Кинетические эффекты в многослойных металлическихструктурах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

ргб од

СУМСЫШИ ДЕРЖАВНШ УН1ВЕРСИТЕТ

п /

L - ■

Дехтярук Леонiд ВасильоЕич

УДК 539.292

К1НЕТИЧН1 ЕФЕКТИ У БАГАТОШАРОВИХ МЕТАЛЕЕИХ СТРУКТУРАХ

01.04.07 - Ф1зика твердого Ti.ia

АВТОРЕФЕРАТ

дисертацП на здобуття науковсго ступенг кандидата ф1зико-математячних наук

-ЖУ

Суми - 1S38

Дисертаидею е рукопис.

РосЗота виконана на кафедрi ф1зики Харк1вського державного ун1вер-ситета 0уд1вництва та арх1тектури. МШстерство осв!ти Укра1ни.

Науковий кер1вник:

доктор ф!зико-математичних наук, старший науковий cniBpodiTHHK, К0ЛЕСН1ЧЕНК0 ЮР1И ОЛЕКС1ИОВИЧ. Ф1зико-техн1чний шститут низьких температур iM. Б. I.BepKiHa HAH Украхни, пров1дний науковий cniBpodiTHHK.

0ф1ц1йн1 опоненти:

доктор ф!зико-математичних наук, старший науковий cniBpodiTHHK,

велевцЕв борис иосипович.

<Изико-техн1чний iHcnrryT низьких температур iM. б. I.BepKiHa hah Украхни, пров1дний науковий cniBpodiTHHK.

доктор ф1зико - математичних наук, професор,

стасш эин0в1и васильович. Яьв1вський державний ун1верситет, зав!дувач кафедрой загально! ф!зшш.

Провiдна установа: Харк1вський державний пол1техн1чний ун1верси-тет, кафедра ф1зики метал!в i натвпров1дни-KiB, XapKiB.

Эахист в^удеться 1998р.

"IS"

годин1 на

зас1дашп спец1ал1зованох вчено! ради Д55.031.02 у Сумському державному ун1верситет1 за адресов 244007, м. Суми, вул. Римського-Корсакова, 2, ауд.216, корп.ЕТ.

3 дисертаидеп можна ознайомитися у didлioтeцi Сумського державного унхверситету.

Автореферат роздано " А* 1998 року.

Вчений секретар спец1ал13овано! вченох ради

А. С. Опанасюк.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

АКТУАЛЬШСТЬ ТЕМИ

Досл1дження штучно синтезованих надструктур - це один 13 важливих напряшав сучасно! ф1зики твердого пла, який штенсивно розвиваеться. До таких надструктур в1дносяться одержуЕан1 за до-помогою нових технологи! мультишари - пер1одичн1 системи, ¡до складаються з багатьох uiapiB р1зних матер1ал1в. 1нтерес до дос-л1дження багатошарових систем пов'язаний з тим, що вони можуть волод1ти властивостями, як1 принципово в1др1зняються в1д власти-востей компонент1в з яких складаеться мультишар. 1снуе дек!лька причин тако! в1дм1нност1 . По перше, дуже суттева роль меж псшлу. Добре в1домо, що ф1зичн1 властивост1 тонких пл1вок в значн1й Mipi визначаються станом !х зовншн1х меж. Мультишари -це досить велша od'eMHi зразки, в р1зноманЛтних характеристиках яких дом1нуе внесок м1жшарових меж. Другою важливою особлив1стью пер1одичних багатошарових систем являеться поява обумовлених новою пер1одичн1стью силин в дисперспйних cniBBiношениях для еле-ментарних збуджень. що грають значку роль в формуваши властивсс-тей матер1ал1з. Надзвичайно суттева можлив1сть варгрування характеристик мультишар1з. В ншиспий час icHye можлиз1сть створення зразк1в, що складаються з монокристал1чних uiapiB з самими р1зни-ми електричними i магнЛтними властивостями. ГНдбираючи матер1али rnapiB i ix тоЕВШну, можна одержати мультишар, з потр1бними якостями.

1нтерес до досл1дження мультишар1в пов'язаний не т1льки з постпшим пошуком ново! элементно! баз и м1кроелектрон1ки, але i з можлив1сто одержання внасл1док таких дссл1джень важливо! з фундаментально! точки зору шформацП щодо взаемодП кваз1части-нок твердого т1ла з межами псд1лу матер1ал1в з р1зними характеристиками.

ЗВ'ЯЗОК РОБОТИ 3 НАУКОЕИШ ПРОГРАМАМИ, ПЛАНАМИ I ТЕМАМИ. Дисертац1я виконана на кафедр1 ф1зики Харк1вськогс державного тэхн1чного ун1верситету буд1вництва та архЛтектури в рамках теми Державного комитету, Укра!ни з питань науки i технологи!, N11 в1д 22.03.94 "ДослШкення механ1чних 1 теплсф1зичних властивостей нових матерхал1в".

