Электрические и магнитные свойства пленок магний-марганцевых ферритов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

НИЧЕСКИЙ ИНСТШУТ им. В. В. КУЙБЫШЕВА

На правах рукописи

ХАРЛАМОВ Александр Дмитриевич

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ПЛЕНОК МАГНИЙ-МАРГАНЦЕВЫХ ФЕРРИТОВ

(01.04.07. - физика твердого тела)

АВТОРЕФЕРАТ дессертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Самара - 1991

институте им. В.В. Куйбышева.

Научные руководители:

доктор физико-математических наук профессор Кошкин Л.И.

кандидат физико-математических наук доцент Митлина Л.А.

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук профессор Семенцов Д.И

доктор технических наук профессор Комов А.Н.

Ведущая организация:

Институт физики твердого тела и полупроводников АН Беларуси.

Защита состоится " ^ " 1991 года в часо

на заседании специализированного совета Д 063.16.03. по защи диссертаций на соискание ученой степени кандидата технических наук при Самарском политехническом институте им. В.В. Куйбыше по адресу: 443010, г.Самара, ул. Галактионовская 141, ауд.23.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан " ^ " Х991 года.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат физико-математических наук

Митлина Л.

Актуальность темы. Одним из направлений техники СВЧ является юльзование спиновых колебаний и волн в эпитаксиальных феррито : структурах. Особое значение в связи с этим приобретают фср-■овые материалы с малыми диэлектрическими и магнитными потеря-Интерес к ферритам со структурой шпинели обусловлен их повитыми по сравнению с иттриевым феррогранатом значениями намаг-[енности насыщения и полями анизотропии.Благодаря высоким зна-гиям намагниченности насыщения частотный диапазон СВЧ устройств ¡ественно сдвигается в сторону более высоких частот. Однако (Гие физико-технические проблемы практического использования :нок феррошпинелей не могут быть решены из-за несовершенства :нологии их получения.

В настоящее время накоплен большой объем экспериментальных ультатов по изучению магнитных, резонансных и электрических |йств пленок феррошпинелей. Тем не менее, систематические ис-дования таких материалов, направленные на выбор оптимальных :тазов с заданным распределением структурных дефектов и удов-'воряющих критерию качества для СВЧ материалов практически утствуют.

Известно, что структурные изменения кристаллической решетки, вивающиеся при формировании эпитаксиального слоя, обусловли-1Т многообразие физических свойств материала. Варьируя состав |рита и технологические условия синтеза, также можно в опреде-[ной степени управлять формированием электрических и магнитных !йств пленок.

Изучение электрических свойств ферритов имеет общенаучное зн?-¡ие, поскольку существующие теории недостаточно отражают осо-:ности ферритов как специфических магнитных полупроводников с :ой подвижностью носителей тока. Исследование процессов ферро-нитной релаксации в пленках феррошпинелей необходимо для выя-ния природы магнитных потерь. Перспективность разработки ма-иалов с малыми магнитными и диэлектрическими потерями и фак-:ески слабо разработанный вопрос о проводимости в ферритовых нках определяют актуальность темы исследования.

Цель и задачи работы. Целью настоящей работы явилось исследо-:ие электрических и магнитных свойств пленок магний-марганце: феррч?оз, поиск оптимальных составов и режимов обработки для

- 3 -

Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи.

I. Исследование условий синтеза пленок магний-марганцевых ферритов методом химических транспортных реакций на (001) пло кости оксида магния и определение оптимальных режимов получен пленок для СВЧ применений.

'2. Изучение елияния дефектов структуры, внешней деформации облучения на электрические явления; уточнение модели проводим ти в пленках феррошпинелей.

3. Исследование влияния дефектности структуры на магнитные свойства пленок магний-марганцевых ферритов.

4. Синтез образцов с малыми магнитными 5-10-° и диэлектри ческими 2«10"^ потерями и оценка перспективности их использо вания в технике СВЧ.

Научная новизна работы определяется тем, что в ней впервые

проведены систематические исследования электрических и маг нитных явлений в зависимости от состава феррита, внешних дефо маций и облучения; показано, что электрические и магнитные свойства пленок с малой степенью дефектности подчиняются зако номерностям, характерным объемным материалам аналогичных сост bob; предложено описание кинетических явлений на основе прыяк вой проводимости;

предложено объяснение некоторых особенностей[кинетических свойств в ферритовых пленках в рамках существующих теорий зл:-ния дефектов структуры на электрические свойства кристаллов;

показано, что ширина линии ферромагнитного резонанса (ФМР) исследуемых материалах в основном обусловлена их блочностью структуры и удовлетворительно описывается в рамках теории дв} магнонного процесса релаксации магнитных моментов;

в работе сформулированы рекомендации для получения яленочь материалов применительно к их использованию в СВЧ электроника

Основные положения, выносимые на защиту.

