Ферромагнитный резонанс в композиционных магнитных наноструктурах

Горобинский, Александр Викторович

Ферромагнитный резонанс в композиционных магнитных наноструктурах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.03 ВАК РФ

Горобинский, Александр Викторович АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Краснодар МЕСТО ЗАЩИТЫ

2011 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.03 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Ферромагнитный резонанс в композиционных магнитных наноструктурах»

Автореферат диссертации на тему "Ферромагнитный резонанс в композиционных магнитных наноструктурах"

На правах рукописи

4847355

Горобинский Александр Викторович

ФЕРРОМАГНИТНЫЙ РЕЗОНАНС В КОМПОЗИЦИОННЫХ МАГНИТНЫХ НАНОСТРУКТУРАХ

01.04.03 - радиофизика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Ростов-на-Дону 2011

4847355

Работа выполнена на кафедре нанотехнологий и наносистем физико технического факультета государственного образовательного учреждения высше го профессионального образования «Кубанский государственный университет».

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук, профессор

Вызулин Сергей Александрович

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор

Бабичев Рудольф Карпович

кандидат физико-математических наук, доцент

Кульбикаян Баграт Хачересович

Ведущая организация:

Краснодарское высшее военное авиационное училище летчиков (военный институт) им. Героя Советского Союза А.К. Серова

Защита состоится «22» апреля 2011 г. в 14— часов, на заседании диссертационного совета Д. 212.208.10 в Южном федеральном университете по адресу: 344090, г. Ростов-на-Дону, ул. Зорге, 5, Южный федеральный университет, физический факультет, ауд. 318.

С диссертацией можно ознакомиться в Зональной научной библиотеке Южного федерального университета по адресу: г. Ростов-на-Дону, ул. Пушкинская, 148.

Автореферат разослан « 3 » марта 2011г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.208.10 доктор физико-математических наук, профессор

Г.Ф. Заргано

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Заметный рост интереса к изучению композиционных агнитных структур начался около 25 лет назад и связан с существенным про-рессом в технологии их синтеза. В таких структурах были обнаружены крайне нтересные как с фундаментальной, так и с прикладной точки зрения явления: ги-антское магнитосопротивление, антипараллелыюго упорядочения ферромагнит-ых слоев и др. Открытые эффекты сулили большие возможности для практиче-ких приложений, поэтому, в течение полутора десятков лет количество публика-ий на эту тему было весьма значительно. Особый интерес у специалистов, зани-иющихся синтезом и исследованием новых материалов, вызывают физические войства магнитных наноструктур. Интерес к наноструктурам мотивирован, преде всего, тем, что их свойства обладают большим разнообразием и значительно тличаются от свойств массивного материала. Они зависят от многих факторов: имического состава, методов синтеза, размера и формы магнитных включений, заимодействия частиц с соседними частицами и окружающей их матрицей. Из-естно, что в зависимости от содержания магнитной компоненты наноструктура ожет находиться в суперпарамагнитном, суперферромагнитном или ферромаг-штном состояниях, определяющих возможности их использования.

Основное внимание исследователей в настоящее время уделяется изучению омпозиционных магнитных наносистем трех простейших видов: 1) гранулиро-анные нанокомпозиты с магнитными наногранулами, внедренными в немагнит-ую матрицу; 2) многослойные системы, состоящие из наноразмерных чередую-ихся магнитных слоев и немагнитных прослоек; 3) комбинированные системы -ногослойные системы, в которых магнитные слои выполнены из гранулирован-ых нанокомпозитов.

Композиционные магнитные наноструктуры используются при создании вы-окочувствительных датчиков магнитного поля, СВЧ устройств, элементов маг-итной записи. Широкие возможности для применения таких наноструктур отрываются в связи с развитием спинтроники. Изучение особенностей физики икроволновых явлений в наноструктурированных материалах позволит не толь-о получить ценную информацию о природе физических взаимодействий, но и пределить перспективы практического применения новых материалов.

Целью настоящей работы является экспериментальное и теоретическое зучение микроволновых свойств новых композиционных магнитных нанострук-р (гранулированных нанокомпозитов, многослойных систем, комбинированных истем) методом ферромагнитного резонанса (ФМР).

Основные задачи, решаемые в ходе выполнения работы, состояли в еле-

дующем:

- разработать математическую модель ФМР в гранулированных нанокомпо-зитах;

- предложить способ оценки концентрации и средней формы ферромагнитных гранул в гранулированных нанокомпозитах;

- исследовать влияние концентрации гранул на параметры спектров ФМР (напряженность резонансного поля, ширину и интенсивность линий поглощения) гранулированных нанокомпозитов и комбинированных системах;

- исследовать влияние толщин магнитных и немагнитных слоев на параметры спектров ФМР многослойных и комбинированных систем;

- изучить влияние температуры на параметры спектров ФМР гранулированных нанокомпозитов.

Научная новизна диссертации состоит в следующем:

- впервые предложена математическая модель, описывающая явление ФМР в гранулированных нанокомпозитах в приближении эллипсоидальных гранул, две полуоси которых лежат в плоскости пленки;

- получено соотношение, позволяющее по экспериментальным данным из спектров ФМР оценить соотношение между полуосями эллипсоидальных гранул;

- впервые предложен способ, с помощью которого по экспериментальным данным из спектров ФМР можно провести оценку концентрации магнитных гранул в нанокомпозите, если известна концентрация магнитных гранул двух эталонных образцов с тем же химических составом и параметрами синтеза как в исследуемом образце;

- проведено исследование явления ФМР в гранулированных нанокомпозитах состава (Со45ре457г10)т(А12Оз)1оо-т, (РеРОДБЮзЭюо-™ (Со84^14Та2)т(5!О2)100_т с различной концентрацией магнитных гранул т (24 <т< 100 ат. %);

- проведено исследование явления ФМР в многослойных системах состава {[Со45Ре452г1о]х+[а-8Цу}2 с различными значениями толщин магнитных х и немагнитных у слоев, и различным числом бислоев z (1,2 <х< 11,6 нм; 0,2 <у< 14,2 нм; 6 <г< 54);

- проведено исследование явления ФМР в комбинированных системах состава {[(Со45ре45гг1о)т+(А120з)10(>т11+[а-81]>,}2 с различной концентрацией магнитных гранул, различными значениями толщин магнитных х и немагнитных слоев у, различным числом бислоев г (31 <т< 64 ат. %; 0,8 <х< 7,5 нм; 0,5 <>< 7,3 нм; 35 <г< 69);

- впервые проведено исследование явления ФМР в гранулированных нанокомпозитах состава (Со45ре45ггю),и(А120з)1оо-т, (РеР0т(8Ю2)юо-т, (Со^ЫЬмТагШЮгЭюо-т в диапазоне температур от 140 до 470 °К.

Практическая значимость работы.

Практическая значимость диссертационной работы определяется тем, что ее ыводы и положения вносят существенный вклад в развитие физических пред-тавлений о взаимодействии электромагнитного излучения с новыми композит-ыми материалами. Предложенная математическая модель явления ФМР в грану-ированных нанокомпозитах, построенная в приближении эллипсоидальных гра-ул, может быть использована для оценки средней формы магнитных гранул, реимущества предложенного метода по сравнению с известными методами со-тоят в следующем: оценка формы гранул производится в трех направлениях -ак в плоскости образца, так и перпендикулярно к его поверхности; отсутствует еобходимость в специальной подготовке образца, требуется относительно не-олыпое время на проведение исследования, относительно невысокая стоимость сследования.

Метод оценки концентрации магнитной фазы в нанокомпозите, предложен-ый в работе, может быть использован на практике, например, при диагностике интезировашшх наноматериалов.

Установленные в работе микроволновые свойства новых композиционных агнитных материалов с различным типом структурного упорядочения могут ыть использованы при создании СВЧ устройств, высокочувствительных датчи-ов магнитного поля, элементов магнитной записи.

Задачи, поставленные в ходе диссертационного исследования, решались в амках фундаментальных и поисковых НИР, проводимых в Кубанском государст-енном университете. Работа выполнялась при поддержке Федерального агентст-а по науке и инновациям (г/к 02.552.11.7013/65) и Российского фонда фундамен-альных исследований - гранты:

1) «Магнитный и магнитооптический резонансы в тонкопленочных нано-труюурах» (№ 05-02-17064 р_юг_а);

2) «Магнитные волны в композитных наноструктурах» (№ 06-02-96607 _юг_а);

3) «Композиционные магнитные материалы на основе наночастиц -металлов для микро- и наноэлектроники» (№ 08-03-99042 р_офи).

Достоверность полученных результатов обусловлена корректностью использованных методик исследования, применением современных приборов и оборудования, а также корреляцией эмпирических результатов с результатами, полученных на различных образцах и в работах других авторов, использующих другие методы исследования. Достоверность, предложенных теоретических моделей, обусловлена строгостью используемых математических методов и хорошим

согласованием с экспериментально полученными данными.

Положения, выносимые на защиту.

1. Математическая модель, позволяющая в приближении эффективной среды рассчитать резонансные поля ФМР с учетом эллипсоидальной формы магнитных гранул, при условии, что две полуоси эллипсоида лежат в плоскости пленки.

2. Способ оценки среднего соотношения полуосей гранул в приближении их эллипсоидальной формы по экспериментальным значениям резонансных полей ФМР в нанокомпозитах.

3. Способ оценки концентрации магнитной фазы в нанокомпозитах на основе сопоставления интенсивностей сигналов ФМР оцениваемого образца и двух эталонных образцов с тем же химическим составом и параметрами синтеза, что и у исследуемого образца.

4. Эмпирические зависимости значений резонансных полей и ширин линий поглощения сигнала однородного ФМР в композиционных наноструктурах:

- для гранулированных нанокомпозитов (Со45ре452гю)т(А12Оз)1оо-т» (РеР1)т(8Ю2)юо-т, (СоЛДа^^Ю^оо.,* от концентрации магнитных гранул и температуры;

- для многослойных систем {[Со45Ре452г10]г+[а-81]>.}г от толщин магнитного и немагнитного слоя при различном числе бислоев т. от 6 до 54;

- для комбинированных систем {[(Со45Ре45гг1о)т+(А120з)1то-т]*+[а-81]>,}„ от концентрации магнитных гранул и толщин магнитных и немагнитных слоев при различном числе бислоев г: от 35 до 69.

5. Исследованные гранулированные нанокомпозиты, многослойные и комбинированные системы обладают анизотропией в плоскости пленки, что проявляется в зависимости значений резонансных полей ФМР от ориентации поля подмаг-ничивания в плоскости пленки.

6. В магнитных нанокомпозитах увеличение объемной концентрации магнитной фазы приводит к росту интенсивности первой производной сигнала поглощения ферромагнитного резонанса, который в первом приближении может быть описан экспоненциальным законом.

Апробация работы.

Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на международных и всероссийских конференциях и семинарах:

- II, III Международный форум по нанотехнологиям (Москва, 2009,2010);

- X, XI, XII Всероссийская школа-семинар «Волновые явления в неоднородных средах» (Звенигород, 2008,2009,2010);

- III Всероссийская научно-техническая конференция «Радиолокация и ра-

лоскости XOZ), в - угол между намагниченностью М и осью z; /- объемная доя магнитных включений; Nx и Ny - размагничивающие факторы гранулы в плос-ости пленки, N: - размагничивающий фактор гранулы перпендикулярно плоско-ти пленки {Nx+Ny+Nz=4n).

