Наноразмерные структуры на основе сплавов кремния и германия с 3d-элементами группы железа, сформированные осаждением из лазерной плазмы тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

На правах рукописи

Гусев Сергей Николаевич

Наноразмерные структуры на основе сплавов кремния и германия с 3<1-элементами группы железа, сформированные осаждением из лазерной плазмы

01.04.07 - Физика конденсированного состояния

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

- 3 коя 2011

Нижний Новгород - 2011

4858947

Работа выполнена на кафедре электроники твердого тела физического факультета Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук, профессор

Демидов Евгений Сергеевич

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук Фраерман Андрей Александрович

кандидат физико-математических наук Трушин Сергей Александрович

Ведущая организация:

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова (физический факультет)

Защита состоится «16» ноября 2011 г. в 14 ч. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.166.01 при Нижегородском государственном университете им. Н.И. Лобачевского по адресу: 603950, г. Нижний Новгород, пр. Гагарина, д. 23, корп. 3, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского.

Автореферат разослан «14» октября 2011 г.

Отзывы направлять по адресу: 603950, г. Нижний Новгород, пр. Гагарина, д. 23, корп. 3.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.166.01,

доктор физико-математических наук, профессор

А.И. Машин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования

В настоящее время ведется интенсивный поиск и исследование новых полупроводниковых и полуметаллических ферромагнитных материалов с высокой степенью спиновой поляризации носителей заряда с целью их применения в устройствах спинтроники [1]. В отличие от устройств традиционной твердотельной электроники, в спинтронных устройствах используется спин носителей заряда, как дополнительная к их поступательному движению степень свободы и, таким образом, сочетаются преимущества ферромагнитных и полупроводниковых материалов. При этом важную роль играет совмещение технологии получения ферромагнетиков и полупроводников. Значительные усилия были направлены на исследование разбавленных магнитных полупроводников (РМП) на основе соединений III-V, кремния и германия в связи с возможностью их интеграции с традиционными полупроводниковыми материалами [2]. Однако основная проблема состоит в повышении их температуры Кюри для обеспечения работоспособности спинтронных устройств при комнатной температуре. Высокотемпературные РМП являются метастабильными материалами с аморфной или сильно разупорядоченной кристаллической структурой,. В литературе встречаются сведения об интересных свойствах РМП или бинарных сплавов германия с марганцем с наноразмерными включениями ферромагнитной фазы [3]. Интересной и многообещающей альтернативой РМП являются привлекающие все большее внимание полуметаллические ферромагнитные сплавы кремния и германия с 3d-элементами группы железа и, в частности, сплавы Гейслера (СГ) из-за возможности полной спиновой поляризации носителей заряда на уровне Ферми [4] и высокой температуры Кюри [5]. В магнитных туннельных переходах (МТП) с электродами из таких ферромагнетиков достигнуты большие величины туннельного магнетосопротивления [6, 7]. Вместе с тем в подавляющем большинстве исследований для синтеза РМП применялись молекулярно-лучевая эпитаксия и ионная имплантация, а формирование СГ осуществлялось преимущественно с использованием магнетронного распыления. Имеются лишь единичные сообщения о применении технологии импульсного лазерного осаждения для синтеза СГ, несмотря на то, что эта технология выгодно отличается простотой, универсальностью и высокой производительностью при нанесении наноразмерных слоев широкого спектра различных материалов [8]. Для исследования свойств слоев СГ часто применялся ограниченный комплекс методов исследования. Нередко о признаках ферромагнетизма судилось исключительно по данным измерений магнитно-полевой зависимости намагниченности. Имеются лишь единичные работы, в которых применялся метод ферромагнитного резонанса в сочетании с магнитотранспортными и магнитооптическими методами исследования. Настоящая работа посвящена изучению возможности применения технологии осаждения из лазерной плазмы для формирования наноразмерных слоев сплавов кремния и германия с 3<1-элементами группы железа, кремниевых и германиевых СГ и наноразмерных слоистых структур на их основе. Для исследования свойств новых материалов в работе применялся комплекс современных магнитно-резонансных, магнитооптических, магнитотранспортных, структурных и микрозондовых методов исследования.

Цель и основные задачи исследования

Цель диссертационной работы состоит в изучении возможности применения технологии осаждения из лазерной плазмы (ЛП) для формирования слоев сплавов кремния и германия с Зс1-элементами группы железа, содержащих наноразмерные включения ферромагнитных фаз, кремниевых и германиевых СГ и наноразмерных слоистых структур на их основе с применением комплекса современных магнитно-резонансных, магнитооптических, магнитотранспортных, структурных и микрозондовых методов исследования.

Для достижения данной цели решались следующие задачи:

1) исследование полученных осаждением из ЛП слоев РМП на основе германия, легированного марганцем, с наноразмерными включениями ферромагнитной фазы;

2) исследование полученных осаждением из ЛП слоев сплава кобальта с кремнием;

3) исследование полученных, как осаждением из ЛП, так ВЧ магнетронным распылением (MP) слоев кремниевых и германиевых СГ;

4) исследование возможности формирования МТП с электродами из синтезированных в работе ферромагнитных материалов.

Научная новизна работы

Научная новизна работы состоит в следующем.

1) Обнаружена аномальная угловая зависимость спектра ферромагнитного резонанса (ФМР) в синтезированных осаждением из ЛП при пониженной температуре (150 °С) слоях РМП Ge:(Mn, А1), связываемая с наноразмерными игольчатыми включениями ферромагнитной фазы Ge_,Mnv, ориентированными перпендикулярно к плоскости слоя.

2) Впервые показана возможность лазерного синтеза ферромагнитных слоев сплава CoSi с точкой Кюри выше комнатной температуры.

3) Показана возможность ферромагнетизма в слоях с элементным составом СГ не только на монокристаллических подложках арсенида галлия и кремния, но и подложках аморфного кварца.

4) Показано, что продольный транспорт тока в слоях Ge:(Mn, Al)/GaAs и CoSi/GaAs характеризуется существенной нелинейностью и гистерезисом при комнатной температуре и 77 К при сравнительно малых плотностях тока ~ 103-104 А/см2.

5) Обнаружена сложная структура спектра ФМР с акустической и оптическими резонансными модами в МТП Co2MnSi/MgO/Co2MnSi с безгистерезисным отрицательным магнетосопротивлением, обусловленная ферромагнитным обменным взаимодействием между магнитными электродами CoiMnSi и неоднородной структурой этих электродов.

Практическая значимость работы

Практическая значимость работы заключается в следующем.

1) Показано, что лазерный синтез РМП Ge:(Mn, А1) при пониженной температуре приводит к формированию твердого раствора марганца в германии и образованию ферромагнитной фазы Ge,Mnv. Эти эксперименты практически полезны в применении сочетания магнитно-резонансных, магнитооптических,

магнитотранспортных и микрозондовых измерений для выявления характера распределения ферромагнитных фаз.

2) Показана возможность лазерного синтеза ферромагнитных слоев сплава СоБ! с точкой Кюри выше комнатной температуры и сравнительно большой коэрцитивной силой.

3) Показано, что лазерная технология позволяет формировать туннельные структуры с электродами из новых ферромагнитных материалов.

4) Для разработки переключаемых собственным током наноразмерных структур представляют практический интерес слои Се:(Мп, А1)ЛЗаАз и Со$1'ОаАз, характеризующиеся существенной нелинейностью и гистерезисом в продольном переносе тока при комнатной температуре и 77 К при сравнительно малых плотностях тока ~ 103-104 А/см2.

5) Синтезированные МТП 1Ч/Со2Мп81А^О/Со:Мп5У51 с безгистерезисным мапнетосопротивлением при дальнейшей оптимизации их характеристик могут, быть перспективными для разработки приборов спинтроники, в частности, безгистерезисных датчиков магнитного поля. (

Основные положения, выносимые на защиту ,

На защиту выносятся следующие положения.

1) Аномальная угловая зависимость спектра ФМР слоев РМП Ое:(Мп, А1) толщиной 50 нм, осажденных на подложку арсенида галлия при пониженной температуре (150 °С) связана с наличием, кроме твердого раствора марганца в германии, игольчатых включений ферромагнитной фазы Ое*Мп,, ориентированных перпендикулярно плоскости пленки. Такой характер структуры подтверждается температурными измерениями ФМР, аномального эффекта Холла и магнитно-силовой микроскопией поперечного скола.

2) Силыюнеравновесная лазерная технология позволяет формировать ферромагнитные слои сплава СоЯ1 с точкой Кюри не ниже комнатной температуры, в то время как в объемных силицидах 3(1-переходных металлов лишь железо с кремнием образует высокотемпературные ферромагнитные сплавы. Такие слои могут быть сформированы на монокристаллических подложках, как из кремния, так и арсенида галлия.

3) Возможно формирование, как осаждением из ЛП, так и ВЧ МР наноразмерных слоев кремниевых и германиевых СГ Со2Мп!м, СогМпСе и БегС^ ■ на монокристаллических подложках арсенида галлия, кремния и подложках аморфного кварца с ярко выраженными ферромагнитными свойствами и температурой Кюри до 500 К. Ферромагнетизм слоев проявляется в их магнитно-резонансных, магнитотранспортных и магнитооптических свойствах. Оптимальной для получения наилучших магнитных свойств СГ СогМп81 является температура около 350 °С. Для слоев этого сплава достигнута величина продольного отрицательного магнетосопротивления ~ 1 % в магнитном поле с индукцией 0,7 Тл.

4) Лазерная технология применима для получения туннельно-прозрачных структур с диэлектрической прослойкой М§0 толщиной 2-8 нм и электродами из кремниевого

СГ Cc>2MnSi. В результате изучения поперечного транспорта тока в туннельных структурах с электродами из СГ CoiMnSi показано, что их вольтамперные характеристики нелинейные, нелинейность связана с дискретным туннелированием сквозь диэлектрик MgO с наноразмерными неоднородностями. Эти туннельные контакты характеризуются величиной магнетосопротивления около 2,5 % в магнитном поле с индукцией 0,38 Тл при комнатной температуре.

5) Продольный транспорт тока в слоях Ge:(Mn, Al)/GaAs и CoSi/GaAs характеризуется существенной нелинейностью и гистерезисом при комнатной температуре и 77 К при сравнительно малых плотностях тока ~ 103-104 А/см2.

6) Сложная структура спектра ФМР с акустической и оптическими резонансными модами в МТП Co2MnSi/MgO/Co2MnSi с гигантским магнетосопротивлением обусловлена ферромагнитным обменным взаимодействием между магнитными электродами CojMnSi и неоднородной структурой этих электродов.

Личный вклад автора

Автор внес определяющий вклад в проведение и обработку результатов магнитно-резонансных измерений, а также принимал непосредственное участие в проведении магнитооптических (совместно с к.ф.-м.н. М.В. Сапожниковым) и магнитотранспортных (совместно с С.А. Левчуком) измерений и обработке их результатов. Анализ и интерпретация результатов проводились совместно с научным руководителем. Магнитные структуры были получены к.ф.-м.н. В.В. Подольским, В.П. Лесниковым и Ю.А. Дудиным при участии автора. Микрозондовые измерения выполнены к.ф.-м.н. Б.А. Грибковым и к.ф.-м.н. Д.О. Филатовым. Рентгеноструктурный анализ проведен д.ф.-м.н. Ю.Н. Дроздовым, элементный анализ - к.ф.-м.н. М.Н. Дроздовым, анализ химического состава - к.ф.-м.н. Д.Е. Николичевым.

Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (гранты 05-02-17362 и 08-02-01222а), Международного научно-технического центра (грант G-1335), Министерства образования и науки Российской Федерации (проекты № 2.1.1/2833 и № 2.1.1/12029 АВЦП «Развитие научного потенциала высшей школы» (тема НИЧ ННГУ Н-062-0), проект №02.740.11.0672 ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (тема НИЧ ННГУ Н-263-9)).

