокомпозит - гидрогенизированный аморфный кремний / В А Белоусов, Ю Е Калинин, К Г Королев, А В Ситников // Химия поверхности и нанотехнология тез докл Ш-й всерос конф с междунар участием - Санкт-Петербург - Хилово, 2006 -С 257-258

8 Королев К Г , Ситников А В Влияние полупроводниковых слоев на магнитные свойства мультислойных структур нанокомпозит - аморфный кремний // 47-я науч -техн конф проф -преп состава, сотрудников, аспирантов и студентов тез докл - Воронеж, 2007 - С 15

9 Королев К Г, Ситников А В Влияние термической обработки на магнитные свойства мультислойных структур нанокомпозит - гидрогенизированный аморфный кремний // 47-я науч -техн конф проф -преп состава, сотрудников, аспирантов и студентов тез зронеж, 2007 -

С 24-29

С 65-66

С 16

Подписано в печать 09 01 2008 Формат 60x84/16 Бумага для множительных аппаратов Уел печ л 1,0 Тираж 90 экз Заказ № ^ 98 ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет» 394026 Воронеж, Московский просп , 14

ВВЕДЕНИЕ.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Гетерогенные наносистемы.

1.1.1. Структура нанокомпозитов металл-диэлектрик.

1.1.2. Структура многослойных наносистем.

1.2. Электрические свойства гетерогенных наносистем.

1.2.1. Механизм активированного туннелирования электронов.

1.2.2. Механизм прыжковой проводимости (модель Мотта).

1.2.3. Механизм неупругого резонансного туннелирования.

1.3. Магнитные свойства гетерогенных наносистем.

1.3.1. Магнитные свойства нанокомпозитов металлдиэлектрик

1.3.2. Магнитные свойства многослойных наносистем.

1.4. Выводы, цели и задачи диссертации.

2. ОБРАЗЦЫ И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА.

2.1. Получение образцов многослойных наноструктур.

2.2. Измерительный комплекс для исследований электрических и магнитных свойств тонкопленочных образцов.

2.3. Измерение низкотемпературных зависимостей электрического сопротивления в диапазоне 80-300 К.

2.4. Измерение магниторезистивного эффекта.

2.5. Измерение намагниченности.

2.6. Измерение комплексной магнитной проницаемости.

3. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МНОГОСЛОЙНЫХ НАНОСИСТЕМ

Со 45 Fe 45 Zrw la - Si : Н ]л.

3.1. Температурные зависимости в интервале 80-300 К электрического сопротивления многослойных структур

Co45Fe 45 Zr10 / a- Si: H]54 перпендикулярно плоскости пленки с толщиной слоев более 10 нм.

3.2. Температурные зависимости в интервале 80-300 К электрического сопротивления многослойных структур [Co45Fe45Zrw /a-Si: Н]т перпендикулярно плоскости пленки с толщиной слоев менее 10 нм.

3.3. Выводы к главе 3.

4. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И МАЕНИТНЫЕ СВОЙСТВА МНОЕОСЛОЙНЫХ

НАНОСИСТЕМ [(Co45Fe45Zrw)}5(A(2On)65/a-Si:H]i

4.1. Зависимость удельного электрического сопротивления многослойных структур композит—полупроводник от толщины полупроводниковой прослойки.

4.2. Температурные зависимости электрического сопротивления многослойной структуры композит-полупроводник в интервале 80-300 К.

4.3. Магниторезистивный эффект в многослойных структурах

Co45Fe45Zr]0)35(Al2On)65 /а-Si: Я]30.

4.4. Высокочастотные магнитные свойства многослойной структуры [(Co4}Fe45Zrw)35(Al2O,,)65/a-Si:H]i0.

4.5. Влияние термической обработки на электрическое сопротивление и комплексную магнитную проницаемость многослойной структуры [(Co45Fe45Zrl0)35(Al2On)65 la-Si: Н]т.

4.6. Выводы по главе 4.