В подразделе 2.3 получено выражение для резонансной частоты ФМР в об-1см случае, т.е. при произвольной ориентации внешнего поля относительно лоскости пленки. В случае Holz резонансная частота определяется:

(со/rf = Hl + 4nfMHa + МН0( 1 -f){Ny+ N: -2NX) + +M\l-f)(Ny-NI)[(l-fXN: -N,) + 4*f] '

де со - частота, у - гиромагнитное отношение; Н0 - внешнее магнитное поле, ля случая Ho||z выражение для резонансной частоты ФМР имеет вид:

Чу У = (я0 -M[{l-f){N:-NJ + 4 Я-/]) •

(3)

■(Ha-M[(l-fXN:-Ny) + 4^f])

частном случае сферических (Nx=Ny= N,) и в предельном случае цилиндриче-ких гранул (Nx=Ny; N:=0) соотношения (2), (3) совпадают с формулами, получен-ыми раннее другими исследователями.

Подраздел 2.4 посвящен расчету размагничивающих факторов магнитных >анул при условии, что известны резонансные поля при ориентации внешнего оля вдоль трех полуосей гранул. Он сводится к решению системы уравнений ида:

4rf = К + 4я/МН[{1 + МН{[1 (1 - f)(Ny +N,-2NX) +

+M\\-f){Ny-N№~fXNz-Nx) + 4Kf] Чу)' = Hl + 4пМЩг + МЯ„2( 1 - f)(Nx + Nz -2Ny)+ (4)

+M\l-fXNx-Ny)[(l-f){N:-Ny) + 47rf] 4y)2 = {H±-M[(l-f)(N:-Nx) + 4af]}-

■{H±-M[(l-/XNs-Ny) + 4fff]}

де ^„и Я||2 - резонансные значения магнитного поля при касательном подмаг-ничивании относительно плоскости пленки вдоль полуосей гранул; Н±— резонансное значение магнитного поля при нормальном подмагничивании. Показано, что система уравнений (4) имеет аналитическое решение и позволяет вычислить

значения размагничивающих факторов гранул и гиромагнитного отношения. По значениям размагничивающих факторов при помощи формул Осборна можно рассчитать отношения полуосей эллипсоида гранул.

В подразделе 2.5 исследована теоретическая зависимость резонансного поля Нрез от угла подмагничивания а с учетом анизотропия формы магнитных гранул (а - угол между нормалью к поверхности образца и внешним магнитным полем). Зависимость Нрез(а) получена в результате решение системы уравнений, составленной из условия равновесия намагниченности и выражения для резонансной частоты при произвольной ориентации внешнего поля.

В подразделе 2.6 исследуется вопрос об интенсивности линии поглощения однородного ФМР. В приближении обобщенных плоских волн для частного случая, когда вектор коэффициента фазы и вектор коэффициента затухания лежат в плоскости ортогональной направлению магнитного поля, выполнена аппроксимация выражения для интенсивности электромагнитных волн в приближении малого параметра диссипации в форме Гильберта. С учетом квадратичной характеристики детектора СВЧ сигнала, изменение интенсивности первой производной сигнала поглощения ФМР при вариации объемной концентрации магнитной фазы / может быть описано зависимостью:

1 = A¿P (5)

где к, Ао -коэффициенты, не зависящие от f. Полученное соотношение может быть использовано для оценки объемной концентрации магнитной фазы в образцах нанокомпозитов, если имеются, по крайней мере, два эталонных образца с тем же химическим составом и синтезированные при тех же условиях, что и исследуемый образец.

Третий раздел посвящен методике проведения эксперимента и описанию исследуемых образцов.

В подразделе 3.1 дано описание используемой аппаратуры и методики проведения измерений. Наблюдение ФМР осуществлялось путем записи первой производной сигнала поглощения при развертке спектра по полю подмагничивания. Измерения проводились при помощи ЭПР спектрометра «JEOL JES FA-300» на частоте примерно 9.1 ГГц и при помощи ЭПР спектрометра «Radiopan SE/X -2543» на частоте примерно 9.3 ГГц. ЭПР спектрометр «JEOL JES FA-300» позволял проводить измерения при значениях внешнего магнитного поля от 0 до 20 кЭ, a «Radiopan SE/X - 2543» - от 0 до 10 кЭ.

Подраздел 3.2 посвящен описанию исследованных образцов. Приведен их химический состав, формулы, тип структурного упорядочения, размерные параметры и особенности синтеза (таблица 1).

Таблица 1

Тип структурного упорядочения и состав исследованных образцов

Тип структурного упорядочения Формула серии

гранулированные нанокомпозиты (Со45ре457г1о)т(А12Оз)1оо-,п, (РеРОт(8Ю2)100-т (Со84КЬ14Та2)т(8102)1оо-и

многослойные системы {[Со45ре452г1оЬ+[а-81]у}2

комбинированные системы {[(Со45ре452г10)т-КА12Оз)100-Л+[а-81у2

Четвертый раздел посвящен экспериментальным результатам исследования >МР в гранулированных нанокомпозитах.

В подразделе 4,1 проведен сравнительный нализ спектров ФМР гранулированных нано-омпозитов. На рисунке 1 представлен харак-ерный вид спектров ФМР при а) - касательном б) - нормальном подмагничивании наноком-103ИТ0В на примере образца состава Со45ре457г!о)т(А1203)!оо-т С »1=51 ат. %. При по-троении графиков интенсивность I нормирова-ась на абсолютную максимальную величину, зменение направления внешнего поля в плос-ости пленки приводит к изменению резонанс-ых полей. Спектры при касательном подмаг-ичивании, записанные в двух взаимно перпен-икулярных направлениях в плоскости пленки тмечены на рисунке маркерами 1 и 2. При ка-ательном подмагничивании в большинстве лучаев спектр состоит из одной линии погло-ения, при нормальном подмагничивании в пектре, наряду с основной модой ФМР, на-людаются дополнительные моды.

В подразделе 4.2 приведены экспериментальные угловые зависимости резонансных полей, ширин и интенсивностей первой производной линий поглощения. Проведено сравнение опытных данных с результатами теоретических расчетов. Показано, теоретическая зависимость Нрез(а), установленная в подразделе 2.5, достаточно точно описывает угловые зависимости резо-

I, ОГН. СДН.

Рис. 1. Характерный вид спектров ФМР при а) - касательном и б) - нормальном подмагничивании нанокомпозитов.

нансных полей, наблюдаемые эмпирически.

Подраздел 4.3 посвящен исследованию ФМР при различных ориентациях магнитного поля в плоскости пленки. В качестве примера, на рисунке 2 представлена зависимость резонансного поля Нт дня образца состава (Со45ре45Ег1о)т(А120з)юо.т с »2=48 ат. % от угла ц/ - угла между внешним постоянным магнитным полем и направлением вдоль исходной структуры (выделенное направление пластины, из которой вырезались образцы). Величина Нрез при повороте образца вокруг нормали на 360° дважды достигает минимума и дважды максимума. Это обстоятельство указывает на наличие в плоскости пленки выделенной оси. Обращает на себя внимание тот факт, что для образцов данной серии направление этой оси не совпадает с ориентацией вдоль исходной структуры. Она расположена по отношению к направлению вдоль структуры под углом примерно 21°. Для образцов других серий различие в ориентации направления выделенной оси и исходной структуры не обнаружено. Существование выделенной оси в плоскости пленки можно объяснить тем, что магнитные гранулы в среднем имеют форму эллипсоидов с полуосями в плоскости пленки неравными по величине.

В подразделе 4.4 приведены эмпирические концентрационные зависимости резонансных полей, ширин и интенсивностей первой производной линий поглощения. Проведен расчет размагничивающих факторов по формулам подраздела 2.3. На рисунке 3 представлены размагничивающие факторы для нанокомпозитов состава (Со45ре45гг10)т(А120з)1оо.ш. При высоких значениях концентрации гранул величина полуосей в плоскости пленки больше, чем величина полуоси направленной перпендикулярно плоскости пленки. С уменьшением концентрации магнитной фазы асимметрия гранул в плоскости образца уменьшается, а

0 90 180 270 360 Рис. 2. Зависимость резонансного поля Нрп от ориентации внешнего постоянного магнитного поля в плоскости пленки образца.

30 35 40 45 50 55 60 65

Рис. 3. Зависимости размагничивающих факторов магнитных гранул от концентрации магнитной фазы.

_т, ат. %

г- —

40 50 60 70 Рис. 4. Зависимость ширины линий поглощения АН основной моды от концентрации гранул т при а=0.

1п(1), отн. едн. л СоКе& о СоРеВ оБеК

форма гранул стремится к сферической.

Установлены значения концентраций магнитных гранул, в окрестности которых наблюдается резкое изменение ширины линии поглощения, что можно связать с пер-коляционным переходом. В качестве примера, на рисунке 4 приведена зависимость ширины линий поглощения основной моды ФМР АН от концентрации гранул т в нано-композите (Со45ре452гю)ДА120з)юо.т при нормальном подмагничивании (а=0). Видно, что при /и„=41 ат. % наблюдается резкое уменьшение величины АН.

На рисунке 5 представлены экспериментальные зависимости интенсивности первой производной линий поглощения I от объемной концентрации магнитной фазы для образцов состава СоРе2г, СоРеВ, БеР1 при касательном подмагничивании. Величина I вычислена путем нормировки измеренной интенсивности сигнала поглощения на коэффициент усиления, амплитуду модуляции магнитного поля, корень квадратный из мощности высокочастотного поля. Кроме того, интенсивность пересчитывалась на

единицу объема магнитной пленки. Наблюдаемый на опыте рост величины I от объемной концентрации / магнитной фазы в первом приближении описывается формулой (5) (сплошные линии). Используя формулу (5) можно оценить концентрацию гранул в нанокомпозите, если известна концентрация гранул в двух эталонных образцах этой же серии. Из (5) следует:

/ = /1Ц///в)/1п(/1//в), (6)

где 10 определяется из уравнения 1п(/1//0)/^ — 1п(/2//0)//2 =0. Здесь /,и/, (г=1, 2) - интенсивность первой производной линии поглощения и известная объемная концентрация магнитной фазы эталонных образцов, а I и/- аналогичные параметры для исследуемого образца. На рисунке 6 представлена зависимость объемной концентрации магнитных гранул, рассчитанная по спектрам ФМР /теор при помощи формулы (б) и паспортной концентрации /„, рассчитанной по атомарной концентрации т, от атомарной концентрации т. Видно хорошее соответствие расчетных и эмпирических данных.

Подраздел 4.5 посвящен результатам температурных исследований спектров

14 -| 12 -10 -

6 -4 -

2 -0

0 10

—I—

50 60

Рис. 5. Зависимости интенсивности первой производной линии поглощения I от объемной концентрации гранул/

Рис. 6. Зависимость объемной концентрации магнитных гранул У.теор, рассчитанной по спектрам ФМР, и паспортной объемной концентрации /„ от атомарной концентрации т.