МЕТА I ЗАДАЧ1 Д0СЛ1ДЖЕННЯ Мета дано1 дисэртащйно! робота поллгала у теоретичному виьченнх ефект1в перенесения заряду 1 тепла в металевих мулътиша-рах 1 двошарових пластинах. Головна увага в рсбстх прщЦлязться актуальн1й проблем! ф!зики твердого т1ла - впливу взаемодП елек-трон1в пров1дност1 з зовнхишми 1 мысшаровими межами на к!нетичн! властивост1 метал1в.

НАУКОВА НОВИЗНА ОДЕРЖАН® РЕЗУЛЬТАИВ У дисертац1йн1й робот1 вперше одержан! така результата

1.Досл1джена обумовлена траекториями ефектами ан1зотроп1я магн1-тоопору магн1тних мультишар1в ка основ1 феромагнетика. Передбаче-не зменшення електропров1Днаст1 у напрям1 перпендикулярному вектору намагн1ченост1, при переход! в!д антиферомапитного до феро-магн1тного впорядкування спонтанних момент!в.

2.Теоретично проанал!зовано вплив взаемно! дифузп на електропрс-в!дн1сть двошарових пластин з пол!кристал!чною структурою шар!в. Встановлено зв'язок м1ж залежн!стю електропров!дност! в!д час;. дифуз1йного в!дпалу та ксефхгиентами зерномежоЕо! ! об'емно! дифузп.

3.Одержан! точн! Су рамках моделО ! асимптотичн! С при великих 1 малих в пор!внянн1 з довжиною вьтьного пробку електрон!в товщи-нах шар1в металу) вирази для кшетичних коеф!ц!ент!в двошарови:-пластин 1 мультишар!в з монокристал1чною структурой. Вивчена и залежн!сть в!д в1днсшення товщин суспдн1х шар!в, довжин въчьногс проб!гу електрон!в у них, а також параметра, характеризуючш взаемод1ю носПв заряду з межами под1лу шар!в. 4.Встановлено, що виявлена в експериментах немонотонна залеж-н!сть к!нетичних коеф!идент!в мультишар1в 1 двошарових зразки в!д сп!вв!дношення товщин шар!в, обумовлена конкурентен) об'емкого ! межового розс!ювання.

ПРАКТИЧНЕ ЗНАЧЕНИЯ ОДЕРЖАН® РЕЗУЛЬТАТА. Результат!! дисертац!! можуть бути застссован! для анал!зу експе-риментальних даних з метою досл1дження взаемод!! нос!!в заряду : межами. 1х можна також використовувати для визначеннл значен; параметр!в С чистота вшадних матер!ал1В, тсвиглна шао!в та ш.; необх!дних для одержання мультишару з потрхбнимц електропровхд ними характеристиками. Результата досл1дження впливу взаемно

дифузхх на електропров1дн1сть двошарових пластин доззоллють oui-нити часову стабхльнхсть К1нетичних KceimisHTiB ОагатошароЕих ел5мэнт1в електронних прилад!в.

ОСОБИСТШ ВНЕСОК ЗДОБУВАЧА Особистий внесок здобувача пслягае в таких конкретних результах:

- теоретично дослужено вплив магн1тного поля спснтаетюх шдукцП на пров1дн1сть мультишар!в;

- розраховано пров1дн1сть двошарових моно - та пол1криста-л1чних nniBOK в умовах взаемнох дифузП;

- одержано точн1 i асимптотичн1 вирази для транспортних Koe$iixisHTiB двошарових i мультишарових структур.

- чисельно розраховано залежн1сть пров!дност1 двошарових пластин в1д часу дифузншого в1дпалу; зале:кн1сть к1нетичних коеф1пдент1в в1д сп1вв1дношення товцин cyciflHix rnapiB.

АПРОБАШЯ РЕЗУЛЬТАТ!В ДИСЕРТАЦИ Результати дисертацдйно! роботи допов1далися i обгоЕорювалися на таких конференцдях:

1.ХХХ Совещание по физике низких температур. Дубна, 1994.

2.Book of Abstracts Second International Conference MPSL'96. SUMY, 1996.

3. V Мхжнародна конференц1я з ф!зики i технологи тонких шпзок, 1вано-Франк1вськ, 1995.

4.The International Conference Dedicated to the 8C-th Anniversary of Academician I.H.Lifshitz, Moskow, 1997.

ПУБЛ1КАШ

OcHOBHi результати дисертацП опубл1кован1 в 6 статтях i ! тезах тезах доповхдей загальним обсягом 2,2 друкованих аркуша.

СТРУКТУРА ТА ОБСЯГ РОБОТИ. Дисертагия складаеться зх вступу, 5 розд1л1в, висновк1в та пере-л!ку посилань. Повний обсяг дисертац1йно1 роботи складас 140 сто-piHOK, у тому числ1 28 рисунк1в та перел1к посилань з 137 наймэ-нувань.