Актуальность темы

В последнее время искусственно созданные наномультислойные структуры - многослойные магнитные пленки металл - полупроводник (диэлектрик) с толщинами слоев нанометрового диапазона представляют большой интерес, как для фундаментальной физики, так и для различных применений. Практический интерес связан с обнаруженным в них достаточно сильным обменным взаимодействием между металлическими слоями, которое изменяется от ферромагнитного к антиферромагнитному при изменении толщины прослойки, и открытию в них гигантского магнитосопротивления. Научный интерес к мультислойным структурам обусловлен тем, что уменьшение размеров функциональных устройств современной электроники привело к ряду проблем, которые связаны не только с технологическими ограничениями, но и с тем, что при этом «включаются» новые физические явления, характерные для на-номира. В частности, малый размер слоев в таких системах приводит к квантовым эффектам в транспортных явлениях (проводимости, эффекте Холла, термоэдс, магнитосопротивлении).

В настоящее время актуальной научной проблемой является разработка на основе существующих технологий новых методик получения наномате-риалов с новым составом и функциональными характеристиками, установление новых физических закономерностей и построение новых физических моделей для их адекватного описания. В связи с этим не вызывает сомнений актуальность исследований, направленных на установление более глубокого понимания физических механизмов переноса носителей заряда в многослойных наносистемах металл-полупроводник.

Тема данной диссертации соответствует «Перечню приоритетных направлений фундаментальных исследований», утвержденных Президиумом РАН (раздел 1.2 - «Физика конденсированного состояния вещества», подраздел 1.2.5 - «Физика твердотельных наноструктур, мезоскопика»). Диссертационная работа является частью комплексных исследований, проводимых на кафедре физики твердого тела Воронежского государственного технического университета по плану госбюджетной темы НИР № ГБ 1.4.06 «Природа электронного транспорта в твердотельных гетероструктурах с различной размерностью», а также по гранту РФФИ № 06-02-8103 5-Бела «Нелинейные явления в композитных и мультислойных магнитных наноструктурах при воздействии внешних полей».

Цель работы;

Экспериментально исследовать механизмы электронного транспорта в многослойных системах [Co4SFe45Zrw I a-Si: Н]п в интервале температур 80-300 К и высокочастотные магнитные свойства многослойных гетер о структур [(Co45FeA5Zr]0)35(AlOn)65'*-Si:Hl.

Для достижения указанной цели были сформулированы следующие задачи:

• методом ионно-лучевого распыления получить многослойные наноструктуры [Co45Fe45ZriQ /а-Si: Н]„ И [(Co45Fe45Zri0)i5 (АЮп)ьь /а-Si: Н\ ;

• исследовать квантовые механизмы электропереноса в полученных многослойных наноструктурах в интервале температур 80-300 К;

• изучить высокочастотные магнитные свойства многослойных наноструктур [(Co45Fe45Zrw)35(AlOn)65 /а-Si: Н\ .

Научная новизна. В работе впервые:

1. Исследованы механизмы проводимости многослойной структуры [Co45Fe45Zr]0 / a- Si: Н]54 перпендикулярно плоскости при толщине металлических слоев ~ 11 нм и полупроводниковой прослойки ~14 нм в интервале 80300 К. Экспериментально установлено, что режим неупругого резонансного туннелирования по локализованным состояниям вблизи уровня Ферми в исследуемых структурах реализуется в интервале температур 150-220 К после прыжковой проводимости с переменной длиной прыжка, но раньше прыжковой проводимости между ближайшими локализованными состояниями.

2. Из экспериментальных данных определены: значение плотности состояний на уровне Ферми для полученной гетероструктуры [CoA5Fe45Zr^ / a~Si:H\ в области проводимости с переменной длиной прыжка,

20 1 3 которое составило g{EF) ~3.29><10 эВ" -см" , и энергия активации прыжка W - 0.080±0.005 эВ - в области термоактивированной прыжковой проводимости между ближайшими соседними состояниями.

3. Изучены транспортные и магнитные свойства многослойных нано-размерных систем [(Co45Fe45Zrl0)i5(A!On)65 la-Si: Я]30 с аморфной структурой. Установлено, что при толщинах полупроводниковой прослойки 1-2 нм наблюдается сильное изменение изучаемых характеристик, связываемое с образованием бесконечной сетки проводящих каналов между гранулами металла, разделенных полупроводниковой прослойкой. Показано, что в интервале температур 80-300 К в исследуемых многослойных структурах доминирует прыжковый механизм проводимости с переменной длиной прыжка по локализованным состояниям вблизи уровня Ферми. По результатам исследований температурных зависимостей электрической проводимости была сделана оценка эффективной плотности локализованных состояний на уровне Ферми, которая изменяется от значений g{EF) = 3.51x1020 эВ1см"3 при толщине полупроводниковой прослойки 0.45 нм до g{EF) = 25.07x10 эВ" см" при толщине 1.2 нм.