2,5

7,5

4жМ, кГс

ФМР гранулированных нанокомпозитов. Приведены эмпирические зависимости резонансных полей, ширин линий поглощения от температуры. Установлено, что для исследованных образцов температура не оказывает существенного влияния на концентрационное значение перколяционного перехода. На рисунке 7 приведена зависимость температурного коэффициента намагниченности d{4nM)/dT (ТКМ) от 4жМ в образцах с различной концентрацией магнитных гранул т. Из графиков видно, что в районе т~А\ ат. %, зависимость меняет знак. Абсолютная величина ТКМ при этом уменьшается от 3.2+3.8 Гс/град. до 0.6+1.2 Гс/град.

Пятый раздел посвящен экспериментальным результатам исследования ФМР в многослойных системах состава

{[Co45Fe45Zr1oJc+[a-Si]j,}z.

В подразделе 5.1 дано сравнение спектров ФМР при касательном и нормальном подмагничивании для различных толщин магнитных слоев х и немагнитных прослоек у.

Подраздел 5.2 посвящен анализу угловых зависимостей резонансных полей. Показано, что зависимости Нрез{а), Нрез(ц/) для многослойных систем качественно схожи с аналогичными зависимостями для гранулированных композитов. Возможно, анизотропия резонансных полей в плоскости пленки связана с неравномерным напылением магнитных слоев, приводящим к тому, что толщины магнитного слоя на разных сторонах образца не равны друг другу.

В подразделе 5.3 приведены зависимости резонансных полей и ширин линий поглощения от у и х/у. В образцах с 7<г<11 нм толщина немагнитного слоя практически не влияет на значения резонансных полей. При касательном подмагничивании спектр состоит из одной линии поглощения, а величина резонансного поля приблизительно равна 780 Э. При нормальном подмагничивании Нрез для основной моды ФМР составляет примерно 17 кЭ. Намагниченность, рассчитанная из условий резонанса, равна приблизительно 1050 Гс.

В образцах с меньшими величинами х наблюдается зависимость величины

-10 ■

-15 J

d(4nM)/dT, Гс/°К

т, ат. % ♦ 31 -34 »37 х 41 о 45 »47 » 52 □ 57

Рис. 7. Зависимость температурного коэффициента намагниченности с1(4пМ\!с1Т от 4Ш в образцах с различной концентрацией магнитных гранул т.

резонансного поля как от толщины магнитного слоя, так и от толщины кремниевой прослойки. На рисунке 8 представлены зависимости резонансного поля для двух серий многослойных образцов {[Со45ре457г1о11+[а-81]>}2 отличающихся величиной х и у от толщины кремниевой прослойки у (Рис. 8 а) и от отношения х/у (Рис. 8 б) при а=90° и а=0.

Рис. 8. Зависимости резонансного поля многослойных систем {[Со45Ее452гю11+[а-81])}г от толщины кремниевой прослойки >{а) и от отношения х/у (б) при а=90° и а=0.

Для многослойных систем условно можно выделить четыре соотношения толщин магнитных и немагнитных слоев: 1) тонкие магнитные слои, тонкие прослойки; 2) тонкие магнитные слой, толстые прослойки; 3) толстые магнитные слои, тонкие прослойки; 4) толстые магнитные слои, толстые прослойки.

Увеличение кремниевой прослойки ведет к возрастанию резонансного поля при касательном подмагничивании и к уменьшению Нрез при нормальном подмаг-ничивании. При значениях у порядка 4,5 нм и х/у порядка 0,4 резонансные поля при а=90° и а=0 близки друг к другу, что свидетельствует об уменьшении эффективной намагниченности системы. Наблюдаемые зависимости могут быть объяснены образованием во время синтеза силицидов. При тонких магнитных слоях и толстых прослойках кремния большая часть магнитных гранул может уйти на образование немагнитных силицидов, что и приводит к уменьшению намагниченности. При очень тонких немагнитных слоях большая часть атомов кремния может вступать в реакцию с атомами металлических гранул. При этом существенное влияние на свойствах материала играет магнитный слой.

Ранее, для уменьшения вероятности образования силицидов и исключения возможного контакта между магнитными слоями, было предложено использовать в качестве магнитного слоя композит из магнитных гранул и диэлектрической матрицы из оксида алюминия.

Шестой раздел посвящен экспериментальным результатам исследования ФМР в комбинированных системах { [(Со45ре457гш)м+(А120з)1оо.т].1+[а-81]г}7.

В подразделе 6.1 дано сравнение спектров ФМР при касательном и нормальном подмагничивании для различных толщин магнитного * и немагнитного у слоя, а так же различных концентрациях магнитной фазы т.

Подраздел 6.2 посвящен анализу угловых зависимостей резонансных полей. Показано, что зависимости Нрез(а), Преу((//) для комбинированных систем качественно схожи с аналогичными зависимостями для гранулированных композитов. Возможно, анизотропия резонансных полей в плоскости пленки связана с неравномерным напылением магнитных слоев, приводящим к тому, что толщины магнитного слоя на разных сторонах образца не равны друг другу.

В подразделе 6.3 приведены зависимости резонансных полей и ширин линий поглощения от у и х/у. Проведен анализ зависимостей и сравнение свойств композиционных структур со свойствами композитов. На рисунке 9 приведены зависимости резонансного поля комбинированных систем {[(Со45рС457г10)т+(А12Оз)1(х).т11+[а-81]^}2 от толщины кремниевой прослойки у (Рис.9 а) и от отношения толщины магнитного слоя к толщине кремниевой прослойки х/у (Рис. 9 б) при а=90°. Видно, что характер зависимостей существенно зависит от соотношения толщин х/у. В области тонких магнитных слоев и толстых прослоек резонансные значения близки к 3000 Э.

Рис. 9. Зависимости резонансного поля комбинированных систем {[(Со45ре457г1о)„,+ (Л120з)|оо-,„1,+[а-81], }7 от толщины кремниевой прослойки^ (а) и от отношения х/у (б) при а=90°.

Рост соотношения х/у приводит к уменьшению резонансных полей и в случае толстых магнитных слоев кремниевые прослойки не оказывают очень большого влияния на резонансные поля. Это можно объяснить, тем, что в случае толстых магнитных слоев и тонких прослоек, как и для многослойных систем, весь кремний может уйти на реакцию с металлом, а большая часть магнитного композита вдали от границы слоя будет иметь прежний задаваемый при синтезе состав. При этом концентрация магнитной фазы изменится несущественно и комбинированная наноструктура будет близка по свойствам к композитам соответствующего состава и концентрации гранул. Результаты выполненных исследований указывают на то, что наличие в комбинированных системах диэлектрической матрицы из оксида

(CoFeZrHAbCbWSi // Известия РАН. Серия физическая, 2010, том 74, № 10-С. 1441-1443.

5. Vyzulin S.A., Gorobinskiy A.V., Kalinin Yu. E., Lebedeva E.V., Sitnikov A.V., Syr'ev N.E. Trofimenko I.T., Chekrygina Yu. I., Shipkova I.G. FMR, magnetic properties, and resistivity of (CoFeZrXiAbCb^-j/Si multilayer nanostructures // Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics, 2010, Vol. 74, № 10. - C. 1380-1382.

6. Вызулин C.A., Горобииский A.B., Калинин Ю.Е., Лебедева Е.В., Ситников A.B., Сырьев Н.Е., Трофименко И.Т., Чекрыгина Ю.И., Шипкова И.Г. ФМР, магнитные и резистивные свойства наноструктур {[(CoFeZr)m(Al203)ioo-m]x/(a-Si)y}4o с гранулированными магнитными слоями // Нанотехника. 2010 - № 3.-С. 16-22.

7. Вызулин С.А., Горобинский A.B., Ганьшина Е.А., Исканда-ров Х.Н., Лебедева Е.В., Сырьев Н.Е., Трофименко И.Т., Магнитооптические спектры и ферромагнитный резонанс в многослойных нанопленках CoFeZr+a-Si // Труды конференции «Нанотехнологии - производству 2006» Фрязино, 2006. - М.: «Янус-K» С. 252-258.

8. Вызулин С.А., Горобинский A.B. Ферромагнитный резонанс в наноструктур-ных пленках {[(Co45Fe45Zrio)+(Al2C)3)]+[a-Si]}// Материалы тринадцатой Всероссийской конференции студентов-физиков и молодых учёных, Ростов-на-Дону, Таганрог: изд-во АСФ России. - 2007 - С. 354-356.

9. Vyzulin S.A., Gorobinskiy A.V. Kalinin Y.E., Lebedeva E.V., Sitnikov A.V., Syr'ev N.E. Ferromagnetic resonance in multilayer {[(Co45Fe45Zrio)m+ (А120з)п]Да-Si)y}z films // Proceedings 18th International conference on electromagnetic fields and materials, Budapest, Hungary, 17-18 May, 2007 - C. 83-85.

10. Вызулин С.А., Горобинский A.B., Искандаров Х.Н., Лебедева Е.В., Сырьев Н.Е., Трофименко И.Т., Шипкова И.Г. Использование метода ФМР для исследования мультислойных наноструктур // Труды всероссийской научной школы-семинара «Волны-2007», Звенигород, 2007. - С. 23-25.

11. Вызулин С.А., Горобинский A.B., Искандаров Х.Н., Лебедева Е.В., Сырьев Н.Е., Трофименко И.Т., Шипкова И.Г. Статические магнитные свойства и спектры ФМР в многослойных наноструктурах [(CoFeZr)-(Al203)]/a-Si:H // Сборник трудов 10-го Междисциплинарного, международного симпозиума "Порядок, беспорядок и свойства оксидов ODPO 2007", Ростов-на-Дону, 2007. - С. 45-47.

12. Вызулин С.А., Горобинский A.B., Лебедева Е.В., Сырьев Н.Е. Исследование магнитных свойств наноструктурных многослойных пленок // Труды IV Всероссийской научной конференции молодых ученых и студентов, Краснодар: Просвещение-Юг. - 2007. - Т.2. - С. 28-30.

13. Вызулин С.А., Горобинский A.B., Лебедева Е.В., Сырьев Н.Е. Исследование многослойных наноструктурных пленок методом ферромагнитного резонанса // Сборник тезисов докладов IV всероссийской конференции «физические свойства металлов и сплавов», Екатеринбург: УГТУ-УПИ. - 2007 - С. 132.

14. Вызулин С.А., Горобинский A.B., Лебедева Е.В., Сырьев Н.Е. Исследование многослойных наноструктурных пленок методом ферромагнитного резонанса // Сборник научных трудов IV всероссийской конференции «физические свойства

металлов и сплавов», Екатеринбург: УГТУ-УПИ. - 2007 - С. 188-191.

15. Вызулин С.А., Горобинский A.B., Лебедева Е.В., Сырьев Н.Е. Изучение ферромагнитного резонанса в многослойных наноструктурах // Труды IX международной конференции «Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы», Ульяновск: УлГУ. - 2007.- С. 124.

16. Вызулин С.А., Горобинский A.B., Лебедева Е.В., Сырьев Н.Е. Исследование наноструктурных магнитных материалов методом ферромагнитного резонанса // Материалы международной научной конференции «Реальная структура и свойства перспективных магнитных материалов», Астрахань: Изд. «Астраханский университет». - 2007 - С. 45-48.