ССНОВННИ 3MICT РОБОТИ У_вступх сбгрунтсвана актуальность зибрано! темп дссл1д:кен-

ня. вказана мета 1 сформульованг задач1 робота. Описана структура 1 коротко викладено зм1ст дисертаци. Наведет положения , якх виносяться на захист. Також киститься перелхк росЛт, в яких були опубл1кован1 основн1 результати, ! перел!к конференции на яких бонн допов!далися.

П§Еший_вдзй1л носить оглядовий характер. У ньому коротко ви-кладен1 основн1 теоретики результати, як1 в1дносяться до прояву класичного розм1рного ефекту в електропровгдност! тонких шавок, б!кристал1в 1 мультишар1в.

ЛЕугий_роза1д присвячений теоретичному досл1Дженню пров1Д-ност1 металевих магнхтних мультишар1в СММШ) Срис.1), товщина фе-ромагштно! складово! яких перевищуе ларморовський рад1ус г тра-екторп носив заряду в пол! спонтанно! гндукцП В, залишаючись, проте, ментов 1х довжини в1льного проб!гу I. В розд1л1 показано, що у випадку, коли розс1ввання електрон1в на гранкцях мале, то електропров1дн1сть ММШ ст, виьирювана унапряьи, перпендикулярному вектору В, суттево залежить в1д 1мов1рност1 тунелювання 0 но-сПв заряда 1з шара в шар, а також вз.д сшвв!дношення м1ж рад1у-сом г I товщиною с1 шар1в немапитного металу.

мапитн!й Сб) структур! мультишару.

Якщо liMOBipnicTb тунелювання електрошв i3 шару в шар без розс!ювання Q дуже мала, Q << г/1, d/i, електрони, взаемод!ючп з межами, зд!йснювть незалежний пер!одичний рух у немапитному (ГО

шарi i феромапитнсму СП uiapi, причому шлях, якпй проходять електрони за час в!льного npodiry. виявляеться порядку I. В1дпо-

в1дно, питом! електрспров1дност1 пригранично! С товщикою 2г 3 оd-

(F"1 СЮ

ласт! F-шару i N - шару , вим1рюван1 у напрям1, перпен-

дикулярному вектору В, виявляаться порядку пров1дност1 безмежово-го металу а при В=0. Невелике Спропорц1йне Q) зменшення пров1д-HocTi пов'язано з виходом електрон1в з шару.

При г/1 >> Q >> А/1 електрони в1льно тунелюять i3 N - в F -шар, але ix повернення назад за час в!льного npodiry малоймовхр-не. До моменту тунелювання електрони встигають пройти в N - rnapi в1дстань d/Q, вносячи вклад у електропров1дн1сть

а1ю - °0~ПГ~ in l/d■ С1)

Множник inCl/dD Biflodpaxys внесок в ст^® носИв заряду як1 руха-ються майже паралельно межами. Електропров1дн1сть F- шару зали-шасться еисокою Спорядка Oq3, псаильки практично eci протунельо-EaHi з нього електрони повертавться назад. В1дм1нн1сть о*^ в1д значения o"q звязана i3 зменшенням ефективно! довжини в1льного npodiry електрон1в на величину шляху в N-uiapi d/Q.

При виконанн! протилежно! HepiBHOCTi d/i >> Q >>r/L, hocü заряду в феромагнетику, проходячи шлях г/Q << I, переходять в N-шар, а повязана з ними електропров1дн1сть виявляеться порядку:

°0 ЛГГ- ' C2D

Пров1дн1сть N - шару в першому найлижешй по малому параметру d/lQ сгпвпадае з Oq. Ii BiflMiHHicTb в1д Oq визначаеться зменшенням ефективно! довжини в!льного npodiry на величину шляху в F-ша-pi r/Q.

У випадку високо! прсзорост! меж Q >> г/1, d/l виникае

обумовлена траекторним рухом електрсн1в зв'язок м1ж F-шарами i

електропров1дн1ств ММШ, який залежить в!д взазмно! opieHTauil в

них BeKTopiB iHflyKuil магн1тних пол1В.

При феромагн1тн1й структур! ММШ Срис.1а) електрсн у р!зних

F - шарах рухаеться в протилежних електричному полю напрямках. У ■ " С11")

випадку Q ф 1, d => 0 пров!дн!сть а; сп1впадае з !! значениям для

± р

йемежового зоазка и,„ - ап Cr/D . Пои Q*l, d*0 в1дм1нн1сть

rrS * ±в - и

а. в1д о* обумовлена двома ойставинами. По - перше, внасл1дск

Б1дбиття в1д меж частина електрон!в Спропорц1йна 1-0) мае змщення в протилежних напрямках, то в1др1зняеться на величину порядку г. По-друге, сб'емне розс1ювання на д1лянках траекторП, як1 лежать в М-шар1. приводить, як 1 в безмежоЕому метал1, до стрибка Сна величину порядка г) центра електронно! траектор11. Описан1 процеси визначають два внеска у питому пров1дн1сть Г-шару

г тгл г с!г

Електропров1дн1сть N - шару у розглянутому випадку також м1стить два множники. Один з них зсЯгаеться з першим множником формули СЗ) 1 мае таку ж природу. Другий множник пов'язаний з енерг1ею, одержаною електронами безпосередньо в немагн1тному метал1:

, С1 - ОНа^ + сго-^ . С4)

Якщо ММШ мае антиферомагн1тну структуру Срис.16), то при ви-сок1й прозорост1 меж СО >> г/1, б/Ч) електрони здшснюють рух по в1дкрит1й траекторП, змшуючись вздовж електричного поля в одному напрямку, а пров1дн1сть сг^ мае вигляд:

С Г) ^ _ _Г гдт

°± ~ 0 г + с! '

Пров1дн1сть N - шару в проанал1зованд.й ситуацН слабко чутлива до сп1вв1дношення м1ж величинами с! 1 г 1 за порядком величини зб1га-еться з пров!дн1стю безмежового металу о^.

Таким чином, експериментальне дослЛдження опору, вим1рювано-го в напрям1, перпендикулярному вектору В внутршнього магн1тного поля, при р1зних типах магн1тного порядку в мультишарах дозволяе одержати деформацию про характер взаемодП носПв заряду з м1жша-ровими межами.

У_1Е§1Ьому_вдзд1Л1 теоретично розглядаеться пров!дн1сть дво-шарових монокристалгчних 1 пол1кристал1чних пластин в умовах вза-емно! дифузП метал1в при дов1льному сп!вв1дношенн1 м1ж товщинами шар1в 1 довжиною в1льного проб1гу електрон1В (2а,б).

У зразках, що складаються з монокристал1чних шар1в, п1сля проведения дифуз1йного в1дпалу, псблизу межх подглу виникае шар дом1шк1в товщинсю Хд^СОу^д^^ СВу^-коеф1ц1ент об'емно! дифузИ в 1-му шар1; 1^-час дифузхиного в1дпалу), розс1юючий електрони. В

г с!

!

■в.

'••"•.''К-:.

/ р\

Е а)

Рис. 2 - Модель двошарово! монокристал1чно1 С а) 1 пол!кристал1ч-но! Сб) пластин в умовах взаемно! дифузП метал1в. Ламансю л1нге:о схематично показана можлива траектор!я електрона. який розс1пвть-ся як в шар1 дом1шок, так 1 на меж1 под1лу 1 зовн1шн1х межах ша-р1в.

цьому випадку розм1рн1 ефекти будуть визначатися не товщиноо шару с1;, а розьиром чисто! (бездомшково!) облает! с^-Хд^.

При в!дносно невеликому час! дифузП коли с14

,1/2 -1 • -ЛаЧ)-'

електропров!дн!сть двошарово! пластини може бути описана формулою, яка аналогична формул! для пров!дност! двошарово! шивки при I =0. В!дм!нн!сть полягае в замш! товщини шар!в й величиною

^ГхО1С0у1ЛсЗ,

1/2

С 63

С 7)

де

Ур - ферм!ввська швидкхсть,

При досить великому час! дифуз!йного выпалу розпод!л дом!шок по товщин! зразка стае практично

ар

однор!дним. У

цьому випадку вираз для пров!дност! пластини знову може бути приведений до вигляду, справедливому при ^ = 0, але вже з шшею ефективною довжиною в!льного проб!гу нос!!в заряду:

С 8)

1 + г0ЛСу!

де ^ ! тд^ - довжина в!льного проб!гу ! час м!;к об'емними з!тк-

нениями електрсн1в при 1ц =0; Су^-сереяня по товшиьл шару концентрация дифундунчого компонента.

При досить низьких температурах дифуз1йного в!дпалу масо-перенесення в пол1кристал1чних шивках зд1йснюеться в основному по границям зерен. Тому в процес1 взаемно! дифузП оп1р двоша-рово! пластини, обумовлений розс1юванням носИв заряду на зовн1ш-н!х поверхнях 1 в об'ем1 зразка, залишаеться практично незм1нним, у той час як оп1р м1жкристал1тних меж суттево зм1нгаеться за раху-нок появи в них атом1в домшск.

Розрахунок пров1дност1 пластини з полшристалхчною структурою шар1в проводився в рамках модиф1ковано! модел1 Маяадаса 1 Шацкеса [1], в як1й коеф1ц1ент в1дбиття електрон1в м1жкриста-л1тними межами вважаеться залежним в1д концентрацП в них атом1в дом1]иав Сд^. При Сд^СхЛц) << 1 величина може бути представлена в вигляд1 121:

= К01 + ГпА

С 9)

де величина характеризуе в1дбиття носПв заряду меасеи зерна при ^ = 0. Коеф1ц1ент у ^ - порядку одиниц1 -може мати будь-який знак, оск1льки проникаючи в меж1 зерен атоми дом1шок можуть викликати як зб1льшення, так 1 зменшення коеф1ц1ента У робот! одержан! вирази для електрспров1дност1 пластини при дов1ль-них сп1вв1дношеннях параметр1в, як1 входять у к1нцевий резуль-

тат розрахунку 1 показано, ш,о у випадку тонких шар1в Сс1^ великому розм1р1 кристал1т1в Ц >> I^ знову ж може бути ефективна товщина шару с!®^ С6), яка в1др1зняеться в1д товщини с!^ на величину

<< Ц) 1 введена

дшсно!