Апробация работы

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях: XI/XII/XIII/XIV/XV Международный симпозиум «Нанофизика и наноэлектроника» (Нижний Новгород, 10-14 марта 2007 г./10-14 марта 2008 г./16-20 марта 2009 г./15-19 марта 2010 г./14-18 марта 2011 г.); Euro-Asian Symposium "Magnetism on a Nanoscale", EASTMAG-2007 (Kazan, August 23-26, 2007); International Conference "Spin Electronics: Novel Phenomenon and Materials", "Spin Electronics 07" (Tbilisi, Georgia, October 22-24, 2007); Moscow International Symposium on Magnetism "MISM-2008"/"MISM-20H" (Moscow, June 20-25, 2008/Moscow, August 21-25, 2011); V/VI/VII Международная конференция и IV/V/VI Школа молодых ученых и специалистов по актуальным проблемам физики, материаловедения, технологии и диагностики кремния, нанометровых структур и

приборов на его основе «КРЕМНИЙ-2008»/«КРЕМНИЙ-2009»/«КРЕМНИЙ-2010» (Черноголовка, 1-4 июля 2008 г./Новосибирск, 7-10 июля 2009 г./Нижний Новгород, 6-9 июля 2010 г.); 7-я Всероссийская молодежная научная школа «Материалы нано-, микро-, оптоэлектроники и волоконной оптики: физические свойства и применение» (Саранск, 7-10 октября 2008 г.); II/III Всероссийская конференция «Физические и физико-химические основы ионной имплантации» (Казань, 28-31 октября 2008 г./Нижний Новгород, 26-29 октября 2010 г.); 14-я/15-я Нижегородская сессия молодых ученых (естественнонаучные дисциплины) (Нижний Новгород, 19-23 апреля 2009 г./19-23 апреля 2010 г.); XXI Международная конференция «Новое в магнетизме и магнитных материалах», НМММ XXI (Москва, 28 июня - 4 июля 2009 г.); IV Украинская научная конференция по физике полупроводников, УНКФП-4 (Запорожье, Украина, 15-19 сентября 2009 г.); II Международный, междисциплинарный симпозиум «Среды со структурным и магнитным упорядочением», MULTIFERROICS-2 (Ростов-на-Дону-Лоо, 23-28 сентября 2009 г.); Workshop on Nanomagnetism, Spin-Electronics and Quantum Optics, NSEQO 2009 (Rio de Janeiro, Brazil, November 11-13, 2009).

Публикации .

По теме диссертации опубликовано 33 печатные работы, в том числе 5 статей [А1-А$] в ведущих рецензируемых научных журналах и 28 публикаций [А6-АЗЗ] в материалах международных, всероссийских и региональных конференций.

Объем и структура диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка цитируемой литературы и приложения. Объем диссертации составляет 145 страниц, содержащих 94 рисунка и 4 таблицы. Список цитируемой литературы содержит 139 наименований. '

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во Введении обоснована актуальность темы, сформулирована цель и поставлены основные задачи диссертационного исследования, показана научная новизна и практическая значимость работы, представлены основные положения, выносимые на защиту, приведены сведения о личном вкладе автора, апробации работы, публикациях, объеме и структуре диссертации.

Первая глава представляет собой обзор литературы по теме диссертационного исследования. В разделе 1.1 кратко раскрыто содержание главы. В разделе 1.2 приведены общие сведения о явлении ФМР, рассмотрены особенности ФМР в многослойных структурах ферромагнетик/немагнитный материал/ферромагнетик, как с непрерывными,'так и с прерывистыми ферромагнитными слоями. В разделе 1.3 приведены общие сведения о МОЭК и его классификация. Разделы 1.4 и 1.5 посвящены анализу применения методов ФМР и МОЭК для исследования бинарных сплавов (в частности сплавов германия с марганцем) и СГ. В заключение в разделе 1.6 представлены выводы из обзора литературы, на основе которых сформулированы цель и задачи исследования.

Вторая глава посвящена методике получения и исследования свойств магнитных структур. В разделе 2.1 описана методика получения изучавшихся в работе структур.

Формирование как однослойных, так и многослойных структур, осуществлялось методами осаждения из ЛП в вакууме и ВЧ MP. Лазерный синтез слоев проводился в вакууме (~ 1(Г6 торр) на второй и третьей гармониках излучения твердотельного импульсного лазера на АИГ:№ Solar LS LQ 529А. Длительность импульсов составляла 12 не, частота следования импульсов - 10 Гц. Формирование слоев методом MP производилось с использованием магнетронной распылительной системы на базе универсального вакуумного поста ВУП-5 в ВЧ режиме с частотой 13,56 МГц и удельной мощностью плазмы до 2 Вт/см2 в разреженной (~ 10" торр) атмосфере высокочистого аргона. Сильнонеравновесный метод осаждения из ЛП использовался для получения слоев метастабильных РМП и бинарных сплавов элементарных полупроводников с Зс1-элементами группы железа. Для синтеза слоев термодинамически стабильных СГ применялись оба метода. Осаждение слоев производилось на монокристаллические подложки Si(100), Si(lll), GaAs(lOO) и аморфные подложки плавленого кварца при температуре Tg = 20-500 °С.

Формирование структур МТП осуществлялось с применением обоих методов. Получение структур МТП методом осаждения из ЛП производилось с формированием диэлектрического слоя оксида магния (MgO) толщиной 2-8 нм путем осаждения на нижний слой СГ при температуре Tg = 150 °С тонкого металлического слоя магния с последующим его окислением в атмосфере кислорода при температуре Тох = 300 °С. В магнетронном варианте формирование структур осуществлялось в едином технологическом цикле при температуре Tg = 20-350 °С с осаждением диэлектрического слоя оксида магния из стехиометрической мишени. Для исследования поперечного транспорта тока в структурах МТП на поверхность верхнего слоя СГ осаждением из ЛП при температуре Tg = 150-350 °С сквозь маску наносились круглые контакты из платины диаметром 100 и 300 мкм и толщиной 20-30 нм с последующим формированием мезаструктур путем травления в плавиковой или соляной кислоте.

В разделе 2.2 описан комплекс методов исследования магнитных структур, включающий в себя магнитно-резонансные, магнитооптические, магнитотранспортные, транспортные и микрозондовые измерения, а также рентгеноструктурный анализ, послойный элементный анализ и анализ химического состава. Магнитно-резонансные измерения проводились на ЭПР-спектрометре Bruker ЕМХ Plus в Х-диапазоне (9,8 ГГц) в интервале значений индукции магнитного поля до 1,5 Тл и температуры 77-500 К. Магнитооптические измерения проводились в меридиональной геометрии МОЭК на длине волны лазерного излучения 0,63 мкм в интервале значений индукции магнитного поля до 0,3 Тл при комнатной температуре. Магнитотранспортные измерения проводились в интервале значений индукции магнитного поля до 0,75 Тл при 77 К и комнатной температуре с использованием автоматизированной измерительной системы, разработанной и сконструированной при непосредственном участии автора. Транспортные измерения проводились при 77 К и комнатной температуре с использованием прецизионного анализатора Agilent Technologies В1500А Semiconductor Device Analyzer. Исследование морфологии поверхности и латерального распределения намагниченности проводилось соответственно методами атомно-силовой микроскопии (АСМ) и магнитно-силовой микроскопии (МСМ) в ИФМ РАН и НОЦ ФТНС ННГУ с использованием сканирующих зондовых микроскопов NT-MDT Solver PRO и Solver HV. Рентгеноструктурный анализ проводился в ИФМ РАН с использованием рентгеновского дифрактометра ДРОН-4.

Послойный элементный анализ проводился в ИФМ РАН методом вторично-ионной масс-спектрометрии (ВИМС) с использованием времяпролетного масс-спектрометра IONTOF TOF.SIMS 5-100. Измерение глубины кратера травления производилось на оптическом интерферометре Talysurf CCI 2000 (чувствительность по высоте 0,2 нм). Анализ химического состава проводился в НОЦ ФТНС ННГУ методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС) на комплексе Omicron Multiprobe RM.

Третья глава посвящена изучению свойств наноразмерных слоев сплавов кремния и германия с Зё-металлами, а также кремниевых и германиевых СГ, полученных осаждением из ЛП и MP. Вводный раздел 3.1 отражает содержание главы.

В разделе 3.2 рассмотрены свойства слоев РМП Ge:(Mn, Al) толщиной 110 нм, полученных на подложках GaAs(lOO) и Si(100) осаждением из ЛП при температуре Tg = 150 °С. Было обнаружено, что слои Ge:(Mn, Al) с содержанием марганца и алюминия 10 ат. % характеризуются аномальной угловой зависимостью спектра ФМР при комнатной температуре. Температурное изменение спектров ФМР в перпендикулярной и параллельной геометрии (рисунок 1) свидетельствовало о неоднородном распределении магнитных свойств внутри слоев: при температуре ниже 212 К имела место нормальная, характерная для плоского ферромагнетика, а выше 230 К - аномальная анизотропия спектра ФМР.

|_—I—I—1—,—1-1—,—1—.—I—.—1—.—I—J 5 —■—1———1—■—1—'—1——1—'—1——1

0,0 0,2 0,4 0,в 0,8 1,0 1,2 1,4 1.6 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6,

М0Н, Тл цаН, Тл

Рисунок 1 - Температурная зависимость спектра ФМР в перпендикулярной (вн = 0°) (слева) и параллельной (0// = 9О°) (справа) геометрии для слоя Ge:(Mn, Al)/GaAs(100) толщиной 110 нм, осажденного из ЛП при Tg= 150 °С (вн - угол между направлением постоянного магнитного поля и нормалью к плоскости слоя)

Предполагалось, что аномальная угловая зависимость спектра ФМР обусловлена поперечной магнитной анизотропией, связанной с наличием в слое Ge:(Mn, А1) иглообразных областей с повышенной намагниченностью, ориентированных перпендикулярно плоскости слоя. Показано, что спектр ФМР при комнатной температуре может быть описан моделью цилиндрического (игловидного) ферромагнетика. Существование поперечной магнитной анизотропии в слоях Ge:(Mn, Al)/GaAs(100) подтверждалось данными АСМ и МСМ поперечного скола: изображение АСМ не обнаруживало резких скачков профиля на границе слой/подложка, тогда как картина МСМ отражала повышенную неоднородность намагниченности на этой границе. Слои Ge:(Mn, А1) характеризовались дырочной проводимостью. При комнатной температуре наблюдался (рисунок 2) нормальный

(линейный), а при 77 К - аномальный (гистерезисный) эффект Холла (АЭХ), свидетельствуя о проявлении низкотемпературной ферромагнитной фазы.

Сопоставление результатов измерений позволяет сделать вывод о том, что, выращенные при пониженной температуре слои Ое:(Мп, А1), представляют собой гетерофазную магнитную систему, образованную твердым раствором марганца и алюминия в германии (низкотемпературная фаза) и наноразмерными иглообразными включениями обогащенного марганцем сплава Ое,МПу (высокотемпературная фаза), ориентированными перпендикулярно

плоскости слоя.

В разделе 3.3 описаны впервые обнаруженные ферромагнитные свойства наноразмерных (толщиной 50 нм) слоев бинарного сплава Со^ (х = 0,96; у = 1,04), синтезированных осаждением из ЛП при Тг = 350 °С на монокристаллических подложках 81(100) и 81(111). При комнатной температуре и 77 К слои Со^/Б! характеризовались металлической дырочной проводимостью, гистерезисным АЭХ и отрицательным магнетосопротивлением (ОМС) величиной = 0,3 % в магнитном поле 0,75 Тл. Спектр ФМР слоев сплава Со^у при комнатной температуре существенно зависел от кристаллографической ориентации подложки. Слои Со^/Б^ЮО) проявляли аномальную анизотропию формы, свидетельствующую о существовании в них включений ферромагнитной фазы, тогда как слои Со^/в^Ш) обнаруживали классическую анизотропию формы однородного плоского ферромагнетика. Ферромагнетизм слоев Со,81/81(111) подтверждался гистерезисным характером меридионального МОЭК при комнатной температуре. Наблюдавшаяся сильная анизотропия МОЭК, вероятно, связана с существованием в плоскости слоя наноразмерных продольных неоднородностей, не проявляющихся на изображениях АСМ и МСМ.

На основе совокупности экспериментальных данных сделан вывод о том, что ферромагнетизм слоев Со,81^/81 обусловлен существованием в слое наноразмерных областей, в которых атомы кобальта находятся в высокоспиновом состоянии, хотя, несмотря на наименьшую термодинамическую стабильность в ряду Со, Сог81, Со51, Со81г [9], не исключается и наличие наноразмерных включений металлического кобальта, являющегося одним из наиболее высокотемпературных ферромагнетиков.

Раздел 3.4 посвящен сравнительному анализу свойств слоев СГ СозМп81 толщиной 30150 нм, полученных осаждением из ЛП и МР на монокристаллических подложках ОаАз(ЮО), 81(100) и аморфных подложках плавленого кварца при = 20-350 °С.

Рентгеноструктурный анализ показал в осажденных из ЛП слоях наличие кристаллической фазы Со2Мп81, проявление которой усиливалось после вакуумного термического отжига при Та = 560 °С, тогда как сформированные МР слои имели аморфную структуру. Анализ состава методом РФЭС подтвердил качественное соответствие

0,75 • 0,50 ■

0,25 ■

» °'00 "

-0.25 -

-0.50 -

-0,75 ■

.....

.«Sí

* Т-293К

• Т=77 К

-0,75 -0,50 -0,25 0.00 0.25 0,50 0.75 И0Н, Тл

Рисунок 2 - Зависимость холловского сопротивления Rxy от напряженности магнитного поля при 77 и 293 К для слоя Ge:(Mn, Al)/GaAs( 100) толщиной 110 нм, осажденного из ЛП при Tg = 150 °С

синтезированных слоев распыляемым мишеням в том и другом случае, но обнаружил высокое содержание кислорода.