I. Оптимальные режимы получения монокрчсталлических плено! составов Mn^Fej-xO/, и MjyMnj.yFegOi, методом хи-

ли и диэлектрическими потерями.

2. Концепция доминирующей роли мозаичности пленок феррошпи-1ей в формировании магнитных потерь; определение СВЧ парамет-з пленок феррошпинелей различных составов и термической пред-горни.

3. Необходимость учета влияния дислокаций для описания элек-тческих явлений в пленках феррошпинелей.

4. Обоснование прыжкового механизма проводимости по случайно ^положенным донорным центрам.

5. Экспериментальное обоснование возможности направленного аудирования степени дефектности структуры с целью получения эбходимых СВЧ свойств пленок феррошпинелей.

Научная и практическая ценность. Полученные результаты рас-ряют имеющуюся информацию об электрических и высокочастотных эйствах реальных ферромагнетиков и углубляют представления о зической природе процессов магнитной релаксации в них. Получены образцы с малыми 2-10"^ диэлектрическими и гнитными потерями и показана возможность применения пленок ррошпинелей в СВЧ электронике.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной рабо-докладызались на 1У Всесоюзной конференции по метода?.! и сред-вам измерений электромагнитных характеристик материалов на вы-ких и сверхвысоких частотах (Новосибирск, 1979 г.); на Веесою-ых пколах-семинарах "Новые магнитные материалы для микроэлект-ники" (Саранск, 1984 г., Новгород, 1990 г.), на Всесоюзной кон-ренции по физике магнитных явлений (Пермь, 1981 г.); на 1У ероссийском координационном совещании педвузов по физике маг-тных материалов (Иркутск, 1986 г.); на УШ Всесоюзной конфе-нции " Состояние и перспективы развития методов получения и ализа ферритовых материалов и сырья для них "(ДОнецк, 1987 г.) Всесоюзном семинаре "Гиромагнитная электроника и электродйна-, ка" (Куйбызев, 1987 г.) и опубликованы в 18 печатных работах.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введе-

дегшл t четы^сл 1'JLaa, асиииичохихп П UXUlbnA Л Л А С уъ^у f'U по 1UU пси

менования; содержит 181 страницу машинописного текста, включи 49 рисунков и 15 таблиц.

Краткое содержание работы

Во введении дано обоснование актуальности теш. На основе анализа основных моментов научного знания о физических яьлени. в эпитаксиальных структурах феррошпиналей, имевшихся в литера1 ре, формулируется цель исследования и задачи данной работы, д: краткая характеристика содержания диссертации и полученных в i результатов, приводятся сведения о научной новизне, перечисля! ся основные результаты и положения,выносимые на защиту.

' В первой главе обосновываются выбор объектов исследовани; особенности их физических свойств, вызванные релаксацией гете-роэпитаксиальных и термоупругих напряжений при синтезе, описы ваются условия синтеза и экспериментальные методики измерения электрических и магнитных свойств эпитаксиальных пленок фврро шпинелей. Основная задача при выращивании образцов состояла определении оптимальных условий роста для получения качествен! магний-марганцевых пленок с малыми диэлектрическими потерями. Кроме того, пленки фвррошпинелей являются удобным "модельным" объектом для решения сформулированных в работе задач, т.к. на распределение и количество структурных дефектов в них можно л> ко влиять с помощью технологических условий при выращивании.

Объектами исследования служили монокристаллические пленки магний-марганцевого феррита, выращенные методом химических тр: спортных реакций в малом зазоре на свежих сколах (001) оксида магния, составов: M^Mni-aFeiOi, ( у =0,2; 0,4; 0,6) и MnxFej-^ü

(х=0,78; 0,9; 0,93; 1,23). Синтез пленок осуществлялся при с. дующих условиях: температура синтеза 1300+1400 К, давление хл ристого водорода (1,3+2,7)-10^ Па, давление воздуха в камере нтеза (2,7)-10 Па, расстояние от шихты до подложки - 0,5 мм, скорость охлаждения образцов от температуры синтеза составлял (3*10) К-с . Толщина пленок варьировалась временем транспорт

Согласно данным рентгеноструктурного и микроструктурного а лйэов все исследуемые образцы имели структуру шпинели и были нофазными; (001) [ЮО] осадка ориентированы параллельно (001)

шщ подложки.