х01С10^

'91

г п

2 Г °У1

1 °"х0д1

1/2 .1/2

сю:

С113

де <5^-дифуз1йна ширина м1жристал1тно! меаи, зерномежово! дифузП в 1 - му шар1. Величина терно! глибини проникнення дом!шок у шар вздовж

коефд.ц1ент мае зм!ст харак-м1жкристал1тно1

мели.

Числовий розрахунок залежност1 пров1дност1 двсшарово! пол1-кристал1чно! пластини в1д часу дифузшного в!дпалу Т* для до-вгльних значень у ^ !люструе рисунок 3. На рис.4 показана, „змхна повного опору И двсшарово! шпвки Аи/Ад у процес! дифуз^йного в!дпалу, визначена экспериментально у робот! [2].

Доогиджуючи залежнхсть опору двошарових пластин в!д часу ди-фуз!йного в!дпалу ! використовуючи сп!вв!дношення С73 ! СЮ) для ефективно! в!дстан! проникнення дом!шок в шар, можна визначити коефщ!енти об'емно! 1 зерномежово! дифузП.

Рис. 3 - Залежн!сть пров!дност! двошарово! пол!кристал!чно! пл!в-ки в!д часу дифуз!йного выпалу Т*= Сс^Б^л / 4с1^3у131ц при значениях параметр!в: кд1=10"1-; кд2=10_4'; 0,5; Р=0=0,3; ^=1,0; 1 - Гд1=-0,2; 2 - -0,8; 3 - 0,2; 4 - 0,8.

Рис. 4 - Зкина електроопору двсшарово! пл!вки Аи/Ад у процес! ди-фуз!йного вШалу .'гзанка агиълл Л-'-.21САи) I г™'--:". температура выпалу 300 КЗ С23.'

-^-Четвертому__розд!л! воображен! результати теоретичного

дослхджэння залежност! к!нетичних коеф!ц!ент!в Кп двошарових пластин Срис.5аЗ ! пер!одичних мультишар1в С рис.563 в1д сп1вв1д-ношень тоещин шар!в ^^ 1 с^^ 1 довжин в!льного проб!гу електрон!в у них. а також параметр!в, характеризуичих розсшвання електро-н!е на зовн1шн1х ! внутршн!х межах.

У багатошарових пров!дниках з мснокристал1чною структурою

Q

-eh

d2

5)

(N-

M

Рис. 5 -Модель двошарово! СаЗ пластинй i елемента пер1одичност1 мультишару C6D. Ламаною niHieso показано можливу траектор1ю елек-трона.

uiapiB розс1ювання носПв заряду при низьких температурах в!дбу-ваеться на дефектах, в od'eMi зразка i м1жшарових межах. Остан-н1й механ1зм релаксацП може виявитися суттевим т1льки в тому ви-падку, якщо товщина шар1в менша довжини в1льного npodiry електро-"HiB.- Виконання u,iel умови не е достатн1м для виникнення розм1рно-го ефекту в к1нетичнихкоеф1ц1ентах, характеризуючих процеси перенесения вздовж меж. Необх1дно також, mod розс1ювання носИв заряду на межах йуло в значнш Mipi дифузним.

Питома електропров1дн1сть двошарових ado пер1одичних багато-шарових структур, як1 складаються з tuapiB р1зно! товщини i ступеня чистоти СЦ може <5ути записана у вигляд!:

де ctq^ - питома електропров1дн1сть, безмежного металу 1-го шару F^ - деяка ун1версальна функция, яка залежить в1д posMipiB ша-piB, довжин в1льного npodiry i параметр1в, характеризуючих взае-мод1ю носИв заряду з зовн1шн1ми i внутр1шн1ми межами. Bei к!не-TH4Hi коефШенти можуть бути виражеш через функцП F| i ix noxiflHi. У podoTi отриман! точн1 Су рамках модел1 ) i асимпто-тичн1 при р1зних значениях вх1дних параметра вирази для F^.

1з формула С12) випливае. що якщо а^ > 0Q1 але ^i- то

и

при великому ступен1 дифузносП розс1ювання електрошв на межах, другий множник в cniBBiflHomeHni С12) в1д'емний. Пародоксальна на перший погляд ситуация, коли питома пров1Дн1сть мультишару змен-шуеться i3 зсЛльшенням товщини шару б1льш чистого металу, поясню-еться зб1лыяенням в:дносного числа електронхв, ЯК1 розсхюються на межах под1лу зразк1в. При dg ^d^ величина а (12) досягае MiHi-мума i, при подальшому зростанн1 в1дношення dg/d^, асимптотично прямуе до значения Oq^ при dg/d^ >> 1. Описаний м1н1мум обумовле-ний конкурентен межового розс1ювання, дом1нуючого в тонких шарах, i об'емного розс1ювання, яке визначае пров1дн1 властивост1 достатньо товстих шар1в металу. Рисунок 6 одержаний в результат! числового розрахунку за точною формулою (12) i 1люструе появу Mi-н1мума на залежност1 с (dg/dj) для мультишару в Mipy зб1льшення дифузност1 розс1ювання електрон1в при ix тунелюванн1 в сусд.дн1й шар зразка.