4. В многослойных структурах [{Co45Fe45Zri0)i5(AlOn)65/a-Si:H]i0 обнаружен переход от суперпарамагнитного состояния гранулированного композита к ферромагнитному упорядочению многослойной структуры при толщине полупроводниковой прослойки -1.1 нм, связанное с возникновением эффективного обменного взаимодействия между ферромагнитными гранулами Co45FeA5Zr]Q через прослойки кремния.

Практическая значимость работы

Исследования высокочастотных магнитных свойств многослойных на-норазмерных систем [(Co45Fe45Zr10)35(AlOn)6s Ja~Si: Н]30 с аморфной структурой показали, что изменением толщины полупроводниковой прослойки можно изменять в широких пределах действительную и мнимую части комплексной магнитной проницаемости и использовать данные структуры в качестве магнитно-мягких ферромагнитных материалов в ВЧ диапазоне. Результаты работы могут быть использованы при разработке технологий получения новых материалов для спинтроники и высокочастотной электроники.

Основные положения и результаты, выносимые на защиту:

1. Механизмы электропереноса в аморфных многослойных наноструктурах [Co4bFe4SZrw! a-Si:H]n И [(Со 4SFe 4iZrw) „(АЮ п) ьъ la-Si: Я]30 В интервале температур 80-300 К.

2. Влияние толщины слоев на электрические свойства многослойных систем [Co45FeKZr]Q /а-Si: Н]п с аморфной структурой.

3. Высокочастотные магнитные свойства аморфной многослойной наноструктуры [(Co4iFe45Zrw )35 (ЛЮп)65 /a-Si:H])0.

4. Образование межгранульной полупроводниковой прослойки а - Si: Н в мультислойной структуре [(Co45Fe4SZrw)35(A/OJ65 la-Si\H]iQ приводит к возникновению эффективного обменного взаимодействия между ферромагнитными гранулами Co45Fe45ZrlQ.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были представлены на следующих научных конференциях: II научно-практическая конференция «Нанотехнологии - производству 2005» (Фрязи-но, 2005); Научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава, сотрудников, аспирантов и студентов (Воронеж, ВГТУ, 2006, 2007); The Fifth International Seminar on Ferroelastics. Voronezh, Russia. September 10-13, 2006; XX Международная юбилейная школа-семинар «Новые магнитные материалы микроэлектроники» (Москва, 2006); III Всероссийская конференция «Химия поверхности и нанотехнология» (Санкт-Петербург - Хилово, 2006).

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Изучена температурная зависимость проводимости перпендикулярно плоскости пленки многослойной структуры [Co45Fe45Zrw /а-Si: Н]54 при толщине металлического слоя -11 нм и полупроводниковой прослойки -14 нм в интервале 80-300 К. Установлено, что в интервале температур от 80 до 150 К электрическая проводимость подчиняется закону Мотта, что свидетельствует о доминирующем переносе заряда путем прыжков электронов с переменной длиной прыжка по локализованным состояниям, лежащим в узкой полосе энергий вблизи уровня Ферми. Сделана оценка плотности состоя

20 1 3 ний на уровне Ферми g(EF)~3.29x10 эВ" -см" .

2. Установлено, что в интервале температур 150-220 К электрическая проводимость описывается степенным законом 1п(ег0 / <т) ос 1п(Г0 / Т), т.е. доминирует механизм неупругого резонансного туннелирования электронов по отдельным проводящим каналам от одного металлического слоя к другому через локализованные состояния в полупроводниковой прослойке. Сделана оценка среднего числа.локализованных состояний (и), принимающих участие в электронном транспорте между металлическими слоями через полупроводниковую прослойку в многослойной структуре: (и)-3.8.

3. Показано, что при температурах выше 220 К зависимость электрического сопротивления является линейной функцией от обратной температуры, т.е. доминирует механизм термоактивированной прыжковой проводимости между ближайшими соседними состояниями. Сделана оценка энергии активации прыжка электрона W = 0.080±0.005 эВ.