В условиях эпитаксии феррошлинелей на оксид магния реализу-гся трехмерный характер зародышеобразования и связанный с гаш эстровковый" характер роста пленок. Отдельные зародыши могут ать разориентированы по отношению к подложке, а, соэтветстввн-з, и по отношению друг к другу. Величина разориентацин опрв-гляется несоответствием периодов решеток феррита и оксида маг-ля: Э ~ + 1) . Для У -0,6 несоответстЕиг \ состарлкзт ~ ,5-Ю-3, 0~Ю', для У=0 ^-6,9-КГ3, 9 ~20', что согла-^ется с разориентацией блоков, определенной рентгенографическим

5Т0Д0М.

Исследования показали, что разориентация блоков слабо загнет от температуры синтеза, но увеличивается при увеличении корости роста пленок. Размйры блоков в пленках магний-марган-;вых ферритов составляют ~ 10"^ -г Ю-3 см, и зависят от тстко-эгических условий: уменьшаются с увеличением температуры с:ш-5за и после полировки подложки.

Согласно модели малоугловой границы, линейная плотность ди-локаций в ней ПдР— 0/6 (для малых углов разориентация)8 где Ь -

5ктор Бюргерса. Для состава у =0 при 0-20 Пд см ,

азмер блоков I ~ ом, для У =0,6 0~Ю', Л^-Ю^см"^, а азмер блоков I ~ 10"^ см.

Электрические измерения проводились по стандартным мэтодл-ы.!. Проводились измерения удельного электросопротивления у3 , ермоэде, $ , эде Холла (на некоторых составах), ¡дпфопрочнестн, емпературной зависимости намагниченности насыщения М5 (Т}, спины линии ферромагнитного резонанса дН(Т). Дислокационная стру-гура пленок выявлялась методом избирательного химического трав-iн'ля. В качестве травителя использовалась концентрированная сочная кислота и дистиллированная вода в соотношении 1:1 при теы-гратуре кипения смеси. Дислокационная структура фиксировалась \ оптическом микроскопе МБИ-6. Погрешность измерения удельного яектросопротивления и термоэде в диапазоне температур 77>1000К 5 превышала З/о, удельного электросопротивления на переменном оке и эде Холла не более Изучение микропрочности, л и , , зуществлялось с помощью стандартных методик измерения.

Во второй главе обсуждаются результаты исследования темпэра-урных зависимостей удельного электросопротивления у)(Т), термо-

-4701

эдс ¿¡IU» Для анализа механизма проводимости отоирались пленки различиих составов, синтезированные при одних и тех же условиях. На рассмотрение были вынесены следующие вопросы:

уточнение механизма электрической проводности марний-марга-нцевого феррита;

выяснение влияния быстро релаксиругацих ионов типа F С иМп на электрические свойства и оценка возможности определения концентрации Fe2+ по результатам измерений.

I. Известно, что марганцевые ферриты вследствие отклонения от стехиометрии обладают полупроводниковыми свойствами, а электропроводность обеспечивается за счет донорных центров, роль кс торых могут выполнять ионы двухвалентного келеза. Проведение ис следований зависимостей J>(Т) и (Т) на пленках феррошпинелей i анализа их на основе имеющихся теоретических представлений позволило установить, что исследуемые материалы имеют особенности аналогичные полученным для слабо легированных сильно компенсированных полупроводников. Это обстоятельство дало возможность использовать подходы и принципы, применяемые к примесным полупроводникам Д/, для расшифровки экспериментальных зависимостей Для пленок магний-марганцеeux ферритов характерна линейная зависимость En <=! от где N - концентрации; донорных це!

тров, d - электропроводность, что может служить доказательстве прыжкового механизма проводимости в рамках модели Мотта. Эффективный боровский радиус рассчитанный из наклона Er\ е> = N l/i3) , составляетм. Такая величина сА^свидетельствует о преимущественном вкладе в проводимость двух-валентных ионов железа с характеристической частотой v6=5-I0^ В этом случае экспериментальные результаты удовлетворительно описываются выражением /2/:

где ц. - заряд носителя тока, Т - температура, к - постоянна; Больцмана, £ - энергия активации,' Ыс - плотность локализованных состояний, Я - средняя длина прыжка.