Исследование морфологии поверхности методом АСМ показало, что шероховатость полученных осаждением из ЛП слоев не превышает 5 нм, а в случае сформированных МР слоев достигнута атомарная гладкость. При этом в обоих случаях не наблюдалось корреляции между рельефом поверхности и латеральным распределением намагниченности по данным МСМ.

Ферромагнитное поведение слоев СГ Со2Мп8МЗаА5(100), Со^МпЭ^ООО) и О^М^^КЬ, синтезированных как осаждением из ЛП, так и МР, проявилось при комнатной температуре в ФМР с характерной для плоского ферромагнетика анизотропией формы. Осажденные из ЛП слои СогМ^МЗаАв^ОО) обнаруживали признаки магнитной однородности. Температурная зависимость намагниченности слоев Со2Мп5г'СаА5( 100], рассчитанная из относительного положения линий ФМР в перпендикулярной' и параллельной геометрии, свидетельствовала о величине точки Кюри около 500 К. Осажденные из ЛП слои СогМпЗУЗЮг имели сильно неоднородную магнитную структуру, в отличие от полученных МР слоев, характеризующихся узкими резонансными линиями и большей величиной намагниченности. Вакуумный термический отжиг при Та = 560 °С осажденных из ЛП слоев в независимости от вида подложки приводил к нарушению' их магнитнои однородности и уменьшению намагниченности.

Ферромагнетизм слоев СГ Со2Мп$1/ОаА5(ЮО), СозМпЗ^КЮО) и СогМпЗ^Юг, полученных как осаждением из ЛП, так и МР, подтверждался наблюдением нелинейного и гистерезисного МОЭК при комнатной температуре. Независимо от метода получения слои СГ Со2Мп81/ОаА8(ЮО), СозМпБ^ЮО) и СогМпБ^Юг демонстрировали дырочную проводимость и характеризовались преимущественно безгистерезисным АЭХ и ОМС при комнатной температуре и 77 К. Величина ОМС осажденных из ЛП слоев СГ СогМпЗМЗаАэСЮО) и СогМпБ^ЮО) достигала к 0,1 %, а сформированных МР - ~ 1 % в магнитном поле 0,75 Тл при 77 К. Осажденные из ЛП слои СГ Со^МпЭ^Юг в аналогичных условиях, наоборот, проявляли большую (= 1 %) величину ОМС, чем полученные методом МР слои (= 0,2 %).

В разделе 3.5 рассмотрены свойства слоев СГ РегСгёМЗаА^ЮО) толщиной 50 нм, полученных осаждением из ЛП при Гг = 300 °С. В слоях СГ РегСгЗШаАзООО) наблюдалась высокая полуметаллическая дырочная проводимость и гистерезисный АЭХ как при 77 К, так и при комнатной температуре, но ОМС было неразличимым па фоне шумов. По данным ФМР при комнатной температуре слои проявляли классическую анизотропию формы, но имели сильно неоднородную магнитную и, вероятно, фазовую структуру. 1

В разделе 3.6 сформулированы основные выводы по главе.

В четвертой главе приведены результаты исследования наноразмерных слоистых структур на основе сплавов кремния и германия с Зс1-металлами. Во вводном разделе 4.1 подчеркнут интерес к переключаемым собственным током магнитным слоистым структурам и отражено содержание главы.

Раздел 4.2 посвящен исследованию продольного транспорта тока в осажденных из ЛП наноразмерных слоях РМП Ое:(Мп, А1)/СаА5( 100) и сплава Со51/СаА5(100) толщиной соответственно 110 и 40 нм. При комнатной температуре и сравнительно невысокой плотности тока

~ 103 А/см2 слои Се:(Мп, А1)/СаА5(100) проявляли существенную

нелинейность (~ 4 %) и гистерезис (~ 1 %) вольтамперной характеристики (ВАХ) при прямом и обратном ходе изменения тока. Понижение температуры до 77 К приводило к возрастанию удельного сопротивления слоев на 130-140%, связываемому с проявлением обменного взаимодействия между ионами марганца в твердом растворе марганца в германии. В меньшей степени наблюдалась нелинейность (= 2 %) и гистерезис (= 0,5 %) ВАХ. Вакуумный термический отжиг при Та = 400 °С приводил к возрастанию электропроводности слоев за счет перехода части ионов марганца из твердого раствора во включения второй фазы и, как следствие, роста подвижности носителей тока. Как и в случае неотожженных слоев, при комнатной температуре и плотности тока ~ 103 А/см2 имела место существенная нелинейность (= 2 %) и гистерезис 0,5 %) ВАХ при прямом и обратном ходе изменения тока. Охлаждение до 77 К приводило к небольшому (на 11-13%) возрастанию удельного сопротивления слоев. В меньшей степени проявились нелинейность (~ 1 %) и гистерезис (= 0,5 %) ВАХ.

По сравнению со слоями Ое:(Мп, А1)/СаА5(100) слои Со81/ОаА5(100) при комнатной температуре имели на порядок меньшее удельное сопротивление. При плотности тока до 5-104 А/см2 имела место существенная нелинейность (= 3 %) и гистерезис (~ 1 %) ВАХ при прямом и обратном ходе изменения тока, причем нелинейность имела нечетный вид и характеризовалась узкими пиками при = ± 6-103 А/см2 (рисунок 3 (слева)). Понижение температуры до 77 К приводило к незначительному (на 5-13%) уменьшению удельного сопротивления слоев, при этом ВАХ имела ассиметричную форму с доминирующей четной составляющей, нелинейность составляла = 12 %, а гистерезис проявлялся лишь в узких пиках при6-Ю3 А/см2 (рисунок 3 (справа)).

j, 10'MV J. 10* А/см'

Рисунок 3 - Зависимость относительного дифференциального сопротивления от плотности тока при 293 К (слева) и 77 К (справа) для слоя сплава CoSi/GaAs(100) толщиной 40 нм, осажденного из ЛП при Tg = 350 °С

В разделе 4.3 рассмотрены свойства полученных осаждением из ЛП трехслойных туннельных структур Co2MnSi/MgO/Co2MnSi/GaAs(100) и Co2MnSi/MgO/Co2MnSi/Si(100) с технологической толщиной электродов 20-50 нм и диэлектрической прослойки 2-16 нм. По данным ФМР при комнатной температуре в структурах с толщиной диэлектрического слоя 2 нм наблюдалось проявление ферромагнитного межслойного обменного взаимодействия (MOB) [10,11]. Увеличение толщины оксидного слоя приводило к ослаблению MOB. Изучение поперечного транспорта тока выявило характерные признаки туннелирования

носителей тока сквозь диэлектрический барьер. Наблюдавшаяся нелинейность и асимметрия ВАХ, вероятно, обусловлена дискретным туннелированием [12] носителей тока сквозь наноразмерные гранулы металлического магния, присутствие которых в слое оксида магния связано с неполным его окислением. При комнатной температуре структуры характеризовались величиной магнетосопротивления = 2,5 % в магнитном поле 0,38 Тл.

В разделе 4.4 описаны свойства аналогичных, но сформированных МР, трехслойных структур. В экспериментах по ФМР при комнатной температуре, как и в случае полученных осаждением из ЛП структур, было обнаружено проявление ферромагнитного MOB [10, И]. Структуры C02MnSi (20 hm)/MgO (2-8 nviyCoiMnSi (20 hm)/Sî(100) характеризовались бимодальным распределением MOB. С ростом толщины диэлектрической прослойки наблюдалась эволюция акустической и оптических линий спектра, свидетельствующая об ослаблении MOB (рисунок 4).

Рисунок 4 - Спектр ФМР в перпендикулярной (вн = 0°) (слева) и параллельной (б?я=90°) (справа) геометрии при 293 К для трехслойных структур СогМпБ! (20 нм)/М§0 (с1, ни)/ СогМпБ! (20 нм)/81(100) с различными толщинами диэлектрического слоя г/, (0ц - угол между направлением постоянного магнитного поля и нормалью к плоскости слоя). Вертикальными стрелками показано положение оптических линий

Ферромагнетизм слоев СГ в структурах СогМг^ (20 нм)/М§0 (2-8 нм)/С02Мп81 (20 нм)/ 81(100) подтверждался нелинейным гистерезисным МОЭК при комнатной температуре. Послойный элементный анализ этих структур методом ВИМС показал, что истинный профиль распределения химических элементов по глубине существенно отличается от задававшегося в процессе формирования структур: реальные толщины слоев СГ и диэлектрической прослойки меньше технологических, имеет место сильная асимметрия состава слоев СГ. Кроме того, наблюдалось повышенное содержание кислорода в слоях.

Как и для осажденных из ЛП структур, имела место нелинейность ВАХ, вероятно, обусловленная вкладом в общий туннельный ток дискретного туннелирования [12] сквозь наноразмерные гранулы металлического магния или компонентов СГ в оксидном слое, присутствие которых связано с размытием границы между слоями СГ и диэлектрической прослойкой, но асимметрии ВАХ не наблюдалось. При комнатной температуре структуры характеризовались безгистерезисным ОМС величиной до 1,5% в магнитном поле 0,3 Тл, которое было максимальным при параллельной и резко спадало до нуля при перпендикулярной ориентации магнитного поля к плоскости структуры.

Предполагалось, что бимодальное распределение MOB в структурах Co^MnSi (20 HM)/MgO (2-8 HMyCoiMnSi (20 HM)/Si(100) является следствием магнитной неоднородности электродов и обусловлено суперпозицией вкладов в MOB преимущественно от областей двух типов:

1) с высоким значением намагниченности в верхнем или нижнем слое СГ;

2) с высоким значением намагниченности и в верхнем и в нижнем слое СГ.

Наблюдалась (рисунок 5) немонотонная зависимость постоянной MOB от толщины диэлектрической прослойки, качественно согласующаяся с теорией [13, 14], в рамках которой ферромагнитный характер MOB может быть обусловлен двойным антиферромагнитным сверхобменом через магнитные гранулы в оксидном слое. Однако, вследствие флуктуаций толщины диэлектрического слоя не исключается существование между электродами структуры узких перемычек из ферромагнитного материала,

обеспечивающих между ними слабую ферромагнитную связь.

В разделе 4.5 сформулированы основные выводы по главе.

В Заключении сформулированы основные результаты диссертационной работы и выводы.

В Приложении приведено аналитическое выражение для мнимой части магнитной восприимчивости, использовавшееся для численного моделирования спектров ФМР трехслойных структур.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ

1) Обнаружена аномальная угловая зависимость спектра ФМР слоев РМП Ge:(Mn, Al)/GaAs толщиной 50 нм, полученных осаждением из ЛП при температуре

= 150 °С. Совокупность результатов измерений температурной зависимости ФМР, АЭХ, АСМ и МСМ свидетельствует о двойственной природе ферромагнетизма слоев Ge:(Mn, AI), обусловленного твердым раствором марганца в германии и игольчатыми включениями фазы Ge^Mty, ориентированными перпендикулярно плоскости слоя Ge:(Mn, AI).

2) Впервые обнаружен высокотемпературный ферромагнетизм с точкой Кюри выше комнатной температуры и высокой коэрцитивной силой в осажденных из ЛП на подложки из монокристаллического кремния наноразмерных слоях сплава CoSi, не являющегося ферромагнитным при обычном формировании объемного сплава кобальта и кремния. Ферромагнетизм слоев CoSi проявился при 77 К и комнатной температуре в ФМР, гистерезисных АЭХ и МОЭК.

Рисунок 5 - Зависимости постоянной MOB в структурах CoiMnSi (20 hm)/MgO (d, нм)/ Co2MnSi (20 hm)/Si(100) от толщины d, диэлектрического слоя, рассчитанной с использованием численного моделирования спектров ФМР

3) Осаждением из ЛП, как на монокристаллических подложках из кремния и арсеннда галлия, так и на аморфных подложках из плавленого кварца при температуре Tg = 20350 °С получены слои СГ Co2MnSi с точкой Кюри выше 500 К. Наблюдался ярко выраженный спектр ФМР с узкими резонансными линиями и сильной анизотропией, характерной для плоского ферромагнетика, гистерезисный МОЭК при комнатной температуре, гистерезисный АЭХ при 77 К и комнатной температуре. Проявление ферромагнетизма слоев не критично к атомной упорядоченности и отклонению от стехиометрии. Аналогичные результаты получены для СГ Co2MnGe и Fe2CrSi с точкой Кюри выше комнатной температуры.

4) Наибольшая величина ОМС ~ 1 % в магнитном поле 0,75 Тл достигнута в случае слоев СГ Co2MnSi, осажденных методом МР на подложки из кремния или арсенида галлия. Магнетосопротивление слоев СГ Co2MnSi, полученных осаждением из ЛП, было на порядок меньше, несмотря на то, что слои, осажденные МР, отличались повышенным содержанием кислорода.