4. Изучено влияние толщины прослойки на электрические свойства многослойных систем [Co4sFe45Zri0 /cc-Si:H]n с аморфной структурой. Установлено, что в исследуемых многослойных структурах температуры перехода от режима неупругого резонансного туннелирования по локализованным состояниям близи уровня Ферми к механизму прыжковой проводимости между ближайшими локализованными состояниями смещаются в сторону меньших температур при уменьшении толщины прослойки.

5. Изучена температурная зависимость проводимости многослойной структуры [(Co4SFe45Zr^)J5(AlOn)6i la-Si :#]30 при толщине полупроводниковой прослойки 0.45-1.2 нм в интервале 80-300 К. Установлено, что в интервале температур 80-300 К в исследуемых многослойных структурах доминирует прыжковый механизм проводимости с переменной длиной прыжка по локализованным состояниям вблизи уровня Ферми. По результатам исследований температурных зависимостей электрической проводимости была сделана оценка эффективной плотности локализованных состояний на уровне Ферми, которая изменяется в интервале g(EF) = (3.51-25.07)*Ю20 эВ~'см~3 при толщине полупроводниковой прослойки от 0.45 до 1.2 нм.

6. Установлена корреляция между значениями удельного электрического сопротивления, магнитосопротивления, комплексной магнитной проницаемости, намагниченности от толщины полупроводниковой прослойки. Обнаружен переход от суперпарамагнитного состояния многослойной структуры к ферромагнитному упорядочению при толщине полупроводниковой прослойки -1.1 нм. Показано, что наблюдаемое ферромагнитное упорядочение имеет перколяционную природу и связано с возникновением эффективного обменного взаимодействия между ферромагнитными гранулами Co45Fe45Zri0 через электроны проводимости аморфного гидрогенизированного кремния.

7. Исследовано влияние термической обработки на электрические и высокочастотные свойства многослойной системы. Экспериментально показано, что термообработка, не приводящая к кристаллизации, понижает абсолютную величину комплексной магнитной проницаемости. Сделан вывод о доминирующем влиянии прослойки кремния на эффект обменного взаимодействия между ферромагнитными гранулами.

1. Огнев А.В., Самардак А.С. Спинтроника: физические принципы, устройства, перспективы // Вестник ДВО РАН.-2006. № 4.-С.70-80.

2. Granular Fe-Pb-0 films with large tunneling magnetoresistance / Y.-H. Huang, J.-H. Hsu, J.W. Chen, C.-R. Chang // Appl. Phys. Lett.-1998.-V.72,-P.2171-2173.

3. Structural and electrical properties of granular metal films / B. Abeles, P. Sheng, M.D. Coutts and Y. Arie // Advances in Physics.-1975.-V.24.-P.407-461.

4. Helman J.S., Abeles B. Tunneling of Spin-Polarized Electrons and Magnetoresistance in Granular Ni Films // Phys. Rev. Lett.-1976.-V.37, №21.-P. 1429-1433.

5. Sankar S., Berkowitz A.E., Smith D.J. Spin-dependent transport of Co-Si02 granular films approaching percolation // Phys. Rev. B.-2000.-V.62, №21.-P.14273-14278.

6. Tunneling giant magnetoresistance in heterogeneous Fe-Si02 granular films / S. Honda, T. Okada, M. Nawate, M. Tokumoto // Phys. Rev. В.-1997,-B56.-P. 14566-14573.

7. Distribution of Co particles in Co-Al-0 granular thin films / M. Ohnuma, K. Hono, H. Onodera, J.S. Pedersen, S. Mitani, H. Fujimori // Materials Science Forum.-1999.-V.307.-P. 171-176.

8. Ковнеристый Ю.К., Осипов Э.К., Трофимова Е.А. Ковнеристый Ю.К. Физико-химические основы создания аморфных металлических сплавов//М.: Наука, 1983.-145с.

9. Leslie-Pelesky D.L., Rieke R.D. Magnetic properties of nanostructured materials // Chem. Mat.-1996.-V.8.-N.8.-P. 1770-1783.

10. Gittleman J.L., Goldstain Y., Bozowski S. Magnetic properties of Granular Nikel Films // Physical Review B.-1972.-V.B5.-P.3609-3621.

11. Gerber A., Milner A., Groisman B. Magnetoresistance of granular ferro-magnets // Physical Review B.-1997.-V.55.-№10.-P.6446-6452.