О т/л р Т _т.

Величина дрейфовой подвижности ~(ПГ° + КГ1и м*. В"х- с"1) I ее рост с увеличением температуры характерны локализованным состояниям носителей тока. Локализации носителей способствует неупорядоченное расположение донорных центров, флуктуации их потенциалов из-за наличия компенсирующих центров, влияние перио-

С

Анализ температурных зависимостей электросопротивления и ермоэдс позволяет предположить, что проводимость в магний-мар-анцевых пленках в диапазоне температур (77-5-550) К определяется онцентрацией двухвалентных ионов железа, а механизм электропро-одности носит характер прыжков между случайно расположенными ентрами локализации. В области высоких температур (Т > 550 К) арактер температурных зависимостей ß (Т) и S(Т) свидетельствует проводимости преимущественно в узкой 3d - зоне.

2. Исследование электропроводности на постоянном и перемен-ом токе позволяет оценить влияние мозаичности структуры иссле-уемых пленок на электрические свойства. Электропроводность в озаичных 'материалах определяется свойствами границ блоков и лабо зависит от состава, что и наблюдалось нами на эксперимен-е. Этот факт обосновывается следующим образом. Наличие границ локов в пленках создает дополнительные возможности для окисле-ия имеющихся в них двухвалентных ионов железа при синтеза, меныпение концентрации донорных центров сопровождается умень-ением электропроводности и увеличением энергии активации прово-имости. Если предположить, что возникновение потенциального арьера высотой дЕьобусловлено только изменением концентрации .онорных центров по границам блоков по сравнению с его объемом, о можно оценить величину объемной проводимости <з\, из соотно-

Таблица I.

Расчетные параметры магний-марганцевых пленок при комнатной емпературе.

№ Состав феррита Электропровод., ^ пост., Расчетная электропр., dv, Концентр. ni-i0"26 Концентр. n;pio-26

! (Ом-мГ1 м-* m~j

1 2 3 4 teirroz, Мдо.ьМпо.^егО/, mno,78fez,22 04 2,5-I0_J 5,8-ю"4 1,03 2,2-Ю"3 1,2- IQT^ 8,6. КГ3 7,1 МО"2 34 -0,22 5,5 0,27 22 . 0,14 3,4 0,2

шения сз'у = с^П0СТ-елр , где «¿пост. - проводимость изме-

ренная на постоянном токе (таблица I). Величина дЕБ рассчитывалась из данных измерений электропроводности на постоянном токе и переменном токе на участке "высокочастотного" насыщения. Рассчитанная таким образом приведена в таблице I. Значения концентрации донорных центров для граничных областей Ид и концентрации Ыд , соответствующие объему блока, рассчитывались из уравнения (I), подстановкой в него соответственно <опостили и решая трансцендентное уравнение относительно МдР и ,

см. табл.1.

3. На всех исследуемых пленках выше температуры Кюри наблюдается увеличение энергии активации проводимости. Для объяснения этого факта ь работе принималось во внимание возможность существования в марганцевых ферритах донорных уровней с энергией активации - (0,4 т 0,6) эВ, образованных, например, по реакции

2Ре3+ = Ге24 + ГеА +

Справедливость такого подхода подтверждается сопоставлением рас-счетной зависимости термоэде от температуры из кубического уравнения /3/

("о ^д! + еХР(- - ехр(3*?) +

+1(п01 МД1)ехр(-д1) + (|10 + Мдг)ехр(-лг)4 Нд1ехр(-л1-дг)]ехр(2^

^По-^ НАг)ехР(-^ЛехрСг/ - Идг = 0; где

п = = ; д, - ~ Е* •

I . „Ь Л .1. аП '

1 + е1 1 + е* 1 ЬТ

п - - « . Дг _ Ер- Ег ,

п - Мдг = I-*-25- , = .

Аг~ 1 ч 1 + < к-Т '

х - концентрация ионов 8 = 0,3 - степень обращенности

- 10 -

экспериментальной зависимостью термоэдс 5(Т) . Включение шх уровней в процесс проводимости может быть вызвано выросшем триплетных уровней ионов Ре3+ выше температуры Кюри за 5Т разрушения эффективного поля обменного взаимодействия.

В третьей главе проводится обсуждение результатов иссле-заний электрических свойств пленок, которые подвергались ьне-•м воздействиям.