5) В продольном транспорте тока слоев РМП Ge:(Mn, Al)/GaAs и кремниевого сплава CoSi/GaAs обнаружена существенная нелинейность и гистерезис, как при комнатной температуре, так и при 77 К для сравнительно малых плотностей тока 103-104 А/смг. В случае Ge:(Mn, Al)/GaAs при 77 К нелинейность ВАХ составляла = 2 %, гистерезис - ~ 1 %, а ВАХ CoSi/GaAs показали нелинейность 10-20 %, гистерезис ~ 5 %. Такие структуры представляют практический интерес для разработки переключаемых собственным током ячеек магниторезистивной памяти.

6) Показана возможность получения методом осаждения из ЛП туннельных структур с наноразмерной диэлектрической прослойкой из оксида магния толщиной 2-8 нм и электродами из кремниевого СГ Co2MnSi. Туннельные контакты на основе этих структур обладают нелинейными ВАХ. Нелинейность связана с дискретным туннелированием сквозь диэлектрический слой MgO с наноразмерными неоднородностями. Туннельные контакты при комнатной температуре характеризуются магнетосопротивлением около 2,5 % в магнитном поле до 0,4 Тл.

7) Методом МР синтезированы туннельные структуры с диэлектрической прослойкой из оксида магния толщиной 3-11 нм и электродами из кремниевого СГ Co2MnSi, характеризующиеся ОМС ~ 1,5 % в магнитном поле до 0,4 Тл. В этих структурах с применением техники ФМР обнаружено ферромагнитное MOB того же порядка величины, что и в аналогичных структурах с металлической прослойкой. Численное моделирование спектров ФМР показало, что величина MOB немонотонно меняется с ростом толщины слоя MgO, как и предсказывают известные теории сверхобмена в магнитных туннельных структурах, а его положительный знак может быть связан с наличием магнитных гранул в диэлектрическом слое. Другой причиной такого характера MOB может быть существование тонких ферромагнитных перемычек в слое MgO, обеспечивающих слабую ферромагнитную связь между электродами. Вместе с тем численное моделирование показало, что простые оценки величины MOB по интервалу между оптическими и акустической линиями могут дать ошибку до порядка величины.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в ведущих рецензируемых научных журналах

А1 Ферромагнетики на основе алмазоподобных полупроводников GaSb, InSb, Ge и Si, пересыщенных примесями марганца или железа при осаждении из лазерной плазмы / Е.С. Демидов, В.В. Подольский, В.П. Лесников, М.В. Сапожников, Д.М. Дружное, С.Н. Гусев, Б.А. Грибков, Д.О. Филатов, Ю.С. Степанова, С.А. Левчук // ЖЭТФ. 2008. Т. 133. В. 1.С. 1-8;

А2 High-temperature ferromagnetism in laser-deposited layers of silicon and germanium doped with manganese or iron impurities / E.S. Demidov, B.A. Aronzon, S.N. Gusev, V.V. Karzanov, A.S. Lagutin, V.P. Lesnikov, S.A. Levchuk, S.N. Nikolaev, N.S. Perov, V.V. Podolskii, V.V. Rylkov, M.V. Sapozhnikov, A.V. Lashkul // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2009. Vol. 321. No. 7. PP. 690-694;

A3 Аномальный ферромагнитный резонанс в осажденных из лазерной плазмы слоях германия, легированного марганцем и алюминием / Е.С. Демидов, В.В. Подольский, В.П. Лесников, С.А. Левчук, С.Н. Гусев, В.В. Карзанов, Д.О. Филатов // Письма в ЖЭТФ. 2009. Т. 90. В. 12. С. 852-855;

А4 Наноразмерные слои ферромагнитных сплавов кремния и марганца, полученные осаждением из лазерной плазмы / В.В. Подольский, В.П. Лесников, Е.С. Демидов, Д.Е. Николичев, В.Г. Бешенков, С.Н. Гусев, С.Ю. Зубков, С.А. Левчук, М.В. Сапожников // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2010. № 5. С. 10-17;

А5 Наноразмерные слои осажденных из лазерной плазмы ферромагнитных полупроводников и сплавов Гейслера на основе кремния и германия / Е.С. Демидов, В.В. Подольский, Б.А. Аронзон, В.В. Рыльков, В.П. Лесников,

B.В. Карзанов, М.В. Сапожников, С.Н. Гусев, С.А. Левчук // Известия РАН. Серия физическая. 2010. Т. 74. №. 10. С. 1450-1452;

Публикации в материалах международных, всероссийских и региональных

конференций

А6 Ферромагнетики на основе алмазоподобных полупроводников GaSb, InSb, Ge и Si, пересыщенных примесями марганца или железа при осаждении из лазерной плазмы / Е.С. Демидов, В.В. Подольский, В.П. Лесников, М.В. Сапожников, Д.М. Дружнов,

C.Н. Гусев, Б.А. Грибков, Д.О. Филатов, Ю.С. Степанова, С.А. Левчук // Труды XI международного симпозиума «Нанофизика и наноэлектроника» (Нижний Новгород, 10-14 марта 2007 г.). Нижний Новгород: ИФМ РАН. 2007. Т. 1. С. 150153;

А7 High temperature ferromagnetism in laser deposited layers of silicon and germanium doped by manganese or iron impurities / E.S. Demidov, V.P. Lesnikov, V.V. Podolskii,

D.M. Druzhnov, S.N. Gusev, S.A. Levchuk, M.V. Sapozhnikov // Abstract book of ESTMAG 2007 "Magnetism on nanoscale" (Kazan, August 23-26, 2007). 2007. P. 118;

A8 Ферромагнетизм осажденных из лазерной плазмы легированных марганцем слоев кремния и германия / Е.С. Демидов, В.П. Лесников, В.В. Подольский,

Д.М. Дружнов, С.Н. Гусев, С.А. Левчук, М.В. Сапожников // Тезисы докладов IX международной конференции «Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы» (Ульяновск, 24-30 сентября 2007 г.). 2007. С. 153;

А9 New diluted ferromagnetics on the basis of diamondlike semiconductors GaSb, InSb, InAs, Ge and Si, supersaturated by manganese or iron impurityes at laser epitaxy / V.V. Podolskii, Yu.A. Danilov, B.N. Zvonkov, E.S. Demidov, V.P. Lesnikov, O.V. Vikhrova M.V. Sapozhnikov, V.V. Karzanov, D.M. Druzhnov, S.N. Gusev, S.A. Levchuk // Abstracts of the international conference "Spin electronics: novel phenomenon and materials", "Spin electronics 07" (Tbilisi, Georgia, October 22-24, 2007). 2007. PP. 16-17;

A10 Наноразмерные ферромагнитные слои Si и Ge, легированные примесями марганца или железа при осаждении из лазерной плазмы / Е.С. Демидов, В.В. ПодольскиГК

B.П. Лесников, М.В. Сапожников, Б.А. Грибков, Д.М. Дружнов, С.Н. Гусев,

C.А. Левчук // Труды XII международного симпозиума «Нанофизика и наноэлектроника» (Нижний Новгород, 10-14 марта 2008 г.). Нижний Новгород: ИФМ РАН. 2008. Т. 2. С. 263-264;

А11 Nanosized laser deposited layers of high temperature ferromagnetics based on silicon and germanium doped by manganese or iron impurities / E.S. Demidov, V.V. Podolskii, V.P. Lesnikov, M.V. Sapozhnikov, V.V. Karzanov, B.A. Gribkov, D.M. Druzhnov, S.N. Gusev, S.A. Levchuk // Abstracts MISM-2008 (Moscow, June 20-25, 2008). 2008. P. 192;

A12 Наноразмерные слои разбавленных ферромагнитных полупроводников на основе легированных марганцем Si и Ge, полученные осаждением из лазерной плазмы / С.А. Левчук, В.В. Подольский, Е.С. Демидов, В.П. Лесников, С.Н. Гусев // Тезисы докладов V международной конференции и IV школы молодых ученых и специалистов по актуальным проблемам физики, материаловедения, технологии и диагностики кремния, нанометровых структур и приборов на его основе «КРЕМНИЙ-2008» (Черноголовка, 1-4 июля 2008 г.). 2008. С. 160;

А13 Лазерный синтез высокотемпературных полупроводников на основе Ge и Si, легированных переходными элементами группы железа / Е.С. Демидов,

B.В. Подольский, В.П. Лесников, В.В. Карзанов, М.В. Сапожников, С.Н. Гусев,

C.А. Левчук, Б.А. Грибков // Тезисы докладов X международной конференции «Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы» (Ульяновск, 4-11 октября 2008 г.). 2008. С. 136;

А14 Наноразмерные слои разбавленных ферромагнитных полупроводников на основе легированных марганцем и железом Si, полученные осаждением из лазерной плазмы / В.В. Подольский, Е.С. Демидов, В.П. Лесников, С.А. Левчук, С.Н. Гусев // Тезисы докладов 7-й всероссийской молодежной научной школы «Материалы нано-, микро-, оптоэлектроники и волоконной оптики: физические свойства и применение» (Саранск, 7-10 октября 2008 г.). 2008. С. 144-145;

А15 Ферромагнитный резонанс и эффект Керра в полученных лазерным осаждением наноразмерных слоях разбавленных магнитных полупроводников на основе германия и кремния, легированных марганцем / С.Н. Гусев, Е.С. Демидов, В.В. Подольский, В.П. Лесников, С.А. Левчук // Тезисы докладов 7-й

всероссийской молодежной научной школы «Материалы нано-, микро-, оптоэлектроники и волоконной оптики: физические свойства и применение» (Саранск, 7-10 октября 2008 г.). 2008. С. 143-144;

А16 Высокотемпературные магнитные полупроводники на основе соединений А3В5, Ge и Si с примесями группы железа / Е.С. Демидов, В.В. Подольский, В.П. Лесников,

B.В. Карзанов, М.В. Сапожников, С.Н. Гусев, С.А. Левчук, Б.А. Грибков // Тезисы докладов II всероссийской конференции «Физические и физико-химические основы ионной имплантации» (Казань, 28-31 октября 2008 г.). Нижний Новгород: ННГУ им. Н.И. Лобачевского. 2008. С. 33-34;

А17 Наноразмерные слои ферромагнитных дискретных сплавов кремния и марганца, полученные осаждением из лазерной плазмы / В.В. Подольский, В.П. Лесников, Е.С. Демидов, Д.Е. Николичев, С.Ю. Зубков, В.Г. Бешенков, М.В. Сапожников,

C.Н. Гусев, С.А. Левчук // Труды XIII международного симпозиума «Нанофизика и наноэлекгроника» (Нижний Новгород, 16-20 марта 2009 г.). Нижний Новгород: ИФМ РАН. 2009. Т. 2. С. 500-501;

А18 Осажденные из лазерной плазмы наноразмерные слои ферромагнитных полупроводников и сплавов Гейслера на основе кремния, германия и 3<1-металлов Cr, Mn, Fe и Со / Е.С. Демидов, В.В. Подольский, В.П. Лесников, М.В. Сапожников, Б.А. Грибков, Д.О. Филатов, С.Н. Гусев, С.А. Левчук // Труды XIII международного симпозиума «Нанофизика и наноэлектроника» (Нижний Новгород, 16-20 марта 2009 г.). Нижний Новгород: ИФМ РАН. 2009. Т. 1. С. 88-89;

А19 Магнитнорезонансные и магнитооптические свойства полученных лазерным осаждением наноразмерных слоев разбавленных магнитных полупроводников и сплавов Гейслера на основе кремния, кобальта и марганца / С.Н. Гусев, С.А. Левчук, Е.С. Демидов, В.В. Подольский, В.П. Лесников // Тезисы докладов 14-й Нижегородской сессии молодых ученых (естественнонаучные дисциплины) (Нижний Новгород, 19-23 апреля 2009 г.). 2009. С. 6-7;

А20 Магнитотранспортные свойства полученных лазерным осаждением наноразмерных слоев разбавленных магнитных полупроводников и сплавов Гейслера на основе кремния, кобальта и марганца / С.А. Левчук, С.Н. Гусев, Е.С. Демидов,

B.В. Подольский, В.П. Лесников II Тезисы докладов 14-й Нижегородской сессии молодых ученых (естественнонаучные дисциплины) (Нижний Новгород, 19-23 апреля 2009 г.). 2009. С. 10-11;

А21 Ферромагнитные полупроводники и сплавы Гейслера на основе кремния, германия и Зс1-металлов Cr, Mn, Fe и Со, синтезированные осаждением из лазерной плазмы / Е.С. Демидов, В.В. Подольский, В.П. Лесников, В.В. Карзанов, М.В. Сапожников,