12. Mitani S., Fujimori H., Ohnuma S. Spin-dependent tunneling phenomena in insulating granular systems / // JMMM.-1997.-V.165.-P.141-148.

13. Температурная зависимость проводимости композитных пленок Си: БЮг эксперимент и численное моделирование / Д.А. Закгейм, И.В. Ро-жанский, И.П. Смирнова, С. А. Гуревич // ЖЭТФ.-2000.-Т.118,-вып.3(9).-С.637-646.

14. Немошкаленко В.В. Аморфные металлические сплавы // Киев: Наукова думка, 1987.-248с.

15. Шматко О.А., Усов Ю.В. Структура и свойства металлов и сплавов (Электрические и магнитные свойства металлов и сплавов) // Киев: Наукова Думка,-1987.-582с.

16. Фролов Г.И. Магнитомягкие свойства в нанокристаллических пленках Зd-мeтaллoв//ЖTФ.-2004.-T.74.-№7.-C.102-109.

17. Characterizations of Co/A1203/Co/NiFe multilayers elaborated by ultra-high vacuum ion beam sputtering / E.H. Oubensaid, C. Maunoury, T. Devolder, N. Marsot, C. Schwebel // Materials Science and Engineering.-2005.-C.25.-P.752-755.

18. Yang D.P., Zhang Y.D., Hui S. Mossbauer spectroscopic and x-ray diffraction studies of Fe/Si02 nanocomposite soft magnetic materials // Journal of Applied Physics.-2002.-V.91.-Issue 10.-P.8198-8200.

19. Synthesis and characterization of Fe-A1203 composites / A. Paesano, C.K. Matsuda; J.B.M. da Cunha; M.A.Z. Vasconcellos; B. Hallouche, S.L. Silva // Journal of Magnetism and Magnetic Materials.-2003.-V.264.-Issue 2-3.-P.264-274.

20. Магнетизм слоев Co в составе многослойных пленок Co/Si / В.О. Вась-ковский, Г.С. Патрин, Д.А. Великанов, А.В. Свалов, П.А. Савин, А.А. Ювченко, Н.Н. Щеголева // Физика твердого тела.-2007.-т.49.-вып.2. С.291-296.

21. Бозорт P.M. Ферромагнетизм // ИЛ, М.-1956.-622с.

22. Milner A., Gerber A., Groisman В. Spin-dependent electronic transport in granular ferromagnets // Phys. Rev. Lett.-1996.-V.76.-№3.-P.475-478.

23. Neugebauer C.A. Resistivity of Cermet Films Containing Oxides of Silicon // Thin Solid Films.-1970.-V.6.-P.443-447.

24. Соколов И.М. Размерности и другие геометрические критические показатели в теории протекания // УФН.-1986.-Т.150.-вып.2.-С.78-94.

25. Efros A.L., Shklovski B.I. Conduction of nanostructured metal insulator // Phys. Stat. Solid. B.-1976.-№76.-P.475-490.

26. Abeles В., Cohen R.W., Cullen G.W. Enhancement of Superconductivity in Metal Films // Phys. Rev. Lett.-1966. V.17. - P.632-634.

27. Fujimori H., Mitani S., Ohnuma S. Tunnel-type GMR in metal-nonmetal granular alloy thin films // Mater. Sci. & Eng.-1995.-V.B31.-P.219-223.

28. Mitani S., Fujimori H., Takanashi K. Tunnel MR and spin electronics in metal-nonmetal granular systems // JMMM, 1999.-V.198-199.-P.179-184.

29. Аронзон Б.А., Варфоломеев A.E., Ковалев Д.Ю. Проводимость, магни-тосопротивление и эффект Холла в гранулированных пленках Fe-Si02 // ФТТ.-1999.-Т.41.-вып. 6.-С.944-950.

30. Honda S., Okada Т., Nawate М. Tunneling giant magnetoresistance in Fe-Si02 multilayered and alloyed films // JMMM.-1997.-V.165.-P.153-156.

31. Giant magnetoresistance of Co-Al-0 insulating granular films deposited at various substrate temperatures / Z. Zhang, Chengxian Li, Chao Li, Shihui Ge // JMMM.-1999.-V.198-199.-P.30-32.

32. Mitani S., Takahashi S., Takahashi K. Enhanced magnetoresistance in insulating granular-systems: Evidence for Higher-order tunneling // Phys.Rev.Lett.-1998.-V.81 ,-№13.-P.2799-2802.