В физике.полупроводников большую роль играет исследование эдельных" объектов, в которые вводится контролируемое разупо-;очение. В данной работе разупорядочение на пленках магний-рганцевых ферритов создавалось в процессе внешней деформации зблучения.

I. При деформации методом четырехточечного изгиба з режиме дленного нагружения (4*6 часов) при комнатной температуре обнулены скачкообразный характер изменения проводимости в про-;се деформации и пороговая ползучесть.

Аномально большие скачки проводимости наблюдались для исхо-эго состава М^ддМподРегО^ » где по данным кинетических 1ений концентрация вакансий порядка предплавильной —10"^.

Избирательное химическое травление выявляет для этого сос-5а изменение структуры гранц блоков. После деформации вблизи чгац блоков резко увеличивается плотность малоконтрастных эк травления, которые могут свидетельствовать об образования сродефектов, в частности мелких дислокационных петель вакан-энного типа. Расчет показывает, что для всех исследуемых ссс-50в зыполянется соотношение, необходимое для самосогласованно-изменения формы блоков:

-0- > А.

епэ е

1ако только для состава с У =0,8 внешние напряжения значимо превосходят пороговые:

* _ е-8 1

; & - модуль сдвига,, V - модуль Пуассона, Ь - расстояние зду ростовыми дислокациями.

Исходя из вышеизложенного, можно предположить, что изменение

жения обусловлено диффузионной кинетикой точечных дефектов,

2. С целью анализа влияния дислокационной структуры на анс малии в области магнитного превращения и в высокотемпературной области были проведены исследования (Т) и 5(Т) для пленок деформированных при 800 К. Результаты измерений сравнивались с подобными, выполнеными на контрольных образцах.

Обнаружено, что знак кривизны />(т) в области температуры Кюри различен для контрольных и деформированных образцов; энер гия активации проводимости в ферромагнитной области почти не изменяется, в парамагнитной области увеличивается на 10+20%, температура Кюри смещается з область более высоких температур; максимальное смещение Тк - 60 К наблюдалось для пленок с У = =0,8 , для которых избирательное химическое травление выявляет наиболее существенные изменения дислокационной структуры после деформации. В высокотемпературной области 660-860 К наблюдается участок с положительным температурным коэффициентом сопротивле ния; величина которого после деформации значительно увеличивав ся.

Из приведенных данных следует, что деформирование эпитакси альных феррошпинелей приводит к образованию электрически актив ных центров донорного типа.

3. Структурные изменения при облучении определяются свойст вами точечных дефектов. При обработке лазером.работающим в реж ме непрерывной генерации при мощности 20+30 Вт по расчетам пле ки разогревались до'температуры 520-780 К. Избирательное химическое травление образцов, обработанных при мощности облучения 30 Вт, выявляет значительные изменения симметрии ямки травле • ния в сторону ее снижения, что свидетельствует об увеличении концентрации точечных дефектов. Проводимость в этом случае ув личивается на 50%, а энергия активации проводимости во всех те; пературных интервалах уменьшается на 2+10%. Температура Кюри уменьшается на 10+14 К. Увеличение постоянной решетки после об лучения свидетельствует в пользу образования катионной ваканси: Энергия активации точечных дефектов, рассчитанная по тангенсу угла наклона (п (д/>) = |(Т-1) оказалась равной -0,6 эВ, что н> сколько ниже энергии образования анионной вакансии в ферритах.

Уменьшение степени размытости скачка сопротивления в облас магнитного превращения после облучения мощностью 20 Вт говорит

ратур разность между - увеличивается с- уменьшением шературы и зависит от предыстории образца и состава. С увс-¿ением мощности облучения эта разность также увеличивается. *им образом, облучение лазером невысокой мощности позволяет ;нылить концентрацию точечных дефектов и улучшить свойства ;нок ферротпинелей.

4. Феррошпинели относятся к материалам, имеющим степень валентности ~40что позволяет воспользоваться моделью Рида I оценки энергии дислокационного уровня. По модели Рида не 5 ненасыщенные связи дислокаций заполнены. Степень заполнения 1 исследуемых пленок составляет ~ 0,016*0,021, что по своей тичине близко к степени заполнения примесных полупроводников. ;нив положение уровня Ферми по зависимости Т от ] и 1тывая, что степень заполнения определяется функцией Ферми, 1учим значение дислокационного уровня для магний-марганцево-феррита и марганцевого феррита соответственно 0,24 эВ и 0,4 , Эти значения совпадают с энергией активации электропроводки з области температур (3004-700) К. Для марганцевогс^феррита 5ольшая степень деформации ведет к стабилизации уровня Ферми ¡локациями (рисЛ,крив.3,5); отжиг наоборот усиливает темпера-зную зависимость уровня Ферми (рис.I,крив.2.4).