C.Н. Гусев, С.А. Левчук // Тезисы докладов XI международной конференции «Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы» (Ульяновск, 25-30 мая 2009 г.). 2009. С. 319;

А22 Наноразмерные слои осажденных из лазерной плазмы ферромагнитных полупроводников и сплавов Гейслера на основе кремния и германия / Е.С. Демидов, В.В. Подольский, Б.А. Аронзон, В.В. Рыльков, В.П. Лесников, В.В. Карзанов, М.В. Сапожников, С.Н. Гусев, С.А. Левчук // Сборник трудов XXI

международной конференции «Новое в магнетизме и магнитных материалах» (НМММ XXI) (Москва, 28 июня - 4 июля 2009 г.). 2009. С. 442-444;

А23 Получение осаждением из лазерной плазмы наноразмерных слоев разбавленных магнитных полупроводников и сплавов Гейслера на основе кремния / Е.С. Демидов, В.В. Подольский, В.П. Лесников, С.А. Левчук, С.Н. Гусев, В.В. Карзанов // Тезисы докладов VI международной конференции и V школы молодых ученых и специалистов по актуальным проблемам физики, материаловедения, технологии и диагностики кремния, нанометровых структур и приборов на его основе «КРЕМНИЙ-2009» (Новосибирск, 7-10 июля 2009 г.). 2009. С. 125-126;

А24 Магниторезонансные, транспортные и магнитооптические свойства осажденных из лазерной плазмы наноразмерных слоев магнитных полупроводников на основе Si, Ge и соединений III-V / Е.С. Демидов, В.В. Подольский, В.П. Лесников, В.В. Карзанов, М.В. Сапожников, С.Н. Гусев, С.А. Левчук // Тезисы докладов IV Украинской научной конференции по физике полупроводников (УНКФП-4) (Украина, Запорожье, 15-19 сентября 2009 г.). 2009. С. 54-55;

А25 Наноразмерные слои ферромагнитных полупроводников и сплавов Гейслера на основе кремния, германия и Зс1-металлов, осажденные из лазерной плазмы / Е.С. Демидов, В.В. Подольский, В.П. Лесников, С.А. Левчук, С.Н. Гусев, М.В. Сапожников, Д.О. Филатов // Труды II международного, междисциплинарного симпозиума «Среды со структурным и магнитным упорядочением» (MULTIFERROICS-2) (Ростов-на-Дону-Лоо, 23-28 сентября 2009 г.). 2009. С. 59-61;

А26 Ferromagnetic semiconductors and Heusler alloys on the basis of compounds III-V, Si and Ge synthesized by deposition from laser plasma / E.S. Demidov, S.N, Gusev, V.V. Karzanov, V.P. Lesnikov, S.A. Levchuk, V.V. Podolskii, M.V. Sapozhnikov // Abstracts of workshop on nanomagnetism, spin-electronics and quantum optics (NSEQO 2009) (Rio de Janeiro, Brazil, November 11-13, 2009). 2009. P. 63;

A27 Наноразмерные слои ферромагнитных полупроводников и сплавов Гейслера на основе кремния, германия и Sd-металлов / Е.С. Демидов, В.В. Подольский,

B.П. Лесников, В.В. Карзанов, М.В. Сапожников, Б.А. Грибков, С.Н. Гусев,

C.А. Левчук // Труды XIV международного симпозиума «Нанофизика и наноэлектроника» (Нижний Новгород, 15-19 марта 2010 г.). Нижний Новгород: ИФМ РАН. 2010. Т. 1. С. 201-202;

А28 Магнитные свойства наноразмерных слоев сплавов CoSi и CojMnSi, полученных методом импульсного лазерного осаждения / С.Н. Гусев, Е.С. Демидов, В.В. Подольский, В.П. Лесников, С.А. Левчук, М.В. Сапожников // Тезисы докладов 15-й Нижегородской сессии молодых ученых (естественнонаучные дисциплины) (Нижний Новгород, 19-23 апреля 2010 г.). 2010. С. 70-71;

А29 Транспорт тока в наноразмерных слоях разбавленных магнитных полупроводников и сплавов Гейслера на основе кремния / Е.С. Демидов, В.В. Подольский,

B.П. Лесников, В.В. Карзанов, М.В. Сапожников, Б.А. Грибков, С.Н. Гусев,

C.А. Левчук // Тезисы докладов VII международной конференции по актуальным проблемам физики, материаловедения, технологии и диагностики кремния, нанометровых структур и приборов на его основе «КРЕМНИЙ-2010» (Нижний

Новгород, 6-9 июля 2010 г.). Нижний Новгород: ННГУ им. Н.И.Лобачевского. 2010. С. 163;

АЗО Магнитные свойства наноразмерных пленок кремния, легированного марганцем, полученных импульсным лазерным осаждением / С.А. Левчук, Е.С. Демидов,

B.В. Подольский, В.П. Лесников, С.Н. Гусев, Б.А. Аронзон, В.В. Рыльков // Тезисы докладов VII международной конференции по актуальным проблемам физики, материаловедения, технологии и диагностики кремния, нанометровых структур и приборов на его основе «КРЕМНИЙ-2010» (Нижний Новгород, 6-9 июля 2010 г.). Нижний Новгород: ННГУ им. Н.И. Лобачевского. 2010. С. 164;

А31 Магнитные свойства наноразмерных слоев сплава CoSi и сплава Гейслера CojMnSi, полученных методом импульсного лазерного осаждения / С.Н. Гусев, Е.С. Демидов,

C.А. Левчук, В.В. Подольский, В.П. Лесников, М.В. Сапожников // Тезисы докладов VII международной конференции по актуальным проблемам физики, материаловедения, технологии и диагностики кремния, нанометровых структур и приборов на его основе «КРЕМНИЙ-2010» (Нижний Новгород, 6-9 июля 2010 г.). Нижний Новгород: ННГУ им. Н.И. Лобачевского. 2010. С. 208;

А32 Наноразмерные слоистые структуры на основе ферромагнитных полупроводников и сплавов Гейслера / Е.С. Демидов, В.В. Подольский, В.П. Лесников, В.В. Карзанов, М.В. Сапожников, Б.А. Грибков, С.Н. Гусев, С.А. Левчук, А.А. Тронов // Труды XV международного симпозиума «Нанофизика и наноэлектроника» (Нижний Новгород, 15-19 марта 2011 г.). Нижний Новгород: ИФМ РАН. 2011. Т. 1. С. 79-80; АЗЗ Nanosized layered structures on a basis of ferromagnetic semiconductors and Heusler alloys / E.S. Demidov, V.V. Podolskii, V.P. Lesnikov, M.V. Sapozhnikov, V.V. Karzanov, B.A. Gribkov, S.N. Gusev, S.A. Levchuk, A.A. Tronov // Moscow International Symposium on Magnetism (MISM) (Moscow, August 21-25, 2011) Book of Abstracts. 2011. P. 286.

СПИСОК ЦИТИРОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1 Prinz G.A. Magnetoelectronics // Science. 1998. V. 282. P. 1660-1663;

2 Origin and control of high-temperature ferromagnetism in semiconductors / Kuroda S., Nishizawa N., Takita K., Mitome M., Bando Y., Osuch K., Dietl T. // Nature Materials. 2007. V. 6. P. 440-446;

3 Dopant segregation and giant magnetoresistance in manganese-doped germanium / Li A.P., Zeng C., Van Benthem K., Chisholm M.F., Shen J., Nageswara Rao S.V.S., Dixit S.K., Feldman L.C., Petukhov A.G., Foygel M., Weitering H.H. // Physical Review B. 2007. V. 75. P. 201201-1-201201-4;

4 Galanakis I., Mavropoulos Ph., Dederichs P.H. Electronic structure and Slater-Pauling behaviour in half-metallic Heusler alloys calculated from first principles // Journal of Physics D: Applied Physics. 2006. V. 39. P. 765-775;

5 Heusler alloy/semiconductor hybrid structures / Hirohata A., Kikuchi M., Tezuka N., Inomata K., Claydon J.S., Xu Y.B., Van der Laan G. // Current Opinion in Solid State and Materials Science. 2006. V. 10. P. 93-107;

6 Giant tunneling magnetoresistance in Co^MnSi/Al-O/Cc^MnSi magnetic tunnel junctions / Sakuraba Y., Hattori M., Oogane M., Ando Y., Kato H., Sakuma A., Miyazaki Т., Kubota H. // Applied Physics Letters. 2006. V. 88. P. 192508-1-192508-3;

7 Large tunnel magnetoresistance in magnetic tunnel junctions using a CojMnSi Heusler alloy electrode and a MgO barrier / Tsunegi S., Sakuraba Y., Oogane M., Takanashi K., Ando Y. // Applied Physics Letters. 2008. V. 93. P. 112506-1-112506-3;

8 Eason R. Pulsed laser deposition of thin films: applications-led growth of functional materials / Hoboken : John Wiley & Sons, Inc., 2007. 682 p.;

9 Maex K., Van Rossum M. Properties of metal silicides / London : INSPEC, the Institution ofElectrical Engineers, 1995. 335 p.;

10 Heinrich В., Bland J.A.C. Ultrathin magnetic structures II: Measurement techniques and novel magnetic properties / Berlin : Springer, 2005. 362 p.;

11 Lindner J., Baberschke K. In situ ferromagnetic resonance: an ultimate tool to investigate the coupling in ultrathin magnetic films // Journal of Physics: Condensed Matter. 2003. V. 15. P. R193-R232;

12 Демидов E.C., Демидова H.E. Экспоненциальный полевой рост проводимости в гранулированных средах, обусловленный кулоновской блокадой туннелирования // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. Серия: Физика твердого тела. 2007. № 4. С. 39-46;

13 Slonczewski J.C. Conductance and exchange coupling of two ferromagnets separated by a tunneling barrier // Physical Review B. 1989. V. 39. P. 6995-7002;

14 Goncalves da Silva C.E.T., Falicov L.M. Theory of magnetic properties of rare earth compounds (Localized moments and hybridization effects) // Journal of Physics C: Solid State Physics. 1972. V. 5. P. 63.

Подписано в печать 22.09.2011 г. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1. Заказ № 587. Тираж 100 экз.

Отпечатано с готового оригинал-макета в РИУ ННГУ им. Н.И. Лобачевского. 603000, г. Нижний Новгород, ул. Б. Покровская, 37

Список сокращений.

Введение.

1 Магнитно-резонансные и магнитооптические методы исследования магнитных структур. Магнитно-резонансные и магнитооптические свойства бинарных сплавов кремния и германия с Зс1-элементами группы железа и сплавов Гейслера (обзор литературы).

1.1 Введение.

1.2 Ферромагнитный резонанс.

1.2.1 Общие сведения о явлении ферромагнитного резонанса.

1.2.2 Ферромагнитный резонанс в многослойных структурах с непрерывными слоями.

1.2.3 Ферромагнитный резонанс в многослойных структурах с прерывистыми слоями.

1.3 Магнитооптический эффект Керра.

1.4 Бинарные сплавы.

1.4.1 Магнитный резонанс в бинарных сплавах.

1.4.2 Магнитооптический эффект Керра в бинарных сплавах.

1.5 Сплавы Гейслера.

1.5.1 Магнитный резонанс в сплавах Гейслера.

1.5.2 Магнитооптический эффект Керра в сплавах Гейслера.