33. Fujimori H., Mitani S., Takanashi K. Giant magnetoresistance in insulating granular films and planar tunneling junctions // Mat.Sci.Eng.A.-1999.-V.A267.-P. 184-192.

34. Magnetic and transport properties of granular cobalt films / S. Barzilai, Y. Goldstain, I. Balberg, J.S. Helman // Phys.Rev.B.-1981.-V.23.-N.4-P.1809-1817.

35. Metal-dielectric nanocomposites with amorphous structure / I.V. Zolotukhin, Yu.E. Kalinin, A.T. Ponomarenko, V.G. Shevchenko, A.V. Sitnikov, O.V. Stognei, O. Figovsky // J. Nanostructured Polymers and Nanocomposites, 2006.-V.2.-N1.-P.23-34.

36. Phisique des Semiconducters / ed. M. Hulin.-Paris: Dunod, 1964.-417p.

37. Губанов А.И. Квантово-электронная теория аморфных полупроводников // М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1963.-250с.

38. Мотт Н., Дэвис Э. Электронные процессы в некристаллических веществах // М.: Мир,-1982.-Т.1.-368с.

39. Anderson P.W. Absence of Diffusion in Certain Random Lattices // Phys. Rev.-1958.-V.109.-P. 1492-1505.

40. Miller A., Abrahams S. //Phys. Rev.-1968.-V.166.-P.871.

41. Kirkpatrick S. // Garmish.-1974.-P.l83.

42. Электронный транспорт в магнитном поле в гранулированных пленках аморфной двуокиси кремния с ферромагнитными наночастицами / JI.B. Луцев, Ю.Е. Калинин, А.В. Ситников, О.В. Стогней // ФТТ.-2002.-Т.44.-№11.-С.1802-1810.

43. Глазман Л.И., Матвеев К.А. Неупругое туннелирование через тонкие аморфные пленки // ЖЭТФ.-1988.-Т.94.-Вып.6.-С.332-343.

44. Глазман Л.И., Шехтер Р.И Неупругое туннелирование электронов через потенциальный барьер //ЖЭТФ.-1988.-Т.94.-Вып.1.-С.292-306.

45. Sheng P., Abeles В., Arie Y. Hopping conductivity in granular Metals // Phys.Rev.Lett.-1973.-V.31 ,-N. 1 .-P.44-47.

46. Sheng P. Electronic transport in granular metal films // Phylosophical Magazine B.-1992.-V.65.-N.3.-P.357-384.

47. Mobius A., Richter M., Drittler B. Coulomb gap in two- and three-dimensional systems: Simulation results for large samples // Phys. Rev. B.-1992.-V.45.-N.20.-P.11568-11579.

48. Cuevas E., Ortuno M., Ruiz J. Ground state of granular metals // Phys. Rev. Let.-1993.-V.7 l.-N. 12.-P. 1871-1874.

49. Мейлихов Е.З. Термоактивированная проводимость и вольт-амперная характеристика диэлектрической фазы гранулированных металлов // ЖЭТФ.-1999.-Т.115.-вып.4.-С.1484-1496.

50. Vyshenski V. // Письма в ЖЭТФ.-1995.-Т.61.-Вып.1-2.-С.Ю5.

51. Тартаковский А.В., Фистуль М.В., Райх М.Э., Рузин И.М. // ФТП,-1987.-Т.21.-Вып.4.-С.603.

52. Калинин Ю.Е., Ремизов А.Н., Ситников А.В. Электрические свойства аморфных нанокомпозитов (Co45Fe45Zrio)x(Al203)i-x // ФТТ.-2004.-Т.46.-№11.-С.2076-2082.

53. Вонсовский С.В. Магнетизм // М.: Наука, 1971.-1032с.

54. Spin relaxation in small free iron clusters / A. De Heer Walt, Milani Paolo and A. Chtelain H Phys.Rev.Lett.-1990.-V.65.-№4.-P.488-491.

55. Chien C.L. Granular magnetic solids // J.Appl.Phys.-1991.-V.69, №8,-P.5267-5272.

56. Sumiyama K., Suzuki K., Makhlouf S.A. Structural evolution and magnetic properties of nano-granular metallic alloys // J. Non-Cryst. Solids.-1995.-V. 192-193.-P.539-545.