Все эти явления характерны для полупроводников с примесной )водикостью, что позволяет говорить о "дислокационном" легиро-!ии исследуемых материалов.

:.1. Температурная зависимость приведенного уровня Ферми для •пленки после воздействий, указанных знаком плюс: ТО -отжиг воздухе, Вак.0 -отжиг в вакууме, - внешние деформации ~ :о7 Д/м2.

■оисщчм глава ииивлщепа изучешии вклада. и личности структуры микропрочность, в процессы ферромагнитной релаксации и оценке перспективности использования пленок магний-марганцевых ферри тов в качестве материалов для СВЧ электроники.

1. Микропрочность мозаичных материалов описывается соотнош нием:

«зеР „*, /бя££) .-Üb

СЗ'пр = <30.ЛР. 1 —v I ■ I

где у- поверхностная энергия. Микропрочность для пленок ферр шпинелей по результатам эксперимента также зависит от ¿~ ^л: нейно;^"рР увеличивается при переходе от магний-марганцевого феррита к марганцевому; упрочнение меньше на порядок для марганцевого, чем для магний-марганцевого. Такое поведение корре лирует с соответствующим ростом сетки дислокаций по границам блоков. Таким образом, мозаичность и высокая концентрация точечных дефектов обусловливают низкую прочность марганцевых гаи нок.

2. Варьированием соотношения железа и марганца в шихте 1ис нике) и приближением технологических условий "к равновесным бы. получены образцы с низким содержанием точечных дефектов (-10"' малыми диэлектрическими и магнитными потерями. Наиболее узкие резонансные кривые дНроо]~1 кА/м, дН[щ] ~ 1,4 кА/м, наименьшую анизотропию лН имели образцы состава Х= 0,93 с хаотичным ] определением дислокаций по поверхности пленок. Магнитные- поте] для этого состава не превышали Тангенс угла диэлектр! ческих потерь равнялся (2 + 5)-10~^, а величина действительно] части комплексной магнитной проницаемостиук'близка к величине у«' объемных ферритов.

3. Анали.^ температурных и частотных зависимостей ширины ли! ферромагнитного резонанса дН в исследуемых пленках показывает чтодН(Т)и ¿H(w) удовлетворяют двухмагнонным процессам релаксац; магнитного момента.Для ферритов шпинелей основной вклад в процессы релаксации вносят по крайней мере три сорта дефектов: т( чечные, быстро релаксирующие ионы типа Рег+и Ми3+, макродефек^ Расчеты показывают, что точеные дефекты способны уширить дН ; (1*2) Э. Быстро релаксирующие ионы могут значительно уширит! дН и проявляются на температурной зависимости дИ(Т)в виде максимумов. На исследуемых зависимостях дН!~Т) максимумов не обнару-

:лада по крайней мере ионов типа Fe2+ ожидается малым. Исследо-.ния восприимчивости от приложенного магнитного поля свидетель-•вугат о преимущественном вкладе в ширину дН неоднородностей ютяженных. Об этом говорит тот факт, что при отрицательной 1нстанте кристаллографической анизотропии (Kj = -1,4« 10^ Дд/iP) квадратной форме образца более крутым оказывается склон со ■ороны большего магнитного поля на зависимости мнимой части : юприимчивоети от поля. Такими неоднородностями могут быть, итример, границы блоков. Проведенные исследования дают воз-1жность предполагать, что существование сетки дислокаций по >аницам блоков приводит к очищению объема блока от точечных ¡фектов и улучшению магнитных характеристик материала.

Основные результаты и выводы.

При изучении процессов выращивания пленок магний-марганце-iro феррита, механизмов ферромагнитной релаксации на магнитных юднородностях, электрических свойств были получены следующие ¡зультаты.