Рис.7 - Залежн1сть пров1дност1 а двошарово! пластини Ag/Ag, взнесено! до пров1дност1 ад шпвки Tisl ж товщини, в1д товщини верхнього шару dg [3].

У даному роздд.л1 також досл1джувалися коефШент теплопро-в1дност1, температурний коеф1щент опору (з урахуванням теплового розширення mapia) i термоелектричн! коеф1ц1енти двох - i бага-

тсшарових структур. Хоча поведшка перел1чених величин, як функидй в1дношення суспдгих шар1в 1 довжин в1льного праб!гу, багато в чему под1бна до повед1нки коефШента електропров1дност1, все ж !снуе ряд суттевих як1сних в1дм1нностей. Зокрема, роз-глякутий вице м1н!мум у розм1рн1й залежност! пров1дност1 а може бути суттево б1льш глибшим для температурного коеф1ц1ента опору /3=-Сс11.псг/с!Т) 1 складати до трет1 його об'емного значения. Варто також в1дм1тити _чутлив1сть термоелектричних коеф1ц1ент1в до енер-гетично! залежност1 часу релаксацИ носНв заряду.

У пятому розд1л1 проведено теоретичне досл!дження 1 обробка експериментальних даних для коеф1пдснта електропров1дност1 дво-шарових. пл!вок ср1бла з пол1кристал1чною структурою, одержаних конденсац1ею з лазерно! плазми.

Теоретичний розрахунок коефш!ента електропров1дност1 двоша-рових шпвок 1 анализ експериментальних даних було проведено в рамках модифхковано! модел1 Маяадаса 1 Шацкеса [11, в якн! врахована залежн1сть середньо! ширини кристал1т1в коеф1ц1ента в1дбиття електрон1в м1жкристал1тними межами в1д товишни шару. Одержан! точна Св рамках дано! модел1) ! асимптотпчна формули Сдля граничних значень ! для коефШента електро-

пров!дн1сть двошарово! пол1кристал!чно! пл1вки. Показано, що про-в!дност! суттево задежить в1д сп1вв1дношення товщин шар1в, в1д характеру взаемодП"елекТрон!в з зовншшми ! внутр!шн!ми межами, в1д сп1вв!дношення параметр1в ! сс^=(¿¿/ЦЖ^/а- ¡^))

Своно визначае основний механ1зм релаксац!'носПв заряду) ! стру-ктури двошарового зразка, яка визначаеться числовим значениям параметра- ар— - -. -

. У__висновках п1дсумован! основн! результата, одержан! в" робо-т£:, .

1., Пров!дн1сть мультишару, який м1стить феромагн1тн! прошарки, суттевим чином залежить в1д характеру взаемодП електрон1в з метками под1лу шар1в ! сп!вв1днощення паж товщинами магн1ткого ! нештатного шар!в. У випадку, коли рад1ус траекторП носПв заряду в магштному пол1 спонтанно! !ндукц1! В менший. н1ж товщина феромапитного шару, електропров!дн!сть мультишару чутлива до напряжу струму. При дрстатньр,великих значениях !мов1рност! ту-нелювання через межу под1лу, електропров!дн1сть, вим!рювана у на-прям1 перепешшкулярному вектору В, залежить в1д взаемно! ор1ен-тацН мапптних момент1в, ! значно зменшуеться при !х переход!

в1д антиферсмагн1тного до феромагнхтного впорядкування. Розгляну-tí траекторт ефекти напевно являються одн1ею з причин ан1зотро-nii опору мультишар1в

2. Взаемна дифуз1я ■ метал1в суттево впливае на пров1дн1сть двошарових пл!вок. При невеликому 4aci дифузшного в1дпалу, коли ха-рактернна вз.дстань в1д меж1 под1лу, на як1й зменшуеться концен-трац1я, значно менша товщини шархв, розм1рний ефект в двошарових пластинах визначаеться чистою С без домшкововЭ области. До'сл1д-жуючи залежнгсть ёлектропров1днсст1 двошаровоь, пластини, .вЛд ди-фузпшого в1дпалу можна з отриманих у робот1 формул знайти.коеф1-uíshth сб'емно! i зерномежово! дифузП.

3.У випадку, коли характерна вхдстань проникнення дифузЫного компонента сп1впадае Í3 товщиною inapiB, електропров1дн1сть двоша-póBoi пластини може бути описана з допомогою залезших в1д часу дифуз1йного в!дпалу ефективних довжин в1льного npo6iry hocíib заряду в1дносно 1х об'емних з1ткнень i параметр1в, як1 характери-зують взавмодхю електрон1в Í3 внутр1шньою i зовн1шн1ми межами. В цьому випадку пров1дн1сть двошарово! moho - i пол1кристал1чно! пластини виражаеться через середню по товщин1 шару концентрац1ю, a i! експериментальне визначення дозволяв знайти BiflnoBiflHi коеф1ц1енти дифузП.