57. Magnetic properties of granular Co-polimer films / C. Laurent, D. Mauri, E. Kay and S.S. Parkin// J. Appl. Phys.-1989.-V.65.-№5.-P.2017-2020.

58. Kodama R.H. Magnetic nanoparticles // JMMM.-1999.-V.200.-P.359-372.

59. Hesse J., Bremers H., Hupe O. Different susceptibilities of nanosized single-domain particles derived from magnetization measurements / // JMMM.-2000.-V.212.-P. 153-167.

60. Magnetic properties of fine particles / Ed. by J.L. Dormann, D. Fiorani // North-Holland: Amsterdam, 1992.-19 lp.

61. Dormann J.L., Bessais L., Fiorani D. A dynamic study of small interacting particles: superparamagnetic model and spin-glass laws // J. Phys. C: Solid State Phys.-1988.-V.21.-P.2015-2034.

62. Denardin J.C., Brandl A.L., Knobel M. Thermoremanence and zero-field-cooled/field cooled magnetization study of Cox(SiC>2)i-x granular films / // Phys.Rev.B.-2002.-V.65.-P.064422-1-064422-8.

63. Tandem deposition of small metal particle composites / E.M. Logothetis, W.J. Kaiser, H.K. Pluammer and S.S. Shinozaki. // J. Appl. Phys.-1986.-V.60.-№7.-P.2548-2552.

64. Yakushiji K., Mitani S., Talcanashi K. Composition dependence of particle size distribution and giant magnetoresistance in Co-Al-0 granular films // JMMM.-2000.-V.212.-P.75-81.

65. Sankar S., Dender D., Borchers J.A. Magnetic correlations in non-percolated Co-Si02 granular films // JMMM.-2000.-V.221.-P.1-9.

66. Rydman A.F., Kirk T.L., Dynes R.C. Superparamagnetism in discontinuous Ni films // Solid State Communications.-2000.-V.l 14.-P.481-486.

67. Brown W.F. Thermal fluctuations of a single-domain particle // Phys. Rev.-1963.-V. 130.-P. 1677-1686.

68. Jacobs I.S., Bean C.B. Magnetism / Ed. by G.T. Rado, H. Suhl // N.Y.: Academic Press, 1963.-275p.

69. Коренблит И.Я., Шендер Е.Ф. Спиновые стекла и неэргодичность // УФН.-1989.-Т.157.-вып.2.-С.267-310.

70. Fiorani D., Tholence J., Dormann J.L. Magnetic properties of small ferromagnetic particles (Fe-Al203 granular thin films): comparison with spin glass properties // J.Phys.C.-1986.-V.19.-P.5495-5507.

71. Dormann J.L From pure superparamagnetic regime to glass collective state of magnetic moments in a-Fe203 nanoparticle assemblies // JMMM.-1998.-V.187.-P.L139-L144.

72. Fiorani D. Collective magnetic state in nanoparticles systems // JMMM.-1999.-V. 196.-P. 143-147.

73. Djurberg C., Svedlindh P., Nordblad P. Dynamics of an interacting particle system: Evidence of critical slowing down // Phys. Rev. Lett.-1997.-V.79.-P.5154-5165.

74. Hansen M.F., Morup S. Models for dynamics of interacting magnetic nanoparticles // JMMM.-1998.-V.184.-P.262-274.

75. Critical dynamics of an interacting magnetic nanoparticle system / M.F. Hansen, P.E. Jonsson, P. Nordblad and P. Svedlindh // J. Phys.: Condens. Matter.-2000.-V. 14.-P.4901-4914.

76. El-Hilo M., O'Grady K, Chantrell R.W. Susceptibility phenomena in a fine particle system // JMMM.-1992.-V.114.-P.295-306.

77. Gavrin A., Chien C.L. Fabrication and magnetic properties of granular alloys // J.Appl.Phys.-1990.-V.67.-№2.-P.938-942.

78. Slonczewski J.C. Conductance and exchange coupling of two ferromagnets separated by tunneling barrier // Physical Review B.-1989.-V.39.-№10.-P.6995-7002.

79. Магнитные свойства трехслойных пленок Fe/Si/Fe / Г.С. Патрин, С.Г. Овчинников, Д.А. Великанов, В.П. Кононов// ФТТ.-2001.-Т.43.-вып.9.