3.2 Наноразмерные слои РМП Ge:(Mn, А1), полученные осаждением из лазерной плазмы при пониженной температуре.52

3.2.1 Ферромагнитный резонанс.53

3.2.2 Магнитотранспортные свойства.56

3.2.3 АСМ и МСМ поперечного скола.58

3.2.4 Сопоставление результатов измерений.58

3.3 Наноразмерные слои сплава CoSi, полученные осаждением из лазерной плазмы.59

3.3.1 Магнитотранспортные свойства.60

3.3.2 Ферромагнитный резонанс.62

3.3.3 Магнитооптический эффект Керра.63

3.3.4 АСМ и МСМ.64

3.3.5 Сопоставление результатов измерений.64

3.4 Наноразмерные слои сплава Гейслера CoaMnSi, полученные осаждением из лазерной плазмы и магнетронным распылением.65

3.4.1 Рентгенография и элементный состав.65

3.4.2 АСМ и МСМ.68

3.4.3 Ферромагнитный резонанс.70

3.4.4 Магнитооптический эффект Керра.75

3.4.5 Магнитотранспортные свойства.78

3.5 Наноразмерные слои сплава Гейслера Fe2CrSi, полученные осаждением из лазерной плазмы.81

3.6 Выводы.82

4 Наноразмерные слоистые структуры на основе сплавов кремния и германия с 3d-металлами.84

4.1 Введение.84

4.2 Нелинейность и гистерезис в продольном транспорте тока в слоях РМП Ge:(Mn, AI) и сплава CoSi.86

4.2.1 Закономерности в транспорте тока в слоях РМП Ge:(Mn, AI).86

4.2.2 Закономерности в транспорте тока в слоях CoSi.92

4.3 Свойства туннельных структур Co2MnSi/MgO/Co2MnSi, полученных осаждением из лазерной плазмы.97

4.3.1 Ферромагнитный резонанс.98

4.3.2 Поперечный транспорт тока. Магнетосопротивление.99

4.4 Свойства туннельных структур Co2MnSi/MgO/Co2MnSi, полученных магнетронным распылением.103

4.4.1 Ферромагнитный резонанс.104

4.4.2 Магнитооптический эффект Керра.107

4.4.3 АСМиМСМ.108

4.4.4 Масс-спектрометрия вторичных ионов.109

4.4.5 Поперечный транспорт тока. Магнетосопротивление.113

4.4.6 Сопоставление результатов измерений.115

4.5 Выводы.122

Заключение.124

Основные результаты работы и выводы.124

Основные публикации автора по теме диссертации.127

Список цитируемой литературы.133

Приложение.145

Список сокращений

ACM атомно-силовая микроскопия

АЦП аналого-цифровой преобразователь

АЭХ аномальный эффект Холла

ВАХ вольтамперная характеристика

ВИМС вторично-ионная масс-спектрометрия

ВЧ высокая частота

ГМС гигантское магнетосопротивление

ИЛО импульсное лазерное осаждение

ЛП лазерная плазма

МЛЭ молекулярно-лучевая эпитаксия

МОЭК магнитооптический эффект Керра К- квадратичный М- меридиональный П- полярный Э- экваториальный

MP магнетронное распыление

МС магнетосопротивление

МСМ магнитно-силовая микроскопия

МСПС многослойная структура с прерывистыми слоями

МТП магнитный туннельный переход

ОВ обменное взаимодействие

ОДБЭ отражательная дифракция быстрых электронов

ОМС отрицательное магнетосопротивление

ПМФ полуметаллический ферромагнетик

ПЭМ просвечивающая электронная микроскопия

РККИ Рудермана-Киттеля-Касуи-Иосиды (взаимодействие)

РМП разбавленный магнитный полупроводник

РФЭС рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия

СВР спин-волновой резонанс

СВЧ сверхвысокая частота

СГ сплав Гейслера

СК спиновый клапан

СКВИД сверхпроводящий квантовый интерференционный датчик сом сканирующая Оже-микроскопия

ФМР ферромагнитный резонанс

ЦАП цифро-аналоговый преобразователь

ЭОС электронная Оже-спектроскопия

ЭПР электронный парамагнитный резонанс эх эффект Холла

Введение

Актуальность темы исследования

В настоящее время ведется интенсивный поиск и исследование новых полупроводниковых и полуметаллических ферромагнитных материалов с высокой степенью спиновой поляризации носителей заряда с целью их применения в устройствах спинтроники [1]> [2], [3]. В отличие от устройств традиционной твердотельной электроники, в спинтронных устройствах используется спин носителей заряда, как дополнительная к их поступательному движению степень свободы и, таким образом, сочетаются преимущества ферромагнитных и полупроводниковых материалов. При этом важную роль играет совмещение технологии получения ферромагнетиков и полупроводников. Значительные усилия были направлены на исследование разбавленных магнитных полупроводников (РМП) на основе соединений Ш-У, кремния и германия в связи с возможностью их интеграции с традиционными полупроводниковыми материалами [4]. Однако основная проблема состоит в повышении их температуры Кюри для обеспечения работоспособности спинтронных устройств при комнатной температуре [5], [6], [7]. Высокотемпературные РМП являются метастабильными материалами с аморфной или сильно разупорядоченной кристаллической структурой. В литературе встречаются сведения об интересных свойствах РМП или бинарных сплавов германия с марганцем с наноразмерными включениями ферромагнитной фазы [8], [9]. Интересной и многообещающей альтернативой РМП являются привлекающие все большее внимание полуметаллические ферромагнитные сплавы кремния и германия с Зс1-элементами группы железа и, в частности, сплавы Гейслера (СГ) из-за возможности полной спиновой поляризации носителей заряда на уровне Ферми [10], [11], [12], [13], [14] и высокой температуры Кюри [15], [16], [17]. В магнитных туннельных переходах (МТП) с электродами из таких ферромагнетиков достигнуты большие величины туннельного магнетосопротивления [18], [19], [20], [21], [22]. Вместе с тем в подавляющем большинстве исследований для синтеза РМП применялись молекулярно-лучевая эпитаксия и ионная имплантация, а формирование СГ осуществлялось преимущественно с использованием магнетронного распыления. Имеются лишь единичные сообщения о применении технологии импульсного лазерного осаждения (ИЛО) для синтеза СГ, несмотря на то, что эта технология выгодно отличается простотой, универсальностью и высокой производительностью при нанесении наноразмерных слоев широкого спектра различных материалов [23]. Для исследования свойств слоев СГ часто применялся ограниченный комплекс методов исследования. Нередко о признаках ферромагнетизма судилось исключительно по данным измерений магнитно-полевой зависимости намагниченности. Имеются лишь единичные работы, в которых применялся метод ферромагнитного резонанса в сочетании с магнитотранспортными и магнитооптическими методами исследования. Настоящая работа посвящена изучению возможности применения технологии осаждения из лазерной плазмы (ЛП) для формирования наноразмерных слоев сплавов кремния и германия с Зс1-элементами группы железа, кремниевых и германиевых СГ и наноразмерных слоистых структур на их основе. Для исследования свойств новых материалов в работе применялся комплекс современных магнитно-резонансных, магнитооптических, магнитотранспортных, структурных и микрозондовых методов исследования.

Цель и основные задачи исследования

Цель диссертационной работы состоит в изучении возможности применения технологии осаждения из ЛП для формирования слоев сплавов кремния и германия с 3 d-элементами группы железа, содержащих наноразмерные включения ферромагнитных фаз, кремниевых и германиевых СГ и наноразмерных слоистых структур на их основе с применением комплекса современных магнитно-резонансных, магнитооптических,, магнитотранспортных, структурных и микрозондовых методов исследования.

Для«достижения данной цели решались следующие задачи:

1) исследование полученных осаждением из Л1Ъ слоев РМП на основе германия, легированного марганцем, с наноразмерными включениями ферромагнитной' фазы;

2) исследование полученных осаждением из ЛП слоев сплава кобальта с кремнием;

3) исследование полученных, как осаждением из ЛП, так ВЧ магнетронным распылением (MP) слоев кремниевых и германиевых СГ;

4) исследование возможности формирования МТП с электродами из синтезированных в работе ферромагнитных материалов.

Научная новизна работы

Научная'новизна работы состоит в следующем.

1) Обнаружена аномальная угловая зависимость спектра ферромагнитного резонанса (ФМР) в синтезированных осаждением из ЛП при пониженной температуре (150 °С) слоях РМП Ge:(Mn, А1), связываемая с наноразмерными игольчатыми включениями ферромагнитной фазы GeJVin^,, ориентированными перпендикулярно к плоскости слоя.

2) Впервые показана возможность лазерного синтеза ферромагнитных слоев сплава CoSi с точкой Кюри выше комнатной температуры.

3) Показана возможность ферромагнетизма в слоях с элементным составом СГ не только на монокристаллических подложках арсенида галлия и кремния, но и подложках аморфного кварца.

4) Показано, что продольный транспорт тока в слоях Ое:(Мп, А1)/ОаАз и СоЭ^ОаАБ характеризуется существенной нелинейностью и гистерезисом при комнатной температуре и 77 К при сравнительно малых плотностях тока ~ 103-104 А/см2.

5) Обнаружена сложная структура спектра ФМР с акустической и оптическими резонансными модами в МТП Co2MnSi/MgO/Co2MnSi с безгистерезисным отрицательным магнетосопротивлением, обусловленная ферромагнитным обменным взаимодействием между магнитными электродами СогМпБ! и неоднородной структурой этих электродов.

Практическая значимость работы

Практическая значимость работы заключается в следующем.

1) Показано, что лазерный синтез РМП Ое:(Мп, А1) при пониженной температуре приводит к формированию твердого раствора марганца.в германии и образованию ферромагнитной фазы Ое^Мпд,. Эти эксперименты практически полезны в применении сочетания магнитно-резонансных, магнитооптических, магнитотранспортных и микрозондовых измерений для выявления характера распределения ферромагнитных фаз.

2) Показана возможность лазерного синтеза ферромагнитных слоев сплава СоБ1 с, точкой Кюри выше комнатной температуры и сравнительно; большой коэрцитивной силой.

3) Показано, что лазерная технология позволяет формировать туннельные структуры с электродами из новых ферромагнитных материалов.

4) Для разработки переключаемых собственным током наноразмерных структур представляют практический интерес слои Ое:(Мп, А1)/ОаАз и СоБ^ОаАз, характеризующиеся существенной нелинейностью и гистерезисом в продольном, переносе тока при комнатной температуре и 77 К при сравнительно малых плотностях тока ~ 103-104 А/см2.

5) Синтезированные МТП Р^СогМпЗ^ТУ^О/СогМпБУЗ! с безгистерезисным магнетосопротивлением при дальнейшей оптимизации их характеристик могут быть перспективными для разработки приборов спинтроники, в частности, безгистерезисных датчиков магнитного поля.

Основные положения, выносимые на защиту

На защиту выносятся следующие положения.

1) Аномальная угловая зависимость спектра ФМР слоев РМП Ое:(Мп, А1) толщиной 50 нм, осажденных на подложку арсенида галлия при пониженной температуре (150 °С) связана с наличием, кроме твердого раствора марганца в германии, игольчатых включений ферромагнитной фазы ОеЛМ%, ориентированных перпендикулярно плоскости пленки. Такой характер структуры подтверждается температурными измерениями ФМР, аномального эффекта Холла и магнитно-силовой микроскопией поперечного скола.

2) Сильнонеравновесная лазерная технология позволяет формировать ферромагнитные слои сплава СоБ1 с точкой Кюри не ниже комнатной температуры, в то время как в объемных силицидах Зс1-переходных металлов лишь железо с кремнием образует высокотемпературные ферромагнитные сплавы. Такие слои могут быть сформированы на монокристаллических подложках, как из кремния, так и арсенида галлия.

3) Возможно формирование, как осаждением из ЛП, так и ВЧ МР наноразмерных слоев кремниевых и германиевых СГ СогМпБ!, Со2МпОе и БегСгБ! на монокристаллических подложках арсенида галлия, кремния и подложках аморфного кварца с ярко выраженными ферромагнитными свойствами и температурой Кюри до 500 К. Ферромагнетизм слоев проявляется в их магнитно-резонансных, магнитотранспортных и магнитооптических свойствах. Оптимальной для получения наилучших магнитных свойств СГ СогМп81 является температура около 350 °С. Для слоев этого сплава достигнута величина продольного отрицательного магнетосопротивления ~ 1 % в магнитном поле с индукцией 0,7 Тл.

4) Лазерная технология применима для получения туннельно-прозрачных структур с диэлектрической прослойкой М£0 толщиной 2-8 нм и электродами из кремниевого СГ СогМпЭь В результате изучения поперечного транспорта тока в туннельных структурах с электродами из СГ СогМпв! показано, что их вольтамперные характеристики нелинейные, нелинейность связана с дискретным туннелированием сквозь диэлектрик М§0 с наноразмерными неоднородностями. Эти туннельные контакты характеризуются величиной магнетосопротивления около 2,5 % в магнитном поле с индукцией 0,38 Тл при комнатной температуре.

5) Продольный транспорт тока в слоях Ge:(Mn, Al)/GaAs и CoSi/GaAs характеризуется существенной нелинейностью и гистерезисом при комнатной температуре и 77 К при сравнительно малых плотностях тока ~ 103-104 А/см2.

6) Сложная структура спектра ФМР с акустической и оптическими резонансными модами в МТП Co2MnSi/MgO/Co2MnSi с гигантским магнетосопротивлением обусловлена ферромагнитным обменным взаимодействием между магнитными электродами Co2MnSi и неоднородной структурой этих электродов.

Личный вклад автора

Автор внес определяющий вклад в проведение и обработку результатов магнитнорезонансных измерений, а также принимал непосредственное участие в проведении» магнитооптических (совместно с к.ф.-м.н. М.В. Сапожниковым) и магнитотранспортных (совместно с С.А. Левчуком) измерений и обработке их результатов. Анализ и интерпретация результатов проводились совместно с научным руководителем. Магнитные структуры были получены к.ф.-м.н. В.В. Подольским, В.П. Лесниковым и Ю.А. Дудиным при участии автора. Микрозондовые измерения выполнены к.ф.-м.н. Б.А. Грибковым и к.ф.-м.н. Д.О. Филатовым. Рентгеноструктурный анализ проведен' д.ф.-м.н. Ю.Н. Дроздовым, элементный анализ - к.ф.-м.н. М.Н. Дроздовым, анализ химического состава - к.ф.-м.н. Д.Е. Николичевым.

Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (гранты 05-02-17362 и 08-02-01222а), Международного научно-технического центра (грант. G-1335), Министерства образования и науки Российской федерации (проекты № 2.1.1/2833 и №2.1.1/12029 АВЦП «Развитие научного потенциала высшей школы» (тема НИЧ ННГУ Н-062-0), проект №02.740.11.0672 ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (тема НИЧ ННГУ Н-263-9)).

Апробация работы

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях: XI/XII/XIII/XIV/XV Международный симпозиум «Нанофизика и наноэлектроника» (Нижний Новгород, 10-14 марта 2007 Г./10-14 марта 2008 Г./16-20 марта 2009 Г./15-19 марта 2010 Г./14-18 марта 2011 г.); Euro-Asian Symposium "Magnetism on a Nanoscale", EASTMAG-2007 (Kazan, August 23-26, 2007); International Conference "Spin Electronics: Novel Phenomenon and Materials", "Spin Electronics 07" (Tbilisi, Georgia, October 22-24, 2007); Moscow International Symposium on Magnetism "MISM-2008"/"MISM-2011" (Moscow, June 20-25, 2008/Moscow, August 21-25, 2011); V/VI/VII Международная конференция и IV/V/VI Школа молодых ученых и специалистов по актуальным проблемам физики, материаловедения, технологии и диагностики кремния, нанометровых структур и приборов на его основе <<КРЕМНИЙ-2008»/<<КРЕМНИЙ-2009>>/<<КРЕМНИЙ-2010>> (Черноголовка, 1-4 июля 2008 г./Новосибирск, 7-10 июля 2009 г./Нижний Новгород, 6-9 июля 2010 г.); 7-я Всероссийская молодежная научная школа «Материалы нано-, микро-, оптоэлектроники и волоконной оптики: физические свойства и применение» (Саранск, 7-10 октября 2008 г.); II/HI Всероссийская конференция «Физические и физико-химические основы ионной имплантации» (Казань, 28-31 октября 2008 г./Нижний Новгород, 26-29 октября 2010 г.); 14-я/15-я Нижегородская сессия молодых ученых- (естественнонаучные дисциплины) (Нижний Новгород, 19-23 апреля 2009 г./19-23 апреля 2010 г.); XXI Международная конференция «Новое в магнетизме и магнитных материалах», НМММ XXI (Москва, 28 июня - 4 июля 2009 г.); IV Украинская научная конференция по физике полупроводников, УНКФП-4 (Запорожье, Украина, 15-19 сентября 2009 г.); II Международный, междисциплинарный симпозиум «Среды со структурным и магнитным упорядочением», MULTIFERROICS-2 (Ростов-на-Дону-Лоо, 23-28 сентября 2009 г.); Workshop on Nanomagnetism, Spin-Electronics and Quantum Optics, NSEQO 2009 (Rio de Janeiro, Brazil, November 11-13, 2009).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 33 печатные работы, в том числе 5 статей [А1-А5] в ведущих рецензируемых научных журналах и 28 публикаций [А6-АЗЗ] в материалах, международных, всероссийских и региональных конференций.

Объем и структура диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка цитируемой литературы и приложения. Объем диссертации составляет 145 страниц, содержащих 94' рисунка и 4 таблицы. Список цитируемой литературы содержит 139 наименований.

Основные результаты работы и выводы

1) Обнаружена аномальная угловая зависимость спектра ФМР слоев РМП Ое:(Мп, А1)/ОаАз толщиной 50 нм, полученных осаждением из ЛП при температуре Т3= 150 °С. Совокупность результатов измерений температурной зависимости ФМР, АЭХ, АСМ и МСМ свидетельствует о двойственной природе ферромагнетизма слоев Ое:(Мп, А1), обусловленного твердым раствором марганца в германии и игольчатыми включениями фазы Се^Мп^, ориентированными перпендикулярно плоскости слоя Ое:(Мп, А1).

2) Впервые обнаружен высокотемпературный ферромагнетизм с точкой Кюри, выше, комнатной температуры и высокой коэрцитивной силой в осажденных из ЛП на подложки из монокристаллического кремния наноразмерных слоях сплава Со81, не являющегося ферромагнитным при обычном формировании объемного сплава' кобальта и кремния. Ферромагнетизм слоев СоБ1 проявился при 77 К и комнатной температуре в ФМР, гистерезисных АЭХ и МОЭК.

3) Осаждением из ЛП, как на монокристаллических подложках из кремния и арсенида галлия, так и на аморфных подложках из плавленого кварца при температуре Тг = 20-350 °С получены слои СГ СогМпБ! с точкой Кюри выше 500 К. Наблюдался ярко выраженный спектр ФМР с узкими резонансными линиями и сильной анизотропией, характерной для плоского ферромагнетика, гистерезисный МОЭК при комнатной температуре, гистерезисный АЭХ при 77 К и комнатной температуре. Проявление ферромагнетизма слоев не критично к атомной упорядоченности и отклонению от стехиометрии. Аналогичные результаты получены для СГ СогМпОе и БегСгБ! с точкой Кюри выше комнатной температуры.

4) Наибольшая величина отрицательного магнетосопротивления ~ 1 % в магнитном поле 0,75 Тл достигнута в случае слоев СГ СогМп81, осажденных методом МР на подложки из кремния или арсенида галлия. Магнетосопротивление слоев СГ СогМпЭ^ полученных осаждением из ЛП, было на порядок меньше, несмотря на то, что слои, осажденные МР, отличались повышенным содержанием кислорода.

5) В продольном транспорте тока слоев РМП Ое:(Мп, А1)/ОаАз и кремниевого сплава СоЗЬЧЗаАз обнаружена существенная нелинейность и гистерезис, как при комнатной температуре, так и при 77 К для сравнительно малых плотностей тока 103-104 А/см2. В случае Се:(Мп, А1)/ОаАз при 77 К нелинейность ВАХ составляла ~2 %, гистерезис - около 1 %, а ВАХ СоБ^ОаАБ показали нелинейность 10-20 %, гистерезис ~ 5 %. Такие структуры представляют практический интерес для разработки переключаемых собственным током ячеек магниторезистивной памяти.

6) Показана возможность получения методом осаждения из ЛП туннельных структур с наноразмерной диэлектрической прослойкой из оксида магния толщиной 2-8 нм и электродами из кремниевого СГ СогМпБь Туннельные контакты на основе этих структур обладают нелинейными ВАХ. Нелинейность связана с дискретным туннелированием сквозь диэлектрический слой МцО с наноразмерными неоднородностями. Туннельные контакты при комнатной температуре характеризуются магнетосопротивлением около 2,5 % в магнитном поле до 0,4 Тл.

7) Методом МР синтезированы туннельные структуры с диэлектрической прослойкой из оксида магния толщиной 3-11 нм и электродами из кремниевого СГ СогМпБь характеризующиеся ОМС - 1,5 % в магнитном поле до 0,4 Тл. В этих структурах с применением техники ФМР обнаружено ферромагнитное межслойное обменное взаимодействие того же порядка величины, что и в аналогичных структурах с металлической прослойкой. Численное моделирование спектров ФМР показало, что величина этого обменного взаимодействия немонотонно меняется с ростом толщины слоя MgO, как и предсказывают известные теории сверхобмена в магнитных туннельных структурах, а его положительный знак может быть связан с наличием магнитных гранул в диэлектрическом слое. Другой причиной такого характера обменного взаимодействия может быть существование тонких ферромагнитных перемычек в слое М§0, обеспечивающих слабую ферромагнитную связь между электродами. Вместе с тем численное моделирование показало, что простые оценки обменного взаимодействия по интервалу между оптическими и акустической линиями могут дать ошибку до порядка величины.

В заключение автор считает своим приятным долгом выразить глубокую признательность научному руководителю д.ф.-м.н, профессору Е.С. Демидову за предложенную интересную тему, постоянное внимание к работе, помощь в проведении экспериментов и ценные обсуждения полученных результатов. Автор благодарен к.ф.-м.н. В.В. Подольскому, В.П. Лесникову и Ю.А. Дудину за изготовление магнитных структур, к.ф.-м.н., доценту В.В. Карзанову за помощь в измерениях ФМР, к.ф.-м.н М.В. Сапожникову за помощь в измерениях МОЭК, С.А. Левчуку за помощь в измерениях ЭХ и МС, к.ф.-м.н. Б.А. Грибкову и к.ф.-м.н. Д.О. Филатову за измерения АСМ и МСМ, д.ф.-м.н. Ю.Н. Дроздову за рентгеноструктурные измерения, к.ф.-м.н. М.Н. Дроздову за измерения ВИМС, к.ф.-м.н. Д.Е. Николичеву за измерения РФЭС.

Основные публикации автора по теме диссертации

Статьи в ведущих рецензируемых научных журналах

А1 Ферромагнетики на основе алмазоподобных полупроводников GaSb, InSb, Ge и Si, пересыщенных примесями марганца или железа при осаждении из лазерной плазмы / Е.С. Демидов, В.В. Подольский, В.П. Лесников, М.В. Сапожников, Д.М. Дружнов, С.Н. Гусев, Б.А. Грибков, Д.О. Филатов, Ю.С. Степанова, С.А. Левчук // ЖЭТФ. 2008. Т. 133. В. 1. С. 1-8; А2 High-temperature ferromagnetism in laser-deposited layers of silicon and germanium doped with manganese or iron impurities / E.S. Demidov, B.A. Aronzon, S.N. Gusev, V.V. Karzanov, A.S. Lagutin, V.P. Lesnikov, S.A. Levchuk, S.N. Nikolaev, N.S. Perov, V.V. Podolskii, V.V. Rylkov, M.V. Sapozhnikov, A.V. Lashkul // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2009. Vol. 321. No. 7. PP. 690-694; A3 Аномальный ферромагнитный резонанс в осажденных из лазерной плазмы слоях германия, легированного марганцем и алюминием / Е.С. Демидов,

B.В. Подольский, В.П. Лесников, С.А. Левчук, С.Н. Гусев, В.В. Карзанов, Д.О. Филатов // Письма в ЖЭТФ. 2009. Т. 90. В. 12. С. 852-855;

A4 Наноразмерные слои ферромагнитных сплавов кремния и марганца, полученные осаждением из лазерной плазмы / В.В. Подольский, В.П. Лесников, Е.С. Демидов, Д.Е. Николичев, В.Г. Бешенков, С.Н. Гусев, С.Ю. Зубков,

C.А. Левчук, М.В. Сапожников // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2010. № 5. С. 10-17;

А5 Наноразмерные слои осажденных из лазерной плазмы ферромагнитных полупроводников и сплавов Гейслера на основе кремния и германия / Е.С. Демидов, В.В. Подольский, Б.А. Аронзон, В.В. Рыльков, В.П. Лесников,

B.В. Карзанов, М.В. Сапожников, С.Н. Гусев, С.А. Левчук // Известия РАН. Серия физическая. 2010. Т. 74. №. 10. С. 1450-1452;

Публикации в материалах меяедународных, всероссийских и региональных конференций

А6 Ферромагнетики на основе алмазоподобных полупроводников GaSb, InSb, Ge и Si, пересыщенных примесями марганца или железа при осаждении из лазерной плазмы / Е.С. Демидов, В.В. Подольский, В.П. Лесников, М.В. Сапожников, Д.М. Дружнов, С.Н. Гусев, Б.А. Грибков, Д.О. Филатов, Ю.С. Степанова,

C.А. Левчук // Труды XI международного симпозиума «Нанофизика и наноэлектроника» (Нижний Новгород, 10-Г4 марта 2007 г.). Нижний Новгород: ИФМ РАН. 2007. Т. 1. С. 150-153;

А7 High temperature ferromagnetism in laser deposited layers of silicon and germanium doped by manganese or iron impurities / E.S. Demidov, V.P. Lesnikov, V.V. Podolskii, D.M. Druzhnov, S.N. Gusev, S.A. Levchuk, M.V. Sapozhnikov // Abstract book of ESTMAG 2007 "Magnetism on nanoscale" (Kazan, August 23-26, 2007). 2007. P. 118;

A8 Ферромагнетизм осажденных из лазерной плазмы легированных марганцем слоев кремния и германия / Е.С. Демидов, В.П. Лесников, В.В. Подольский, Д.М. Дружнов, С.Н. Гусев, С.А. Левчук, М.В. Сапожников // Тезисы докладов IX международной конференции «Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы» (Ульяновск, 24-30 сентября 2007 г.). 2007. С. 153;