4.Показано, що значения транспортних коеф1ц1ент1в для двошарово! i багатошарово! структури суттвво залежать в1д сп1вв1дношення м1ж товщинами cyciflHix шар1в dg/d^. Якщо dg/d^<<l то 1х значения пов-híctd визначаються характером взаемодИ електрон1в з межами псдьлу i не залежить в1д величини ®сщо ж dg/d^M, то значения кшетичних коеф1ц1ент1в визначаеться в1дношенням довжин в1льного npo6iry hocíib заряду в сус1дн1х шарах зразк1в.

5.Показано, що м1н1мум в залежност1 к1нетичних коеф1ц1ент1в nepi-одичних багатошарових систем i двошарових пластин в1д сп1вв1дно-шення товщин сус1дн1х mapiB Сякий спостер1гаеться в област1

^2^' °0Ум°влений конкурентен npoueciB розс1ювання електрон1в в об'et.fi металу i на межах псд1лу. 1снування вказаного м1н1мума пов'язано з тим. що при достатньо сильному розс1юванн1 на межах i при товвшнах uiapiB менше довжини в1льного npo6iry hocíib заряду, зб1льшення товщини б1льш чистого шару може призводлть не до зб1льшення питомо! електропров1дност1 зразка. а навпаки. до П зменшення внасл1Док зб1льшення в1дносного числа електрон1в, що розс1»ються на межах под1лу mapiB.

6.Пол1кристал1чн1сть структури шархв у двошарових пластинах обме-жуе довжину в1льного npadiry електрон1в вздовж мех подхлу i сут-тево впливае на значения коеф!ц1ента провхдност1 зразка. Поява до-даткового параметра разм1рностх довжини - характерного розмхру кристалхтхв призводить до залежност1 пров1дност1 двошарового зразка в1д спхвв!дношення Mix ними 1 товщинаш шар1в, а такох довхинов в1льного npodiry електрон!в. Немонотонна зм1на пров!дно-стх двошаровох полхкристал1чноi пластини обумовлена розс1сванням електрон1в на uexL подХлу.

СПИСОК ОПУБШКОВАНИХ ПРАЦЬ ЭДОБУВАЧА ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦН

1.Верченко В.И., Гришаев В.И., Дехтярук Л.В., Колесниченко D.А., Шермергор Т.Д. Проводимость двухслойных пленок серебра, полученных конденсацией из лазерной плазмы // ФММ - 1990 - Т.69, N4 -С. 102-108.

2.Дехтярук Л. В., Колесниченко ¡0. А. Влияние взаимной диффузии на электропроводность двухслойных металлических пластин // ФММ. 1993. - Т. 75, N5. - С. 21-30.

3. Дехтярук Л. В., Колесниченко Ю. А. Размерные кинетические эффекты в двухслойных пластинах // ФНТ. - 1993. - Т.19, N9 - С.1013-1020.

4. Kolesnichenko Yu.А., Dekhtyaruk L.V. Kinetic size effects in mettallic multilayers // Book of Abstracts Second International conference MPSL'96. - Sumy: SSU, 1996. - P.140.

5.Колесниченко Ю. A., Дехтярук Л. В. Влияние спонтанной нагниченно-сти на электропроводность металлических мультислоев на основе ферромагнетика // ФНТ. - 1997. - Т.23, N9 - С. 936-945.

6.Дехтярук Л. В., Колесниченко О. А. Температурный коэффициент сопротивления металлических мультислоев // ФММ. - 1997. - Т.84, N2 - С. 37-42.

7. Дехтярук Л. В., Колесн1ченко Ю. 0. Кшетичн! коеф!ц1енти метале-вих мультишар1в // УФЖ. - 1997. - Т.42, N9 - С.1094-1101.

СПИСОК Л1ТЕРАТУРИ, ЦИТ0ВАН0Г В АВТ0РЕФЕРАТ1

1.Mayadas A.F., Shatzkes М. Electrical - resistivity model for polycrystalline films: the case of arbitrary reflection at external surfaces //Phys.Rev. B: Cond. Matter. - 1970. - V. 1, N4. -P.1382-1389.

2.Волкова P. П., Палатник Л.С., Пугачев А.Т. Резистометрический метод исследования низкотемпературной зернограничной диффузии в

IS

двухслойных поликристаллических пленках // ФТТ. - 1982. - Т.24, N4. - С.1161-1165.

3.Schumacher D. , Stark D. Electrical conduction in thin double-layer metal films // Thin Solid Films. - 1984. - V.123, P.384-396.

Дехтярук Л. В. К1нетичн1 явища у багатошарових металевих структурах. - Рукопис.

Дисертац1я на здобуття наукового ступени кандидата ф1зико -математичних наук за спец1альн1стю 01.04.07 <Мзика твердого Т1ла. - Сумський державний ушверситет, Суш, 1998.