80. Е.Г. Елисеева, В.П. Кононов, В.М. Попел, Е.В. Тепляков, А.Е. Худяков // ПТЭ.-1986.-2.-С.141.

81. S. Toscano, В. Briner, Н. Hopster, М. Landolt II J. Magn. Magn. Mater. -1992.-144.-L6.

82. J.E. Mattson, S. Kummar, E.E. Fullerton, S.R. Lee, C.H. Sowers, M. Grims-dith, S.D. Bader, F.T. Parker // Phys. Rev. Lett.-1993.-71.-P.185.

83. Патрин Г.С., Волков H.B., Кононов В.П. // Письма в ЖЭТФ.-1998.-68,-С.287.

84. Бехштедт Б., Эндерлайн Р. Поверхности и границы разделы полупроводников. М.: Мир.-1990.-484с.

85. ImabaM., Fujimori A., Tokura Y. //Rev. Mod. Phys.-1998.-70.-P. 1039.

86. Спир В. Аморфный кремний и родственные материалы / Под ред. X. Фрицше // М.: Мир.-1991.-С.315.

87. Наногранулированные структуры, как сенсоры водорода и других газов / Гусев A.JL, Золотухин И.В., Калинин Ю.Е., Ситников А.В., Стогней О.В. // Альтернативная энергетика и экология (Международный научный журнал).-2000.-N. 1 .-С. 191.

88. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники: электрические цепи // М.: Высшая школа, 1984.-556с.

89. Калантаров П.Л., Цейтлин Л.А. Расчет индуктивностей // Л.: Энерго-атомиздат, 1986,-187с.

90. М. Naito, M.R. Beasley // Phys. Rev.-1987.-B.35.-P.2548-2551.

91. Калинин Ю.Е., Королев К.Г., Ситников А.В. Электрические свойства многослоек металл-полупроводник с аморфной структурой // Письма в ЖТФ.-2006.-т.32.-вып.6.-С.61-67.

92. Ольхафен П. Металлические стекла // Мир: Москва, Ч.2.-1986.-С.328-378.-(Topics in applied physics v 53 Glassy metals II, ed. by H. Beck, H.-J. Giintherodt, Springer Verlag, Berlin Heidelbegr New York Tokyo (1983)).

93. Королев К.Г., Ситников А.В., Калинин Ю.Е. Транспортные явления в аморфных мультислойках ферромагнетик-полупроводник // Abstract Book The Fifth International Seminar on Ferroelastics. Voronezh, Russia. September 10-13, 2006.-P.122.

94. Королев К.Г., Ситников A.B., Калинин Ю.Е. Электрические свойства мультислоек нанокомпозит гидрогенизированный аморфный кремний // Новые магнитные материалы микроэлектроники (НМММ-ХХ): сб. тр. XX международной школы-семинара.-Москва.-2006.-С.560-562.

95. Ершов А.В., Чучмай И.А., Хохлов А.Ф. Многослойные аморфные кремниевые структуры, полученные испарением // Труды 2-го совещания по проекты НАТО Sfp-973799 Semiconductors.Нижний Новгород.-2002.-С. 100-110.

96. Королев К.Г., Ситников А.В., Калинин Ю.Е. Электрические свойства многослоек металл-полупроводник с аморфной структурой // Тезисы докладов конференции «Нанотехнологии производству-2005».-2005.-Фрязино.-С.65-66.

97. Himpsel F.J., Ortega J.E., Mankey G.J. Magnetic nanostructures // Advances in Physics.-1998.-V.47.-№.4.-P.511-597.

98. Moodera J.S., Mathon G. Spin polarized tunneling in ferromagnetic junctions // JMMM.-1999.-V.200.-P.248-273.

99. Резистивные и магниторезистивные свойства гранулированных аморфных нанокомпозитов CoFeB-Si02 / О.В. Стогней, Ю.Е. Калинин, А.В. Ситников, И.В. Золотухин, В.А. Слюсарев // Физика металлов и метал-ловедение.-2001 .-Т.91 .-№ 1 .-С.24-31.

100. Origin of Biquadratic Exchange in Fe/Si/Fe / G.J. Strijkers, J.T. Kohlhepp, H.J.M. Swagten, and W.J.M. de Jonge // Phys. Rev. Lett.-2000.-84.-P.l 8121815.