17. Вызулин С.А., Горобинский A.B., Лебедева Е.В., Сырьев Н.Е. Изучение многослойных наноструктур методом ФМР // 5-я Курчатовская молодежная научная школа, Москва: РНЦ «Курчатовский институт». - 2007.- С. 124.

18. Вызулин С.А., Горобинский A.B., Лебедева Е.В., Сырьев Н.Е., Трофимен-ко И.Т., Шипкова И.Г. Магнитные свойства композиционных наноматериалов // «Нанотехнологии - производству 2007». Тезисы докладов конференции, Фрязино, 2007. - М.: «Янус-K». С. 9-10.

19. Вызулин С.А., Горобинский A.B., Искандаров Х.Н., Калинин Ю.Е. Лебедева Е.В., Ситников A.B. Сырьев Н.Е., Трофимепко И.Т., Шипкова И.Г. Статические магнитные свойства и спектры ФМР в многослойных наноструктурах [(CoFeZr)-(Al203)]/a-Si:H // Электронный журнал «Фазовые переходы, упорядоченные состояния и новые материалы», 2008.

20. Вызулин С.А., Горобинский A.B., Лебедева Е.В., Сырьев Н.Е. Влияние температуры на магнитные свойства наноструктурных тонких пленок И Труды V Всероссийской научной конференции молодых ученых и студентов «Современное состояние и приоритеты развития фундаментальных наук в регионах», Краснодар: Просвещение-Юг. - 2008. - Т.2.- С. 30-32.

21. Вызулин С.А., Горобинский A.B., Лебедева Е.В., Сырьев Н.Е., Трофимен-ко И.Т. Температурные зависимости магнитных и магнитооптических свойств на-нокомпозитов (Co45Fe45 Zr10 )х (А12Оз)100.д; // Труды всероссийской научной школы-семинара «Волны-2008», Звенигород, 2008 - С. 60-62.

22. Вызулин С.А., Горобинский A.B., Лебедева Е.В., Сырьев Н.Е. Магнитные свойства наноструктур на основе сплава CoFeZr // Материалы VIII Международной конференции «Химия твердого тела и современные микро и нанотехнологии». Кисловодск-Ставрополь: СевКавГТУ, 2008 - С. 121-123.

23. Вызулин С.А., Горобинский A.B., Лебедева Е.В., Сырьев Н.Е. Особенности влияния температуры на ферромагнитный резонанс в структурах {(Co45Fe45 Zrio )х (А120з)юо-л} Н Сборник трудов 7-й Всероссийской молодежной научной школы «Материалы нано-, микро-, оптоэлектроники: физические свойства и применение», Саранск: Изд-во Мордовского университета. - 2008 - С. 148-149.

24. Вызулин С.А., Горобинский A.B., Лебедева Е.В., Соколов М.Е., Сырьев Н.Е. Ферромагнитный резонанс в наноструктурированных магнитных пленках // Тезисы докладов конференции «Нанотехнологии - производству - 2008», Фрязино. 2008 - С. 201-202.

25. Вызулин С.А., Горобинский A.B., Лебедева Е.В., Сырьев Н.Е. Применение

ферромагнитного резонанса при изучении наноструктурированных магнитных пленок // Материалы конференции «Магнитный резонанс и его приложения», Санкт-Петербург, 2008 - С. 52-55.

26. Вызулин С.А., Горобинский A.B., Калинин Ю.Е. Лебедева Е.В., Ситников A.B. Сырьев Н.Е., Трофименко И.Т., Чекрыгина Ю.И. Шипкова И.Г. ФМР, магнитные и резистивные свойства мультислойных наноструктур (CoFeZr)x(Al203)i.x/Si // Труды всероссийской научной школы-семинара «Волны-2009», Звенигород, 2009 - С.60-62.

27. Вызулин С.А., Горобинский A.B., Лебедева Е.В., Сырьев Н.Е. Влияние температуры на спектры ФМР нанокомпозитов // Материалы Российско-немецкой конференции «Физика твердого тела», Астрахань, 2009. - С.6 - 8.

28. Вызулин С.А., Горобинский A.B., Калинин Ю.Е. Лебедева Е.В., Ситников A.B. Сырьев Н.Е., Трофименко И.Т., Чекрыгина Ю.И. Шипкова И.Г. ФМР, магнитные и резистивные свойства мультислойных наноструктур (CoFeZr)x(Al203)i_x/Si // Сборник трудов XXI Международной конференции «Новое в магнетизме и магнитных материалах», Москва 28 июня - 4 июля 2009.-С.283 - 285.

29. Вызулин С.А., Горобинский A.B., Лебедева Е.В., Сырьев Н.Е. Влияние размерных параметров в композиционных и комбинированных нано-структурах на спектры ферромагнитного резонанса // Труды международной научной конференции «Излучение и рассеяние электромагнитных волн ИРЭМВ-2009», Таганрог- Дивноморское, 2009 - С. 376-379.

30. Вызулин С.А., Горобинский A.B., Калинин Ю.Е. Лебедева Е.В., Ситников A.B. Сырьев Н.Е., Трофименко И.Т., Чекрыгина Ю.И. Шипкова И.Г. ФМР, магнитные и резистивные свойства тонкослойных наноструктур (CoFeZr)x(AlO)100-x/(oc-Si)y // 12й международный симпозиум «Порядок, беспорядок и свойства оксидов», Ростов-на-Дону-пос. Лоо, 17-22 сентября 2009.-С. 166-169.

31. Vyzulin S.A., Gorobinskiy A.V., Lebedeva E.V., Syr'ev N.E. Studying of magnetic properties nanostructure materials by the method of the ferromagnetic resonance // Abstracts. The Second International Competition of Scientific Papers in Nanotechnol-ogy for Young Researchers, Moscow, 6-8 october 2009 - C. 31-32.

32. Вызулин C.A., Горобинский A.B., Лебедева Е.В., Сырьев Н.Е. Изучение магнитных свойств наноструктурных материалов методом ферромагнитного резонанса // Сборник тезисов докладов участников Второго международного конкурса научных работ молодых ученых в области нанотехнологий, Москва, 6-8 октября 2009.- С. 34-36.

33. Вызулин С.А., Горобинский A.B., Лебедева Е.В., Сырьев Н.Е. Ферромагнитный резонанс в многослойных и композитных наноструктурах // III Всероссийская научно-техническая конференция "Радиолокация и радиосвязь", Москва, 26-30 октября 2009.- С. 725-729.

34. Вызулин С.А., Горобинский A.B., Лебедева Е.В., Сырьев Н.Е., Шлапаков М.С. Низкополевые магнитные резонансы в гранулированных наноструктурах // Труды всероссийской научной школы-семинара «Волны-2010», Звенигород, 2010.-С. 24-27.

35. Вызулин С.А., Горобинский A.B., Шлапаков М.С. Интенсивность линий поглощения ФМР в гранулированных нанокомпозитах // Материалы XII Южнороссийской научно-практической конференции «Инновационные технологии в образовательном процессе». Том 2. - Краснодар: КВВАУЛ. 2010. - С. 22-26.

36. Вызулин С.А., Горобинский A.B., Соколов М.Е., Шлапаков М.С. Микро-рентгеноспектральные исследования гранулированных наноструктур // Материалы XII Южно-российской научно-практической конференции «Инновационные технологии в образовательном процессе». Том 2. - Краснодар: КВВАУЛ. 2010. -С. 27-30.

37. Вызулин С.А., Горобинский A.B., Лебедева Е.В., Сырьев Н.Е., Трофименко И.Т., Чекрыгина Ю.И., Шипкова И.Г. Влияние кремния на магнитные свойства многослойных наноструктур с композитными магнитными слоями// Proceedins of the international meeting «Order, Disorder and roperties of Oxides». 13-th International meeting. 16-21 of September 2010 Rostov-onDon- Loo, Russia. V. II. P.148-150.

38. Вызулин C.A., Горобинский A.B., Лебедева Е.В., Сырьев Н.Е., Шлапаков М.С.. Интенсивность линий поглощения ФМР в гранулированных нанокомпозитах// Proceedins of the international meeting «Order, Disorder and roperties of Oxides». 13-th International meeting. 16-21 of September 2010 Rostov-onDon-Loo, Russia. V. I. P.124-127.

39. Вызулин C.A., Горобинский А. В., Шлапаков M.C., Соколов М.Е. Определение концентрации магнитной фазы в гранулированных наноструктурах //VII Международная конференция "Спектроскопия координационных соединений». Сборник тезисов. 3-9 октября 2010 г. Туапсе. Краснодар: КубГУ. 2010. - С.87-89.

40. Вызулин С.А., Горобинский А. В., Шлапаков М.С., Сырьев Н.Е. Низкополевые магнитные резонансы в пленочных гранулированных наноструктурах// Procttdings XVIII International Conference Electromagnetic field and materials. Моск-ва-Фирсановка, 19-21 ноября 2010. M.: Московский энергетический институт (технический университет). 2010. - С. 77- 87.

41. Вызулин С.А., Горобинский A.B. Способ оценки концентрации и формы ферромагнитных гранул в наноструктурных гранулированных композитах [электронный ресурс]: Международный форум по нанотехнологям, Москва, 1-3 ноября 2010. - 1 электрон, опт. диск (CD-ROM). - ISBN 978-5-9902492-1-9.

42. Vyzulin S.A., Gorobinskii A.V. The method of evaluation of concentration and form of ferromagnetic granules in nanostructured granulated composite [электронный ресурс]: Nanotechnology international forum, Moscow, 1-3 november 2010. - 1 электрон. опт. диск (CD-ROM). - ISBN 978-5-9902492-1-9.

Горобинский Александр Викторович

ФЕРРОМАГНИТНЫЙ РЕЗОНАНС В КОМПОЗИЦИОННЫХ МАГНИТНЫХ НАНОСТРУКТУРАХ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Подписано в печать 24.02.2011 г. Формат 68x84 Бумага тип № 1. Печать трафаретная. Тираж 100 экз. Заказ № 829.

350040 г. Краснодар, ул. Ставропольская, 149 Центр «Универсервис», тел. 2199-551

автореферат

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Горобинский, Александр Викторович

Введение.

1 ФМР в композиционных магнитных наноструктурах.

1.1 Классический подход к описанию ФМР.

1.1.1 Основные понятия.

1.1.2 Уравнение движения намагниченности.

1.1.3 Плотность магнитной энергии.

1.1.4 Влияние формы образца и магнитной анизотропии на резонансную частоту ФМР.

1.2 Особенности магнитной структуры нанокомпозитов и тонких пленок.

1.2.1 Однодоменное состояние.

1.2.2 Перколяционный переход.

1.3 Теоретическое описание ФМР в композиционных материалах.

1.4 Экспериментальные данные о ФМР в композиционных материалах.

2 Математическая модель ФМР в гранулированных нанокомпозитах.

2.1 Плотность магнитной энергии.

2.2 Условие равновесия намагниченности.

2.3 Резонансные частоты ФМР.

2.4 Размагничивающие факторы магнитных гранул.

2.5 Угловая зависимость резонансного значения магнитного поля

2.6 Интенсивность линий поглощения ФМР.