1. Исследован процесс роста пленок магний-марганцевого фер-[та при газовой эпитаксии на (001) плоскость оксида магния. Най !ны оптимальные условия синтеза для получения образцов с малыми [электрическими и магнитными потерями: давление газа-носителя ЧС6 ) ч воздуха при транспорте подбиралось таким образом, что-

i приблизить режим процесса синтеза к дифузионному и обеспечить [нимальную скорость роста (0,02 * 0,03) мнм/с; температура син-;за выбиралась такой, чтобы отношение температуры синтеза к те-iepanype плавления шихты составляло -0,56 + 0,6, что предупреж-. то возникновение в пленке элиментов высокотемпературной плас-гаеской деформации.

2.Установлено, что в пленках с хаотическим распределением тслокаций и небольшой степенью разориентации блоков, электри-зские и магнитные свойства в основном подчиняются закономерно-:ям, характерны?.! для объемных материалов. Увеличение разориен-щии блоков и наличие ориентированных скоплений дислокаций ве-;т к усилению закономерностей, характерных для мозаичных мате-шлов.

3. Показано при анализе температурных зависимостей электро-

донорных центров по границам олоков меньше, чем в ооъеме; концентрация донорных центров по границам блоков растет с увеличе нием разориентации блоков. Таким образом, электропроводность пленок магний-марганцевых ферритов определяется свойствами грг ниц блоков. Обнаружено, что электропроводность в исследуемых пленках в диапазоне (77 + 550) К определяется концентрацией двухвалентных ионов железа, механизм электропроводности носит характер прыжков между случайно расположенными центрами локалу зации. В области высоких температур проводимость преимуществе* но осуществляется в узкой ЗсС-зонз. В этом случае носителями i ка могут быть поляроны промежуточного радиуса.

4.Экспериментально установлено, что деформирование пленок феррошпинелей приводит к дополнительному образованию электриче ки активных центров донорного типа; облучение лазером высокой мощности, работающим в режиме непрерывной генерации, позволяет уменьшить концентрацию точечных дефектов и улучшить свойства v следуемых пленок.

5. На основе анализа'температурных и частотных зависимостей ширины линии ферромагнитного резонанса в исследуемых пленках установлено, что лН(Т)и аНМудовлетворяют двухмагнонным процессам релаксации магнитного момента; показано, что значительная часть ширины линии ФМР обусловлена влиянием дефектов структурь таких как блочность, дислокационные скопления; предложены мете ды снижения ширины линии $МР.

6. Получены образцы с малыми диэлектрическими" и магнитными потерями путем оптимизации состава источника и технологических условий синтеза. Минимальные значения'ширины линии £МР составляют ~ I кА/м, минимальные магнитные.потери ~5.10-^, диэлект рические потери -2«10"^.

Проведенные исследования показали перспективность использования пленок магний-марганцевого феррита для СВЧ устройств.

Цитируемая литература.

1.Шкловский Б.И., Эфрос A.A. Электронные свойства легирован ных полупроводников. -М.:Наука.-1974.-416 с.

2.Мотт Н.,Дэвис Э. Электронные процессы в некристаллических веществах./Пер. с англ. под ред. Коломийца Б.Г. -М.:Мир.1982. T.I.-368 с.

in manganese ferrites.I.Temperature dependences./^ Öhech.J. Fhys.-I974.-B24..-p.439 - 4Л8.

Основное содержание диссертации отражено в следующих публика-ях.

Веденев А.П., Кошкин Л.И., Харламов А.Д., Будрина Г.В.Температурная зависимость сверхяысокочастотной проводимости пленок М^-Мп феррита //Тез.докл. У1 Всесоюз.совещания "Физические и физико-химические свойства ферритов". -Минск. 1972. -С.76-77.

Митлина Л.А., Веденев А.П., Харламов А.Д. Эффект Холла на конокристаллических пленках Mj-Mn феррита //Сб. науч. тр.: Магнетизм и электроника. -Куйбшев: КППИ. -IS72. -С.П4т119. Веденев А.П., Кошкин Л.И., Харламов А,Д. Проводимость по примесным центрам в монокристаллических пленках магний-марганцевого феррита //Сб.науч.тр.: Магнетизм и электроника. -Куйбышев:КГПИ. -1976.-Вып.8.-С.47,53.