Дисертац1я присвячена теоретичному досл1дженню працёсЛв перенесения в пер1одичних металевих мультишарах i двошарових nniB-ках. Дослужена обумовлена траекторними ефектами ан!зотроп1я маг-н1тоопору магн!тних мультишар1в на ochobI феромагнетика. Передба-чено значне зменшення поперечно! вектору намагн1ченност1 електро-np0BiflH0CTi при переход! в1д антиферомагн!тного до феромапйтного впорядкування спонтанних магн1тних MOMeHTiB. Теоретично проанал1-зований вплив взаемно! дифузП на електропровiднiсть двошарових пластин як з монокристал1чною, так i з пол!кристал!чнон структурою uiapiB. Обгрунтована можлив!сть визначення коеф1ц1ента зерно-гранично! дифуз!! через вим1рввання коеф!ц1ента електропров1дно-ст1до i п1сля дифуз1йного в1дпалу. 0держан1 T04Hi i асимптотичн1 Спри великих i малих товщинах uiapiB) вирази для к1нетичних коеф1-ц1ент1в двошарово! пяхвки i мультишару як з монокристал1чноп, так i з пол1кристаллчнов структурою Сдля пров1дност1 двошарово! плас-тини). Вивчена !х залежн!сть в1д сп1вв1дношення товщин шар1в, довжин в1льного npodiry в них, а також параметрiB, як! характе-ризують взаемод1в HociiB заряду з межами под1лу. Пояснена природа немонотонно! залежност1 к1нетичних коеф1Ц1внт1в мультишару i двошарово! пластини в1д cпiввiднoшeння товщин uiapiB, яка обумовлена конкурентов об'емного i межового розс1ввання електрон1в про-

BiflHOCTi.

Ключов1_слова: процеси перенесения, мультишар, двошарова пл!вка, MaraiTOonip, кгнетичш кoeфiцieнти, дифуз1я в металах.

Дехтярук Л. В; Кинетические эффекты в многослойных металлических структурах. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученной степени кандидата физико -математических наук по специальности 01. 04. 07 - Физика твердого тела - Сумской государственный университет, Харьков, 1998.

Диссертация посвящена теоретическому исследованию процессов переноса в периодических металлических мультислоях и двухслойных пленках.. Исследована обусловленная траекторными эффектами анизотропия магнитосопротивления магнитных мультислоев на основе ферромагнетика. Предсказано значительное уменьшение поперечной вектору намагниченности электропроводности при переходе от антиферромагнитного к ферромагнитному упорядочению спонтанных магнитных моментов. Теоретически проанализирована влияние взаимной диффузии на электропроводность двухслойных пластин как с монокристаллической так и с поликристаллической структурой слоев. Обоснована возможность определения коэффициента зернограничной диффузии из измерений коэффициента электропроводности до и после диффузионного отжига. Получены точные и асимптотические Спри больших и малых толщинах слоев ) выражения для кинетических коэффициентов двухслойной пленки и мультислоя как с монокристаллической , так и с пояикристаллической структурой Сдля проводимости двухслойной пластины) Изучена их зависимость от соотношений толщин слоев, длин свободного пробега электронов в них, а также параметров, характеризующих взаимодействие носителей заряда с границами раздела слоев. Объяснена природа немонотонной зависимости кинетических коэффициентов мультислоя и двухслойной пластины от соотношения толщин слоев, обусловленная конкуренцией объемного и граничного рассеяния электронов проводимости.

Ключевце_слова: процессы переноса, мультислой, двухслойная пленка, магнитосопротивление, кинетические коэффициенты, диффузия в металлах.

Dekhtyaruk L.V. Kinetic effects in multilayers métal structures- - Manuscript.

Thesls for a candidate's degree by speciality 01.04.07 - solid state physics. - Sumy State Urriversity, Sumy, 1998.

The tesis is devoted to the theoretical studies of transfer processes in periodical metal doubly - layer and multilayers films. Caused by trajectory effects anysotropy of magnetoresistance of ferromagnetic based magnetic multilayers was investigated. The significant decrease of electric conductivity transverse to the vector of magnetization was predicted in the transition from the antiferromagnetic to ferromagnetic ordering of magnetic momenta. An influence of mutual diffusion on electric conductivity of two - layered plates was analized. The possibility of diffusion coefficient determination from the conductivity measurements before and after diffusive annealing was justified. Exact and asympthotic (for the cases of thick and thin layers) expressions for the kinetic coefficients were obtained. Their dependence on the relation between the layers thickness, free mean paths of electrons and the parameters characterizing interaction of charge carriers with the boundaries of layers separation was studied. It was shown that the minimum in the dependence of kinetic coefficients on the ratio between the layers' thickness is caused by the competition between the bulk and boundary scattering of electrons.

K§y_wQCds: transfer processes, multilayer, doubly - layer, magnetoresistance, kinetic coefficient, diffusion in metal.

CyMH, CyMjy "Pi3Q,ue<jTp", 3. , T. 100. 139Sp.