3 Экспериментальное исследование композиционных магнитных наноструктур методом ФМР.

3.1 Методика проведения эксперимента.

3.1.1 Аппаратура для регистрации спектров ФМР.

3.1.2 Методика и условия регистрации спектров ФМР.

3.2 Исследуемые образцы.

3.2.1 Структурное упорядочивание наносистем.

3.2.2 Способ получения образцов.

3.2.3 Гранулированные структуры.

3.2.4 Многослойные структуры.

3.2.5 Комбинированные структуры.

4 ФМР в гранулированных структурах.

4.1 Спектры.

4.2 Угловые зависимости.

4.2.1 Резонансные поля.

4.2.2 Ширина линии поглощения.

4.2.3 Интенсивность линии поглощения.

4.3 ФМР при различной ориентации магнитного поля в плоскости пленки.

4.4 Концентрационные зависимости.

4.4.1 Резонансные поля.

4.4.2 Размагничивающие факторы гранул.

4.4.3 Ширина линии поглощения.

4.4.4 Интенсивность линии поглощения.

4.5 Температурные зависимости.

4.5.1 Резонансные поля и ширины линий поглощения.

4.5.2 Влияние температуры на намагниченность и ТКМ.

4.6. Выводы.

5 ФМР в многослойных структурах.

5.1 Спектры.

5.2 Угловые зависимости.

5.3 Резонансные поля и ширины линий поглощения.

5.4 Выводы.

6 ФМР в комбинированных структурах.

6.1 Спектры.

6.2 Угловые зависимости.

6.3 Резонансные поля и ширины линий поглощения.

6.4 Выводы.

Введение диссертация по физике, на тему "Ферромагнитный резонанс в композиционных магнитных наноструктурах"

Актуальность темы. Заметный рост интереса к изучению композиционных магнитных структур начался около 25 лет назад и связан с существенным прогрессом в технологии их получения» [1]. В течение нескольких лет в этих структурах были обнаружены крайне интересные как с фундаментальной, так и с прикладной точки зрения явления: гигантское магнитосопротив-ление, антипараллельного упорядочения ферромагнитных слоев и др [2; 3]. Обнаруженные эффекты сулили большие возможности для практических приложений, поэтому, в течение полутора десятков лет количество публикаций на эту тему было весьма значительно. Особый интерес у специалистов, занимающихся синтезом и исследованием новых материалов, вызывают физические свойства наноструктур [4]. Интерес к наноструктурам мотивирован, прежде всего, тем, что их свойства обладают большим разнообразием и значительно отличаются от свойств массивного материала. Они зависят от мно-, гих факторов: химического состава, методов синтеза, размера и формы магнитных включений, взаимодействия частиц с соседними частицами и окружающей их матрицей. Известно, что в зависимости от содержания магнитной компоненты наноструктура может находиться в суперпарамагнитном, суперферромагнитном или ферромагнитном состояниях, определяющих возможности их использования.

Основное внимание исследователей в настоящее время уделяется изучению композиционных магнитных наносистем трех простейших видов: 1) гранулированные нанокомпозиты с магнитными наногранулами, внедренными в немагнитную матрицу; 2) многослойные системы, состоящие из наноразмер-ных чередующихся магнитных слоев и немагнитных прослоек; 3) комбинированные системы — многослойные системы, в которых магнитные слои выполнены из гранулированных нанокомпозитов.

Композиционные магнитные наноструктуры используются при создании высокочувствительных датчиков магнитного поля, СВЧ устройств, элементов магнитной записи [5]. Широкие возможности для применения-таких наноструктур открываются,в связи с развитием спиытроники [6]. Изучение особенностей физики микроволновых явлений в наноструктурированных материалах позволит не только получить ценную информацию о природе физических взаимодействий, но и определить перспективы практического применения новых материалов.

Целью, настоящей3 работы является* экспериментальное и теоретическое изучение микроволновых свойств новых композиционных магнитных наноструктур (гранулированных нанокомпозитов, многослойных систем, комбинированных систем) методом ферромагнитного резонанса (ФМР):

Основные задачи, решаемые в ходе выполнения работы, состояли в следующем:

- разработать математическую модель ФМР в гранулированных нано-композитах;

- исследовать влияние толщин магнитных и немагнитных слоев на параметры спектров ФМР многослойных комбинированных системах;

- изучить влияние температуры на параметры спектров ФМР гранулированных нанокомпозитов.

Научная новизна диссертации состоит в следующем:

- впервые предложен способ, с помощью которого по экспериментальным данным из спектров ФМР можно провести, оценку концентрации магнитных гранул в нанокомпозите, если известна концентрация магнитных гранул в двух эталонных образцов с тем же. химических составом и параметрами синтеза как в исследуемом образце;

- проведено исследование явления ФМР в гранулированных нанокомпози-тах состава (Со45ре45гг 10)т(А12О3) 100.т, (РеР^фЮг^оо-т, (Со84^ 14Та2)т(8Ю2) 1 оо-т с различной концентрацией магнитных гранул т (24 <т< 100 ат. %);

- проведено исследование явления ФМР в многослойных системах состава {[Со45Ре457г10]х+[а-81],,} 12 с различными значениями толщин магнитных х, немагнитных у слоев и различным числом бислоев г (1,2 <х< 11,6 нм; 0,2 <у< 14,2 нм; 6 <г< 54);

- проведено исследование явления ФМР в комбинированных системах состава {[(Со45ре45гг1о)т+(А12Оз)1оо-тЬ+[а-81]>,}2 с различной концентрацией магнитных гранул, различными значениями толщин магнитных и немагнитных слоев, различным числом бислоев (31 <т< 64 ат. %; 0,8 <х< 7,5 нм; 0,5 <у< 7,3 нм; 35 <г< 69);

- впервые проведено исследование явления ФМР в гранулированных на-нокомпозитах состава (Со45ре45гг1о)„1(А12Оз)1оо-т, (РеРОт(8102)юо-м, (Со84^14Та2)т(8102) юо-т в диапазоне температур от 140 до 470 °К.

Практическая значимость работы.

Практическая значимость диссертационной работы определяется тем, что ее выводы и положения вносят существенный вклад в развитие физических представлений о взаимодействии электромагнитного излучения с новыми композитными материалами. Предложенная математическая модель явления ФМР в гранулированных нанокомпозитах, построенная в приближении эллипсоидальных гранул, может быть использована для оценки средней формы магнитных гранул. Преимущества предложенного метода по сравнению с известными методами состоят в следующем: оценка формы гранул производится в трех направлениях - как в плоскости образца, так и перпендикулярно к его поверхности; отсутствует необходимость в специальной подготовке образца, требуется относительно небольшое время на проведение исследования, относительно невысокая стоимость исследования.

Метод оценки концентрации магнитной фазы в нанокомпозите, предложенный- в работе, может быть использован на практике, например, при- диагностике синтезированных наноматериалов.

Установленные-в работе микроволновые свойства новых композиционных магнитных материалов с различным типом структурного упорядочения могут быть использованы при создании СВЧ устройств, высокочувствительных датчиках магнитного поля, элементов магнитной записи.

Задачи, поставленные в ходе диссертационного исследования, решались в рамках фундаментальных и поисковых НИР, проводимых в Кубанском государственном университете. Работа выполнялась при поддержке Федерального агентства по науке и инновациям (г/к 02.552.11.7013/65) и Российского фонда фундаментальных исследований - гранты:

1) «Магнитный и магнитооптический резонансы в тонкопленочных наноструктурах» (№ 05-02-17064 рюга);

2) «Магнитные волны в композитных наноструктурах» (№ 06-02-96607 рюга);

3) «Композиционные магнитные материалы на основе наночастиц с1-металлов для микро- и наноэлектроники» (№ 08-03-99042 рофи).

Положения, выносимые на защиту.

3. Способ оценки концентрации магнитной фазы в« нанокомпозитах на основе сопоставления интенсивностей сигналов ФМР оцениваемого образца и двух эталонных образцов с тем же химическим составом и параметрами синтеза, что и у исследуемого образца.

- для гранулированных нанокомпозитов (Со45ре452гю)т(А120з)юо-от3 (РеР^^Юг^оо-я» (Со84№> 1 Даг)«^Ю2) 1 оо-т от концентрации магнитных гранул и температуры;

- для многослойных систем {[Со45ре452г1о]^+[а-81]>,}2 от толщин магнитного и немагнитного слоя при различном числе бислоев ъ\ от 6 до 54;

- для комбинированных систем {[(Со45ре45Ег1о)т+(А120з)1оо-ш]х+[ос-81]>,}2, от концентрации магнитных гранул и толщин магнитных и немагнитных слоев при различном числе бислоев ъ\ от 35 до 69.

5. Исследованные гранулированные нанокомпозиты, многослойные и комбинированные системы обладают анизотропией в плоскости пленки, что проявляется в зависимости значений резонансных полей ФМР от ориентации поля подмагничивания в плоскости пленки.

Апробация работы.

- П, Ш Международный форум по нанотехнологиям (Москва, 2009,' 2010);

- X, XI, XII Всероссийская» школа-семинар «Волновые явления в неоднородных средах» (Звенигород, 2008, 2009, 2010);

- III Всероссийская научно-техническая конференция «Радиолокация и радиосвязь» (Москва, 2009);

- Международная научная конференция «Излучение и рассеяние электромагнитных волн» (Геленджик, 2009);

- Всероссийская конференция «Нанотехнологии производству» (Фрязино, 2006, 2007, 2008);

- VIII Международной научной конференции «Химия твердого тела и современные Микро- и Нанотехнологии» (Кисловодск, 2008);

- Российско-немецкая конференция «Физика твердого тела» (Астрахань, 2009);

- 5-я Зимняя молодежная школа-конференция «Магнитный резонанс и его приложения» (Санкт-Петербург, 2008);

- 7-я Всероссийская молодежная научная школа «Материалы Нано-, Микро, Оптоэлектроники: физические свойства и применение» (Саранск, 2008);

- IV, V Всероссийская научная конференция молодых ученых и студентов «Современное состояние и приоритеты развития фундаментальных наук в регионах» (Анапа, 2007, 2008);

- IV Всероссийская конференция «Физические свойства металлов и сплавов» (Екатеринбург, 2007);

- 5-я Курчатовская молодежная научная школа (Москва, 2007);

- Международная научная конференция-«Реальная структура и свойства перспективных магнитных материалов» (Астрахань, 2007);

- IX Международная конференция «Опто-, наноэлектроника, нано-технологии и наносистемы» (Ульяновск, 2007);

- 18th International Conference of Electromagnetic Fields and Materials (Budapest, Hungary, 2007);

- XIII Всероссийская, конференция студентов-физиков и молодых учёных (Таганрог, 2007).

Личный вклад соискателя.

Постановка задачи проведена научным руководителем. Автором лично проведены все экспериментальные исследования, осуществлена обработка результатов измерений, проведены теоретические вычисления и численное моделирование, выполнено сравнение полученных экспериментальных данных с результатами теоретических расчетов. Обсуждение полученных результатов, их анализ и формулировка выводов проводились совместно с научным руководителем.

Публикации.