Веденев А.П., Харламов А.Д. Механизм проводимости монокристаллических пленок М^-Мпферрита //Сб.науч.тр.: Магнетизм и электроника. -Куйбышев:КГПИ. -1978.-Вып. С.47-53. Беляев B.C., Кокотько В.Н., Кошкин Л.И., Мирошников Ю.Ф., Трушкин В.И., Харламов А.Д. Установка для измерения диэлектрических и магнитных параметров проницаемостей кагнитоупо-рядоченних материалов .з пленочном состоянии //Метода и средства измерений электромагнитных характеристик радио материалов на ВЧ и СВЧ. Тезисы. -Новосибирск. -1979.-С.203-204. Харламов А.Д. Установка для измерения магнитных и диэлектрических параметров в диапазоне СВЧ з пленочном состоянии //Сб. науч.тр.: Магнетизм и электроника. -Куйбышев:КГПИ. -1980. -Т.241.-С.93-99.

Харламов А.Д., Митлина Л.А., Макаров A.B. Влияние дислакаци-онной структуры на магнитную и диэлектрическую проницаемости Мп ферритоЕых пленок в диапазоне СВЧ //Сб.науч.тр.: Магнетизм и электроника. -Куйбышев:КГПИ. -I980.-T.24I.-С.99-104. Кошкин Л.И., Митлина Л.А., Харламов А.Д., Васильев А.Л,, Пэ-трованова Л.М. Магнитные и диэлектрические потери в диапазоне СВЧ пленок магний-м&рганцевого феррита //Тез.докл. ХУ Всесоюзной конференции по физике магнитных явлений (часть 2).

9. Харламов А.Д., Митлина Л.А., Кошкин Л.И., Васильев А.Л. Магнитные параметры монокристаллических пленок марганцевого фе] рита в диапазоне СВЧ //Сб.науч.тр.: Физика ферритов. Электр] ческие и магнитные явления. -Куйбышев: КГПИ. -1982.-С.37-45

10. Митлина Л.А., Олихов И.М., Белицкий A.B., Харламов А.Д., Ci доров A.A. Повышение уровня СВЧ параметров эпитаксиальных пленок феррошпинвлей путем управления их реальной структуро! //Электронная техника. Серия I. Электроника СВЧ. -1983. -№7, -С.54т58.

11. Громова Л.И., Мирошников Ю.Ф., Харламов А.Д. Магнитные сво! ст1& монокристалличвских пленок ферритов //Меж.сб.науч.тр.: Физика и техника магнитных явлений. -Куйбышев: КГПИ. -1986. —С.25—29.

12. Харламов А.Д. Особенности распределения намагниченности в упругодефорыированных слоистых структурах //Тез.докл. 1У Все российского координационного совещания педвузов по физике Mä гнитных материалов 13-17 сентября.-1986. -Иркутск. -1986. -C.2I-22.

13. Колосова И.В., Митлина Л.А., Паркин A.A., Харламов А.Д. Вл1 янис пластической деформации и облучения на аномалии электрс проводности пленок феррошпинвлей в области температуры Кюри //Электронная техника. Серия 6. Материалы*'-1986. -Вып.4(2П -C.II-I6.

14. Харламов А.Д., Митлина Л.А. г" Структурные дефекты и процсссь релаксации в эпитаксиальных феррошпинеляЯ //Тез.докл. ХУ Все союзного семинара 28-30 декабря 1987 "Гиромагнитная электроника и электродинамики". -Куйбышев. -1987. -С.66-67.

15. Колосова И.В., Митлина Л.А., Посыпайко Э.Д., Харламов А.Д. Роль структурных дефектов в формировании физических свойств эпитаксиальных феррошпинвлей. //Тез,докл. УШ Всесоюзной кс ьференции "Состояние и перспективы развития методов получен!' и анализа ферритовых материалов и сырья для них". -Донецк. -I987.-C.6I.

16. Будрина Г.В., Харламов А.Д. Исследование механизмов провода мости в пленках марганцевых феррошпинвлей в области магнитнс го превращения //Меж.сб.науч.тр.: Магнитные и магнитооптичес кие явления. -Куйбышев: КГПИ. -1987.-С.14-19.

$МР в пленках марганцевых феррошпинелей //Изв.вузов. Физика. -1987. -»II. -С.57-61.

Митлина Л.А., Харламов А.Д., Колосова И.В. Структурные дефекты и явления переноса в эпитаксиальных феррошпинелях.// -Куйбшвв. -1989. -15 с. -Деп. в Электронной технике. Серия 6. Материалы. -№Р-4987.

Подписано в печать 18.11.91 г. Формат 60x84 1/16. Оперативная печать. Усл.п.л. 1,0. Тираж 100 экз.

Заказ 4701. Типография им. Мяги Самарского полиграфобъединення, ул. Венпека, 60.