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 42 научных работах, в том числе 6 статей, в журналах рекомендованных ВАК для защиты докторских диссертаций. В работах, написанных в соавторстве, автору принадлежат экспериментальные данные о ФМР, их обработка и анализ. Сопоставление данных о ФМР с данными, полученными другими методами исследования, формулировка выводов проводилось авторами совместно. Список публикаций приведен в приложении А.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, шести разделов, заключения, списка литературы и четырех приложений. Материал диссертации содержит 157 страниц, 55 рисунков, 3 таблицы, 109 библиографических ссылок.

Заключение диссертации по теме "Радиофизика"

6.4 Выводы

На микроволновые свойства комбинированных наноструктур с немагнитными кремниевыми прослойками, большое влияние оказывают не только размерные параметры: концентрация гранул в магнитном слое, толщины магнитных слоев и немагнитных прослоек, но и образованные в процессе синтеза силициды. Соотношение толщин магнитных и немагнитных слоев так же как и в многослойных структурах, рассмотренных в разделе 5, влияет на количество образующихся силицидов. Наличие в комбинированных системах диэлектрической матрицы из оксида алюминия не оказывает существенного влияния на процесс образования силицидов.

При относительно тонких слоях композита и толстых кремниевых прослойках (х<2 нм; у>4 нм; х/у<0,5), большая часть магнитных гранул может вступать в реакцию с кремнием, вследствие чего эффективная намагниченность системы уменьшается. В этом случае даже если задаваемая при синтезе концентрация гранул выше перколяциионной, материал может проявлять суперепарамагнитные свойства. Спектр ФМР состоит из одной широкой (Д#~0,8-Н,5 кЭ) линии поглощения. Резонансные поля при каса

126 тельном и нормальном подмагничивании близки друг к друг и составляют порядка 3 кЭ.

В случае тонких слоев кремния и. тонких слоев композита (х<2 нм; *у<1 нм; х/у~2) часть магнитных гранул остаются свободными, хотя значительная их часть идет на образование силицидов. В этом случае кремния недостаточно, чтобы вступить в реакцию с большей частью магнитных гранул. В спектре ФМР как при касательном, так и при нормальном подмагничивании могут наблюдаться несколько линий поглощения. Для основной моды ширины линий поглощения находятся в интервале от -0,2 до -0,8 Э, а разность резонансных полей при касательном и нормальном подмагничивании составляет от —0,2 до —5 кЭ.

При достаточно толстых магнитных и немагнитных слоях (у>3 нм; . х>5 нм; х/у> 1,5) при образовании силицидов большая часть магнитного композита вдали от границы слоя будет иметь прежний задаваемый состав. В этом случае влияние силицидов будет менее существенным, но не прореагировавший кремний будет играть существенную роль в свойствах материала. Для основной моды ширина линий поглощения преимущественно составляет менее 200 Э. Разность резонансных полей при касательном и нормальном подмагничивании достигает 10 кЭ.

При толстых магнитных слоях и тонких кремниевых прослойках (х>6 нм; у<3 нм; х/у>2) весь кремний может уйти на образование силицида. При этом магнитная концентрация измениться несущественно и комбинированная наноструктура будет близка по свойствам к композитам соответствующего состава и концентрации гранул. При концентрации гранул выше перколяционнй в спектре наблюдаются узкие линии поглощения (АЯ<150 Э). Разность резонансных полей для основной моды при касательном и нормальном подмагничивании может превышать 10 кЭ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе:

1) разработана математическая модель ФМР в гранулированных нано-композитах в приближении эллипсоидальных гранул, две полуоси которых лежат в плоскости пленки. В рамках этой модели можно объяснить экспериментально наблюдаемые различия резонансных полей в плоскости пленки;

2) предложен способ оценки среднего соотношения полуосей гранул в приближении их эллипсоидальной формы по экспериментальным значениям резонансных полей ФМР;

3) предложен способ оценки концентрации магнитных гранул в нанокомпо-зитах на основе сопоставления и интенсивности первой производной линии поглощения исследуемого образца и двух эталонных образцов одной серии;

4) исследованы параметры спектров ФМР композиционных наноструктур:

- для гранулированных нанокомпозитов (Со45Ре457г 1 о)т( А1203) 100т, (РеКиБЮгЬо-и, (Со84№14Та2)т(8Ю2)1оо-//1 от угла подмагничивания, ориентации внешнего магнитного поля в плоскости пленки, концентрации магнитных гранул и температуры;

- для многослойных систем {[Со45ре457г1о]х+[а-81];,}2 от угла подмагничивания, ориентации внешнего магнитного поля в плоскости пленки, от толщин магнитного и немагнитного слоя при различном числе бислоев л: от 6 до 54;

- для комбинированных систем {[(Со45ре45гг1о)от+(А12Оз)1оо-/;г]^+[ос-81]у}2, от угла подмагничивания, ориентации внешнего магнитного поля в плоскости пленки, от концентрации магнитных гранул и толщин магнитных и немагнитных слоев при различном числе бислоев г: от 35 до 69.

Установлено, что для гранулированных нанокомпозитов:

- наблюдается резкое изменение ширины линий поглощения для состава (Со45Ре452г,о)т(А12Оз)1оо-т в окрестности значения концентрации гранул ат. %, для состава (РеР1)т(8Ю2)ю0.т ~ ат. %, для состава

Со84№>14Та2)т(8Ю2)1оо-/» - мп~47 ат. %;

- для исследованных наноструктур температура образцов не оказывает-существенного влияния на величину тп;

- в плоскости пленки наблюдается одноосная анизотропия резонансных полей; '

- зависимость интенсивности первой производной от объемной концентрации магнитной» фазы близка к экспоненциальной.

Установлено, что для многослойных систем с кремниевыми прослойками: в плоскости пленки наблюдается одноосная анизотропия резонансных полей;

- существенную роль в формировании микроволновых свойств многослойных систем играет образование силицидов;

- в зависимости от толщины магнитных слоев и кремниевых прослоек в многослойных системах может наблюдаться как ферромагнитное, так, и суперпарамагнитное состояние.

- при тонких немагнитных прослойках (менее 2 нм) большая часть атомов кремния может вступать в реакцию с атомами металлических гранул, при этом на микроволновые свойства материала наибольшее влияние оказывает толщина магнитного слоя.

Установлено, что -для комбинированных систем с немагнитными* прослойками из кремния:

- в плоскости пленки наблюдается одноосная анизотропия резонансных полей.

- при относительно тонких слоях кремния и композита большая часть магнитных гранул может вступать в реакцию с кремнием. В этом случае даже если задаваемая при синтезе концентрация гранул выше перколяционной, материал может проявлять суперпарамагнитные свойства;

- при толстых магнитных слоях и тонких кремниевых подложках весь кремний может уйти на образование силицидов. При этом магнитная концентрация измениться несущественно и композиционная наноструктура будет близка по свойствам к композитам соответствующего состава и концентрации гранул.

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Горобинский, Александр Викторович, Краснодар

1. Губин С.П., Кокшаров Ю.А., Хомутов Г.Б. и др.] Магнитные наночастицы: методы получения, строения и свойства // Успехи химии 2005.Т. 74, № 6, С. 540-573.

2. Никитин С.А. Гигантское магнитосопротивление // Соросовский образовательный журнал 2004.Т. 8, № 2, С. 92-98.

3. Казаков В.Г. Процессы перемагничивания и методы записи информации на магнитных пленках // Соросовский образовательный журнал 1997.№ 11, С. 99-106.

4. Hopster Н., Oepen Н.Р. Magnetic microscopy of nanostructures. Berlin: Springer, 2005.-313 c.

5. Суздалев И.П. Нанотехнология: физико-химия нанокластеров, наноструктур и наноматериалов. М. : КомКнига, 2006. 592 с.

6. Гуревич А.Г. Спиновые волны // Соросовский образовательный журнал 1997.№ 9, С. 100-108.

7. Вонсовский С.В. Магнетизм. М.: Наука, 1971. 1032 с.

8. Никитин С.А. Магнитные структуры в кристаллических и аморфных веществах// Соросовский образовательный журнал 1996.№ 11, С. 87-95.

9. Kakazei G.N., Pogorelov Y.G., Costa M.D. и др.] Interlayer dipolar interactions in multilayered granular films // J. Appl. Phys. 2005. Vol.97, № 10. P. 10A723.

10. Черепанов В.И. Резонансные методы исследования вещества // Соросовский образовательный журнал 1997.№ 9, С. 86-90.

11. Dubowik J., Kudryavtsev Y.V., Lee Y.P. Martensitic transformation in Ni2MnGa films: A ferromagnetic resonance study // J. Appl. Phys. 2004. Vol.95, № 5. P. 2912-2917.

12. Dyakonov V., Shapovalov V., Zubov E. и др.] Ferromagnetic resonance in (LaojCa03)i JVbi1+JC03 // J. Appl. Phys. 2003. Vol.93, № 4. P. 2100-2106.

13. Guskos N., Anagnostatiks E.A., Likodimos V. и др.] Ferromagnetic resonance and ac conductivity of a polymer composite of Fe304 and Fe3C nanoparticles dispersed in a graphite matrix // J. Appl. Phys. 2005. Vol.97. P. 024304-1-024304-6.

14. Jesus D.R., Pelegrini F., Borges J.F. и др.] Ferromagnetic resonance study of magnetic phases in FeNi/Al/FeMn/Al and FeMn/Al/FeNi/Al multilayers // J. Appl. Phys. 2007. Vol.101. P. 09D125-1-09D125-3.

15. Kakazei G.N., Martin P.P., Ruiz A. h flp.] Ferromagnetic resonance of ultrathin Co/Ag superlattices on Si(lll) // J. Appl. Phys. 2008. Vol.103, № 7. P. 07B527.

16. Lachowicz H.K., Sienkiewicz A., Gierowski P. h flp.] Temperature depence of ferromagnetic resonance in granular Cu-Co alloy // J. Appl. Phys. 2000. Vol.88, № l.P. 368-373.

17. Pasquale M., Celegato F., Coisson M. h ^p.] Structure, ferromagnetic resonance, and permeability of nanogranular Fe-Co-B-Ni films // J. Appl. Phys. 2006. Vol.99. P. 08M303-1-08M303-3.

18. Pettiford C.I., Zeltser A., Yoon S.D. h Ap.] Magnetic and microwave properties of CoFe/PtMn/CoFe multilayer films // J. Appl. Phys. 2006. Vol.99. P. 08C901-1-08C901-3.

19. Pires M.J., Denardin J.C., Silva E.C. h flp.] Ferromagnetic resonance studies in granular Co-Si02 thin films // J. Appl. Phys. 2006. Vol.99. P. 063908-1-063809-5.

20. Ren Y.H., Wu C., Gong Y. h ^p.] Magnetic anisotropy and spin wave relaxation in COFe/PtMn/CoFe trilayer films // J. Appl. Phys. 2009. Vol.105. P. 073910-1-073910-6.

21. Sasaki Y., Liu X., Furdyna J.K. h ^p.] Ferromagnetic resonance in GaMnAs // J. Appl. Phys. 2002. Vol.91, № 10. P. 7484-7487.

22. Dziatkowski K., Palczewska M., Slupinski T. h ap.] Ferromagnetic resonanceTin epitaxial (In0.53Ga0.47)i^Mn^As: Angle- and temperature-dependent studies // Phys. Rev. B. 2004. Vol.70. P. 115202-1-115202-12.

23. Farle M., Henry Y., Ounadjela K. Magnetic anisotropy of epitaxial Co/Mn superlattices: An angular-dependent ferromagnetic resonance study // Phys. Rev. B. 1996. Vol.53. P. 11562-11567.

24. Gomez J., Butera A., Barnard J.A. Surface anisotropy and resonance modes in Co-Si02 heterogeneous films //Phys. Rev. B. 2004. Vol.70. P. 054428-1-054428-9.

25. Pujada B.R., Sinnecker E.H., Rossi A.M. h jxp.] FMR evidence of finite-size effects in CoCu granular alloys // Phys. Rev. B. 2003. Vol.67. P. 024402-1-024402-6.

26. Yuan S.J., Sun L., Sang H. h ,np.] Interfacial effects on magnetic relaxation in Co/Pt multilayers // Phys. Rev. B. 2003. Vol.68. P. 134443-1-134443-6.

27. Hu J.-g:, Jin G.-j., Ma Y.-q. Ferromagnetic resonance and exchange anisotropy in ferromagnetic / antiferromagnetic bilayers // J. Appl. Phys. 2002. Vol.91, № 4. P. 2180-2186.

28. Frenkel J., Dorfman J. Spontaneous and Induced Magnetisation in Ferromagnetic Bodies // Nature 1930. Vol.126. P. 274.

29. Beaujour J.M., Ravelosona D., Tudosa I. n flp.] Ferromagnetic resonance linewidth in ultrathin films with perpendicular magnetic anisotropy // Phys. Rev. B. 2009. Vol.80. P. 180415-1-180415-4.

30. Dubowik J. Shape anisotropy of magnetic heterostructures // Phys. Rev. B. 1996. Vol.54, № 2. P. 1088-1091.

31. Dumitru I., Sandu D.D. Model of ferromagnetic resonance in interacting fine particle systems // Phys. Rev. B. 2002. Vol.66. P. 104432-1-104432-5.

32. Gomez J., Weston J.L., Butera A. Ferromagnetic coupled modes in continuous/granular multilayers: Model and experiments // Phys. Rev. B. 2007. Vol.76. P. 184416-1-184416-8.

33. He P.B., Li Z.D., Pan A.L. h Ap.] Theory of ferromagnetic resonance in magnetic trilayers with a tilted spin polarizer // Phys. Rev. B. 2008. Vol.78. P. 054420-1-054420-6.

34. Jung S., Ketterson J.B., Chandrasekhar V. Micromagnetic calculations of ferromagnetic resonance in submicron ferromagnetic particles // Phys. Rev. B. 2002. Vol.66. P. 132405-1-132405-4.

35. Kalarickal S.S., Mo N., Krivosik P. h #p.] Ferromagnetic resonance linewidth mechanisms in polycrystalline ferrites: Role of grain-to-grain and grain-boundary two-magnon scattering processes // Phys. Rev. B. 2009. Vol.79. P. 094427-1094427-7.

36. Kittel C. Theory of the Structure of Ferromagnetic Domains in Films and Small Particles //Phys. Rev. B. 1946. Vol.70. P. 965.

37. Kupferschmidt N.J., Adam S., Brouwer P.W. Theory of the spin-torque-driven ferromagnetic resonance in a ferromagnet/normal-metal/ferromagnet structure // Phys. Rev. B. 2006. Vol.74. P. 134416-1-134416-6.

38. Layadi A. Theoretical study of resonance modes of coupled thin films in the rigid layer model // Phys. Rev. B. 2004. Vol.69. P. 144431-1-144431-6.

39. Martyanov O.N., Yudanov V.F., Lee R.N. h Ferromagnetic resonance study of thin film antidot arrays: Experiment and micromagnetic simulations // Phys. Rev. B. 2007. Vol.75. P. 174429-1-174429-6.

40. Pujada B.R., Sinnecker E.H., Rossi A.M. h /ip.] Ferromagnetic resonance studies of cobalt-copper alloys //Phys. Rev. B. 2001. Vol.64. P. 184419-1-184419-7.

41. Rodriguez-Suarez R.L., Rezende S.M., Azevedo A. Ferromagnetic resonance investigation of the residual coupling in spin-valve systems // Phys. Rev. B. 2005. Vol.71. P. 224406-1-224406-6.

42. Seib J.j Steiauf D., F&inle M. Linewidth of ferromagnetic resonance for systems with anisotropic: damping // Phys. Rev., B. 2009. Vol.79. P. 092418-1092418-4.

43. Arias R.E., Mills D.L. Theory of ferromagnetic resonance in perpendicularly magnetized nanodisks: Excitation by the Oersted field//Phys. Rev. B. 2009. Vol.79. p; 144404-1-144404-9.

44. Chen Y.C., Hung D.S., Yao Y.D. и др.], Ferromagnetic resonance study of thickness-dependent magnetization precession in Ni8oFe2o films // J. Appl. Phys.2007. Vol.101. P; 090104-1-090104-3.1! '

45. Cubukcu M., Bardeleben H.J., Khazen К. и др.] Ferromagnetic resonance study of MnAs/(Ga,Mn)As bilayers // J. Appl. Phys. 2009: Vol.105. P. 07C506-1-07C506-5.

46. Багмут T.B., Вызулин C.A., Ганьшина E.A. и др.] Влияние технологии изготовления нанокомпозитов (Co)x(LiNb03)ioo-x на их магнитные свойства // Сборник трудов XX международной школы-семинара НМММ, Москва 2006. С. 318-320.

47. Беляев Б.А., Кипарисов С.Я. Технология химического осаждения; для . получения пленок Со с малой шириной линии ФМР // Сборник трудов XX международной школы-семинара НМММ; Москва 2006. С. 763-765.

48. Веселов А.А., Веселов А.Г., Высоцкий С.Л. и др.] Магнитные свойства термически напыленных тонких пленок Fe/GaAs (100) // ЖТФ 2002.Т. 72, № 8, С.139-142.

49. Исхаков Р.С., Чеканова Л.А., Мороз Ж.М. и др.] Ширины линий ферромагнитного и спин-волнового резонансов в пленках химически осажденных сплавов Fe:Ni-P // Сборник трудов XX международной школы-семинара НМММ, Москва 2006. С. 394.

50. Стогний А.И., Мещеряков В.Ф., Новицкий Н.Н. и. др.] Магнитные свойства пленок кобальта на начальной стадии ионно-лучевого осаждения // Письма в ЖТФ 2009.Т. 35, № 11, С. 97-103.

51. Крупичка С. Физика ферритов и родственных им магнитных окислов : в 2 т. Т. 2. М.: Мир, 1976. 188 с.

52. Кринчик Г.С. Физика магнитных явлений. М. : Издательство Московского университета, 1976. 367 с.

53. Гуревич А.Г. Магнитный резонанс в ферритах и антиферромагнетиках. М. : Наука, 1973. 592 с.

54. Гуревич А.Г. Магнетизм на сверхвысоких частотах // Соросовский образовательный журнал 1999.№ 1, С. 98-104.

55. Казаков В.Г. Тонкие магнитные пленки // Соросовский образовательный журнал 1997.№ 1, С. 107-114.

56. Бучельников В. Д. Физика магнитных доменов // Соросовский образовательный журнал 1997.№ 12, С. 92-99.

57. Bean С.Р. Hysteresis Loops of Mixtures of Ferromagnetic Micropowders // J. Appl. Phys. 1955. Vol.26, № 11. P. 1381-1383.

58. Золотухин И.В., Калинин Ю.Е., Ситников A.B. Нанокомпозитные структуры на пути в наноэлектронику // Природа. Физика 2006.Т. 1, С. 11-19.

59. Netzelmann U. Ferromagnetic resonance of particulate magnetic recording tapes // J. Appl. Phys. 1990. Vol.68, № 4. P. 1800 -1807.

60. Kakazei G.N., Kravets A.F., Lesnik N.A. и др.] Ferromagnetic resonance in granular thin films // Journal of Applied Physics 1999.T. 85, № 8, C. 5654-5656.

61. Butera A., Zhou J.N., Barnard J.A. Ferromagnetic resonance in sa-deposited and annealed Fe-Si02 heterogeneous films // Phys. Rev. B. 1999. Vol.60, № 17. P. 12270-12278.

62. Джежеря Ю.И., Погорелый A.H., Кравец А.Ф. и др.] Влияние косвенного обменного взаимодействия на ферромагнитный резонанс в магнитных наногранулярных пленках // Сборник трудов XX международной школы-семинара НМММ, Москва 2006. С. 720-722.

63. Au Y.Y., Ingvarsson S. Ferromagnetic resonance of individual magnetic double layer microwires // J. Appl. Phys. 2009. Vol.106. P. 083906-1-083906-4.

64. Neo C.P., Yang Y., Ding J. Calculation of complex permeability of magnetic composite materials using ferromagnetic resonance model // J. Appl. Phys. 2010. Vol.107. P. 083906-1-083906-6.

65. Oates C.J., Ogrin F.Y., Lee S.L. и др.] High field ferromagnetic resonance measurments of the anisotropy field of longitudinal recording thin-film media // J. Appl. Phys. 2002. Vol.91, № 3. P.11417-1423.

66. Golub V., Reddy K.M., Cherenko V. и др.] Ferromagnetic resonance proparties and anisotropy of Ni-Mn-Ga thin films of different thiknesses deposited on Si substrate // J. Appl: Phys. 2009: Vol.105. P. 07A9421-1-07A9421-3.

67. Антипов С.Д., Багмут T.B., Вызулин C.A. и др.] О роли орбитальных вкладов в намагниченность магнитных сверхрешеток железо-бериллий // Сборник трудов XX международной школы-семинара, НМММ, Москва 2006. С. 298-300.

68. Райхер Ю.Л., Степанов В.И. К теории нелинейного магнитного резонанса в суперпарамагнетике // Сборник трудов XX международной школы-семинара НМММ, Москва 2006. С. 314-317.

69. Рамеев Б.З., Гупта А., Мяо Г. и др.] ФМР-исследование магнитной анизотропии эпитаксиальных тонких пленок СЮ2 // Письма в ЖТФ 2005.Т. 31, №18, С. 78-86.

70. Рандошкин В.В., Васильева Н.В., Гусев М.В. и др.] Ферромагнитный -резонанс в эпитаксиальных пленках (Bi,Tm)3(Fe,Ga)5Oi2 с ориентацией (210) // Сборник трудов XIX международной школы-семинара НМММ, Москва 2004. С. 335.

71. Фролов Г.И., Жигалов B.C. Физические свойства^ и применение магнитопленочных нанокомпозитов // Новосибирск: Изд-во СО РАН 2006. С. 188.

72. Швачко Ю.Н., Стариченко Д.В., Шматов Г.А. и др.] Ширина линий ферромагнитного резонанса в анизотропном магнетике при разориентации резонансного и сканирующего магнитных полей // ФТТ 2002.Т. 44, № 11, С. 2029-2034.

73. Шутый A.M., Семенцов Д.И. Ферромагнитный резонанс в мультислойных структурах с билинейным и биквадратичным обменным взаимодействием // Письма в ЖТФ 2003.Т. 29, № 24, С. 47-53.

74. Зюзин A.M., Радайкин В.В. Влияние магнитной кубической анизотропии на угловые зависимости резонансного поля в (11 ^-ориентированных пленках //ЖТФ 1998.Т. 68, № 11, С. 118-120.

75. Изотов А.В., Беляев Б.А. Фурье мотод определения констант анизотропии тонких пленок уз угловых зависимостей поля ФМР // Сборник трудов XX международной школы-семинара НМММ, Москва 2006. С. 321-323.

76. Луцев Л.В. Спиновые возбуждения в гранулированных структурах с ферромагнитными наночастицами // ФТТ 2002.Т. 44, № 1, С. 97-105.

77. Мещеряков В.Ф. О наблюдении мод слоистых ферромагнетиков в поперечном магнитном поле // Сборник трудов XIX международной школы-семинара НМММ, Москва 2004. С. 282-283.

78. Исхаков Р.С., Мороз Ж.М., Чеканова Л.А. и др.] Ферромагнитный и спин-волновой резонанс в мультислойных пленках Co/Pd/CoNi // ФТТ 2003 .Т. 45, №5, С. 846-851.

79. Kakazei G.N., Kravets A.F., Lesnik N.A. и др.] Ferromagnetic resonance in granular thin films // J. Appl. Phys. 1999. Vol.85, № 8. P. 5654-5656.

80. Gomez J., Weston J.L., Butera A. Coupling of Fe thin films through a granular magnetic layer // J. Appl. Phys. 2006. Vol.100, № 053908. P. 1-7.

81. Butera A., Zhou J.N., Barnard J.A. Standing spin waves in granular Fe-SiC>2 thin films // J. Appl. Phys. 2000. Vol.87, № 9. P. 5627-5629.

82. Луцев Л.В., Яковлев С.В. Микроволновые свойства гранулированных структур с наночастицами кобальта // Сборник трудов XVIII международной школы-семинара НМММ, Москва 2002. С. 235-237. *

83. Kotov L.N., Efimets Y.Y., Petrakov А.Р. и др.] Ferromagnetic resonance investigations of two series of (Co45Fe45Zrio)4(Al203)i.x thin films // Book of Abstracts: Moscow International Symposium on Magnetism (MISM), Moscow 2008. P. 100.

84. Вызулин C.A., Калинин Ю.Е., Копытов Г.Ф. и др.] Особенности ферромагнитного резонанса в кобальтсодержащих гранулированныхнаноструктурах // Известия высших учебных заведений. Физика 2006.Т. 49, № 3, С. 40-47.

85. Вызулин С.А., Буравцова В.Е., Киров С.А. и др.] Свойства наноструктур FeNi-SiC-FeNi на сверхвысоких частотах // Сборник трудов XIX международной школы-семинара НМММ, Москва 2004. С. 667-668.

86. Гуревич А.Г., Мелков Г.А. Магнитные колебания и волны. М. : Физматлит, 1994. 464 с.

87. Buravtsova V.E., Guschin V.S., Kalinin Y.E. и др.] Magnetooptical properties and FMR in granularnanocomposites (Co84Nbi4Ta2)x(Si02)ioo-x H Central European Journal of Physics 2004. Vol.2, № 4. P. 566 -578.

88. Вызулин С.А. Плоские электромагнитные волны в ферромагнитных средах с потерями // Электромагнитные волны и электронные системы 2005.Т. 10, №5, С. 37-43.

89. Пул Ч. Техника ЭПР-спектроскопии. М.: Мир, 1970. 557 с.

90. Калинин Ю.Е., Ситников A.B., Стогней О.В. Физические свойства нанокомпозитов металл-диэлектрик с аморфной структурой // Альтернативная энергетика и экология 2007.№ 10(54), С. 9-21.

91. Калинин Ю.Е., Ситников A.B., Стогней О.В. Физические свойства нанокомпозитов металл-диэлектрик с аморфной структурой // Альтернативная энергетика и экология 2007.№ 12(56), С. 59-71.

92. Ганыпина Е.А., Кочнева М.Ю., Вашук М.В. и др.] Оптические и магнитооптическте свойства нанокомпозитов FePt-Si02 // ФТТ 2005.Т. 47, № 9, С. 1638-1643.

93. Буравцова В.Е., Ганыпина Е.А., Гущин B.C. и др.] Магнитосопротивление и магнитооптические свойства гранулированных нанокомпозитов металл-диэлектрик // Сборник трудов XVIII международной школы-семинара НМММ, Москва 2002. С. 187-189.

94. Вызулин С.А., Горобинский A.B., Ганыпина Е.А. и др.] Температурные зависимости магнитных и магнитооптических свойств нанокомпозитов (Co45Fe45 Zrio )х (A1203)ioo-x Н Труды всероссийской научной школы-семинара «Волны-2008», Звенигород 2008. С. 60-62.

95. Калинин Ю.Е., Ремизов А.Н., Ситников A.B. Электрические свойства аморфных нанокомпозитов (Co45Fe45Zrio)x(A1203)i.x // ФТТ 2004.Т. 6, № 11, С. 2076-2082.

96. Киттель Ч. Введение в физику твердого тела. М.: Наука, 1978. 789 с.

97. Lesnik N.A., Oates C.J., Smith G.M. и др.] Ferromagnetic resonance experiments in an obliquely deposited FeCo~Al203 film system // J. Appl. Phys.2003. Vol.94, № 10. P. 6631-6638.

98. ХеммингР.В. Численные методы. M.: Наука, 1972. 400 с.

99. Калиткин Н.Н. Численные методы. М.: Наука, 1978. 512 с.

100. Исхаков Р.С., Денисова Е.А., Комогорцев С.В. и др.] Ферромагнитный резонанс и магнитная микроструктура в пленках нанокомпозитов CoA(Si02)ix, (CoFeBMSi02)i.^ // ФТТ 2010.Т. 52, № 11, С. 2120-2123.

101. Вызулин С.А., Горобинский А.В., Калинин Ю.Е. и др.] Комплексный анализ статических и динамических характеристик мультислойных наноструктур CoFeZr/a-Si // ВМУ. Серия 3. Физика. Астрономия. 2009.Т. 2, С. 32-36.

102. Калашникова А.М., Павлов В.В., Писарев Р.В. и др.] Оптические и магнитооптические свойства гранулированных магнитных наноструктур CoFeB/Si02 и CoFeZr/Al203 // ФТТ 2004.Т. 46, № 11, С. 2092-2098.

103. Saad A.M., Mazanik A.V., Kalinin Y.E. и др.] Structure and electrical properties of CoFeZr-aluminium oxide nanocomposite films // Rev. Adv. Mater Sci.2004. Vol.8. P. 152-157.

104. Патрин Г.С., Васьковский B.O., Свалов A.B. и др.] Магнитный резонанс в многослойных магнитных пленках системы Gd/Si/Co // ЖЭТФ 2006.Т. 129, №1, С. 150-156.

105. Публикации по теме диссертационной работы

106. Вызулин С.А., Горобинский А.В., Искандаров Х.Н., Лебедева Е.В., Сырьев Н.Е., Трофименко И.Т., Шипкова И.Г. Использование метода ФМР для исследования мультислойных наноструктур // Известия РАН. Серия физическая, 2008, том 72, № 1- С. 113-117.

107. Фрязино, 2006.-М.: «Янус-К» С. 252-258.

108. Вызулин С.А., Горобинский А.В., Лебедева Е.В., Сырьев Н.Е. Исследование магнитных свойств наноструктурных многослойных пленок // Труды IV Всероссийской научной конференции молодых ученых и студентов, Краснодар: Просвещение-Юг. 2007. - Т.2. - С. 28-30.

109. Вызулин С.А., Горобинский А.В., Лебедева Е.В., Сырьев Н.Е. Изучение ферромагнитного резонанса в многослойных наноструктурах // Труды IX международной конференции «Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы», Ульяновск: УлГУ. 2007 - С. 124.

110. Вызулин С.А., Горобинский A.B., ЛебедеваЕ.В., СырьевН.Е. Изучение многослойных наноструктур методом ФМР // 5-я Курчатовская молодежная научная школа, Москва: РНЦ «Курчатовский институт». 2007.-С. 124.

111. Вызулин С.А., Горобинский A.B., ЛебедеваЕ.В., СырьевН.Е., Тро-фименко И.Т., Шйпкова И.Г. Магнитные свойства композиционных нанома-териалов // «Нанотехнологии производству 2007». Тезисы докладов конференции, Фрязино, 2007. -М.: «Янус-K». С. 9-10.

112. Вызулин O.A., Горобинский A.B., Лебедева Е.В., Сырьев Н.Е. Влияние температуры на спектры ФМР нанокомпозитов // Материалы Российско-немецкой конференции «Физика твердого тела», Астрахань, 2009: С.6 - 8.

113. Вызулин O.A., Горобинский A.B., Калинин Ю.Е. Лебедева Е.В., Ситников A.B. Сырьев Н.Е., Трофименко И.Т., Чекрыгина Ю.И. Шипкова

114. И.Г. ФМР, магнитные и резистивные свойства тонкослойных наноструктур (CoFeZr)x(A10)ioo-x/(oc-Si)y // 12й международный симпозиум «Порядок, беспорядок и свойства оксидов», Ростов-на-Дону-пос. JIoo, 17-22 сентября 2009 —С.166-169.

115. Вызулин С.А., Горобинский A.B., Лебедева Е.В., Сырьев Н.Е. Ферромагнитный резонанс в многослойных и композитных наноструктурах // III Всероссийская научно-техническая конференция "Радиолокация и радиосвязь", Москва, 26-30 октября 2009 С. 725-729.

116. Вызулин С.А., Горобинский A.B., Лебедева Е.В., Сырьев Н.Е., Шла-паков М.С. Низкополевые магнитные резонансы в гранулированных наноструктурах //.Труды всероссийской научной школы-семинара «Волны-2010», -Звенигород, 2010. С. 24-27.

117. Паспортные данные образцов гранулированных структур

118. Серия 1.2 (Со45Ге45Хг1о)й1+(А120з)1оо-тобразца т, ат. % Толщина напыления /, нм № образца т, ат. % Толщина, напыления /, нм1 31 7 47 2 34 8- 49 3 37 9 52,7 4. 41 10 54 5 42 11 57 6 45 12 64

119. Серия 1.3 (ЕеРОш+(8102)юо-тобразца т, ат. % Толщина напыления /, нм № образца /и, ат. % Толщина напыления /, нм1 24,2 400 6 48,9 3002 26,6 395 7 57,8 2403 31,1 405 8 68 3604 35,2 435 9 100 1055 38,6 460

120. Паспортные дани I——образцов многослойных структур

121. Серия 2.3 {(Со45Ре45гг1о)л+(«-81)>,}7. (г=6)образца X, нм У, нм № образца X, нм .У, нм1 1,72 1,13 7 2,42 0,802 1,77 1,10 8 2,67 0,723 1,83 1,06 9 2,72 0,714 1,91 1,02 10 2,76 0,695 2,00 0,97 11 2,77 0,686 2,10 0,93 12 2,76 0,68

122. Паспортные данные образцов комбинированных структур