А9 New diluted ferromagnetics on the basis of diamondlike semiconductors GaSb, InSb, InAs, Ge and Si, supersaturated by manganese or iron1 impurityes at laser epitaxy / V.V. Podolskii, Yu.A. Danilov, B.N. Zvonkov, E.S. Demidov, V.P. Lesnikov, O.V. Vikhrova M.V. Sapozhnikov, V.V. Karzanov, D.M. Druzhnov, S.N. Gusev, S.A. Levchuk // Abstracts of the international conference "Spin electronics: novel phenomenon and materials", "Spin electronics 07" (Tbilisi, Georgia, October 22-24, 2007). 2007. PP. 16-17;

A10 Наноразмерные ферромагнитные слои Si и Ge, легированные примесями марганца или железа при осаждении из лазерной плазмы / Е.С.Демидов,

B.В. Подольский, В.П. Лесников, М.В. Сапожников, Б.А. Грибков, Д.М. Дружнов, С.Н. Гусев, С.А. Левчук // Труды XII международного симпозиума «Нанофизика и наноэлектроника» (Нижний Новгород, 10-14 марта 2008 г.). Нижний Новгород: ИФМ РАН. 2008. Т. 2. С. 263-264;

А11 Nanosized laser deposited layers of high temperature ferromagnetics based on silicon and germanium doped by manganese or iron impurities / E.S. Demidov, V.V. Podolskii, V.P. Lesnikov, M.V. Sapozhnikov, V.V. Karzanov, B.A. Gribkov, D.M. Druzhnov, S.N. Gusev, S.A. Levchuk // Abstracts MISM-2008 (Moscow, June 20-25,2008). 2008. P. 192;

A12 Наноразмерные слои разбавленных ферромагнитных полупроводников на основе легированных марганцем Si и Ge, полученные осаждением из лазерной плазмы /

C.А. Левчук, В.В. Подольский, Е.С. Демидов, В.П. Лесников, С.Н. Гусев // Тезисы докладов V международной конференции и IV школы молодых ученых и специалистов по актуальным проблемам физики, материаловедения, технологии и диагностики кремния, нанометровых структур и приборов на его основе «КРЕМНИЙ-2008» (Черноголовка, 1-4 июля 2008 г.). 2008. С. 160; А13 Лазерный синтез высокотемпературных полупроводников на основе Ge и Si, легированных переходными элементами группы железа / Е.С. Демидов,

B.В. Подольский, В.П. Лесников, В.В. Карзанов, М.В. Сапожников, С.Н. Гусев,

C.А. Левчук, Б.А. Грибков // Тезисы докладов X международной конференции «Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы» (Ульяновск, 4-11 октября 2008 г.). 2008. С. 136;

Al 4 Наноразмерные слои разбавленных ферромагнитных полупроводников на основе легированных марганцем и железом Si, полученные осаждением из лазерной плазмы / В.В. Подольский, Е.С. Демидов, В.П. Лесников, С.А. Левчук, С.Н. Гусев // Тезисы докладов 7-й всероссийской молодежной научной школы «Материалы нано-, микро-, оптоэлектроники и волоконной оптики: физические свойства и применение» (Саранск, 7-10 октября 2008 г.). 2008. С. 144-145; Al 5 Ферромагнитный резонанс и эффект Керра в полученных лазерным осаждением наноразмерных слоях разбавленных магнитных полупроводников на основе германия и кремния, легированных марганцем / С.Н. Гусев, Е.С. Демидов, В.В. Подольский, В.П. Лесников, С.А. Левчук // Тезисы докладов 7-й всероссийской молодежной научной школы «Материалы нано-, микро-, оптоэлектроники и волоконной оптики: физические свойства и применение» (Саранск, 7-10 октября 2008 г.). 2008. С. 143-144;

•> с

Al6 Высокотемпературные магнитные полупроводники на основе соединений А В , Ge и Si с примесями группы железа / Е.С. Демидов, В.В. Подольский,

B.П. Лесников, В.В. Карзанов, М.В. Сапожников, С.Н. Гусев, С.А. Левчук, Б.А. Грибков // Тезисы докладов II всероссийской конференции «Физические и физико-химические основы ионной имплантации» (Казань, 28-31 октября 2008 г.). Нижний Новгород: ННГУ им. Н.И. Лобачевского. 2008. С. 33-34;

Al 7 Наноразмерные слои ферромагнитных дискретных сплавов кремния и марганца, полученные осаждением из лазерной плазмы /В.В. Подольский, В.П. Лесников, Е.С. Демидов, Д.Е. Николичев, С.Ю. Зубков, В.Г. Бешенков, М.В. Сапожников,

C.Н. Гусев, С.А. Левчук // Труды XIII международного симпозиума «Нанофизика и наноэлектроника» (Нижний Новгород, 16-20 марта 2009 г.). Нижний Новгород: ИФМ РАН. 2009. Т. 2. С. 500-501;

Al 8 Осажденные из лазерной плазмы наноразмерные слои ферромагнитных полупроводников и сплавов Гейслера на основе кремния, германия и 3dметаллов Cr, Mn, Fe и Co / E.C. Демидов, B.B; Подольский, В.П. Лесников, М.В: Сапожников, Б.А. Грибков, Д.О. Филатов, С.Н. Гусев, С.А. Левчук // Труды XIII международного симпозиума «Нанофизика и наноэлектроника» (Нижний Новгород, 16-20 марта 2009 г.). Нижний Новгород: ИФМ РАН. 2009. Т. 1. С. 8889;

А19 Магнитнорезонансные и магнитооптические свойства полученных лазерным' осаждением наноразмерных слоев разбавленных магнитных полупроводников и сплавов Гейслера на основе кремния, кобальта и марганца' / С.Н. Гусев, С.А. Левчук, Е.С. Демидов, В.В. Подольский, В.П. Лесников // Тезисы докладов 14-й Нижегородской сессии молодых ученых (естественнонаучные дисциплины) (Нижний Новгород, 19-23 апреля 2009 г.). 2009. С. 6-7;

А20' Магнитотранспортные. свойства' полученных лазерным осаждением-наноразмерных слоев: разбавленных магнитных полупроводников - и сплавов Гейслера на основе кремния, кобальта и марганца./ С.А.Левчук, С.Н.Гусев, Е.С.Демидов, В.В.Подольский; В.П:Лесников // Тезисы, докладов. 14-й Нижегородской, сессии молодых ученых (естественнонаучные дисциплины) (Нижний Новгород, 19-23 апреля-2009 г.). 2009. С, 10-11;

А21 Ферромагнитные полупроводники- и сплавы Гейслера на основе: кремния, • германия и Зс1-металлов Cr, Mn, Fe и Со, синтезированные осаждением из лазерной плазмы. / Е.С.Демидов, В.В. Подольский, В.П. Лесников, В.В. Карзанов, М.В. Сапожников, С.Н. Гусев, С.А. Левчук // Тезисы докладов XI. международной» конференции «Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и-' микросистемы» (Ульяновск, 25-30 мая 2009 г.). 2009. С. 319;

А22 Наноразмерные слои, осажденных из' лазерной плазмы ферромагнитных полупроводников-' и сплавов Гейслера на основе кремния- и германия / Е.С. Демидов, В.В. Подольский; Б.А. Аронзон, В.В: Рыльков, В.П. Лесников, В.В. Карзанов, М.В: Сапожников} С.Н. Гусев, С.А. Левчук // Сборник трудов XXI международной конференции «Новое в магнетизме и магнитных материалах» (HMMM XXI) (Москва, 28 июня - 4 июля 2009 г.). 2009. С. 442-444;

А23 Получение осаждением из лазерной плазмы наноразмерных слоев разбавленных магнитных полупроводников, и сплавов Гейслера на основе- кремния / Е.С. Демидов, В.В. Подольский, В.П. Лесников, С.А. Левчук, С.Н. Гусев, В.В. Карзанов // Тезисы, докладов VI международной конференции и V школы молодых ученых и специалистов по актуальным проблемам физики, ' материаловедения, технологии и диагностики кремния, нанометровых структур и приборов на его основе «КРЕМНИЙ-2009» (Новосибирск, 7-10 июля 2009 г.). 2009. С. 125-126;

А24 Магниторезонансные, транспортные и магнитооптические свойства осажденных из лазерной плазмы наноразмерных слоев магнитных полупроводников на основе Si, Ge и соединений III-V / Е.С. Демидов, В.В. Подольский,

B.П. Лесников, В.В. Карзанов, М.В. Сапожников, С.Н. Гусев, С.А. Левчук // Тезисы докладов IV Украинской научной- конференции по физике полупроводников (УНКФП-4) (Украина, Запорожье, 15-19 сентября 2009 г.). 2009. С. 54-55;

А25 Наноразмерные слои* ферромагнитных полупроводников и сплавов Гейслера на основе кремния, германия и Зс1-металлов, осажденные из лазерной плазмы / Е.С. Демидов, В.В. Подольский, В.П. Лесников, С.А. Левчук, С.Н. Гусев, М.В. Сапожников, Д.О. Филатов // Труды. II международного, междисциплинарного симпозиума «Среды со* структурным и, магнитным упорядочением» (MULTIFERROICS-2) (Ростов-на-Дону-Лоо, 23-28 сентября 2009 г.). 2009. С. 59-61;

А26 Ferromagnetic semiconductors and Heusler alloys on the basis of compounds III-V, Si and Ge synthesized by deposition from laser plasma^ / E.S. Demidov, S.N. Gusev, V.V. Karzanov, V.P. Lesnikov, S.A. Levchuk, V.V. Podolskii, M.V. Sapozhnikov // Abstracts of workshop on nanomagnetism; spin-electronics' and quantum optics (NSEQO'2009) (Rio de Janeiro, Brazil, November 11-13, 2009). 2009/ P. 63;

A27 Наноразмерные слои ферромагнитных полупроводников и сплавов Гейслера на-основе кремния, германия и Зd-мeтaллoв / Е.С. Демидов, В.В. Подольский, В:П. Лесников, В.В. Карзанов, М.В. Сапожников,. Б.А. Грибков, С.Н. Гусев,

C.А. Левчук // Труды XIV международного симпозиума «Нанофизика и наноэлектроника» (Нижний.Новгород, 15-19 марта 2010 г.). Нижний Новгород: ИФМ РАН. 2010. Т. 1. С. 201-202;

А28 Магнитные свойства наноразмерных слоев сплавов CoSi и Co2MnSi, полученных методом импульсного лазерного осаждения / С.Н. Гусев, Е.С. Демидов, В.В. Подольский, В.П. Лесников, CA. Левчук, М.В. Сапожников // Тезисы докладов 15-й Нижегородской сессии молодых ученых (естественнонаучные дисциплины) (Нижний Новгород, 19-23 апреля 2010 г.). 2010. С. 70-71;

А29 Транспорт тока в наноразмерных слоях разбавленных магнитных полупроводников и сплавов Гейслера на основе кремния / Е.С. Демидов, В.В. Подольский, В.П. Лесников, В.В. Карзанов, М.В. Сапожников,

Б.А. Грибков, С.Н. Гусев, С.А. Левчук // Тезисы докладов VII международной конференции по актуальным'проблемам физики, материаловедения, технологии и диагностики кремния, нанометровых структур и приборов на его основе «КРЕМНИЙ-2010» (Нижний Новгород, 6-9 июля 2010 г.). Нижний Новгород: ННГУ им. Н.И. Лобачевского. 2010. С. 163;

А30 Магнитные свойства наноразмерных пленок кремния, легированного марганцем, полученных импульсным лазерным осаждением / С.А. Левчук, Е.С. Демидов, В.В. Подольский, В.П. Лесников, С.Н'. Гусев, Б.А. Аронзон, В.В. Рыльков // Тезисы докладов VII международной конференции по актуальным проблемам физики, материаловедения, технологии и диагностики, кремния, нанометровых структур и приборов на его основе «КРЕМНИЙ-2010» (Нижний Новгород, 6-9 июля 2010 г.). Нижний Новгород: ННГУ им. Н.И. Лобачевского. 2010. С. 164;

А31 Магнитные свойства наноразмерных слоев сплава CoSi и сплава Гейслера Co2MnSi, полученных методом импульсного лазерного осаждения / С.Н. Гусев,' Е.С. Демидов, С.А. Левчук, В.В. Подольский, В.П. Лесников, М.В. Сапожников // Тезисы докладов VII международной конференции по актуальным проблемам физики, материаловедения, технологии и диагностики кремния, нанометровых структур и приборов на его основе «КРЕМНИЙ-2010» (Нижний Новгород, 6-9 июля 2010 г.). Нижний Новгород: ННГУ им. Н:И.' Лобачевского. 2010. С. 208;

А32 Наноразмерные слоистые структуры на основе ферромагнитных полупроводников и сплавов Гейслера / Е.С. Демидов, В.В. Подольский,

B.П. Лесников, В.'В: Карзанов, М.В. Сапожников, Б.А. Грибков, С.Н. Гусев,

C.А. Левчук, A.A. Тронов // Труды XV международного симпозиума «Нанофизика и наноэлектроника» (Нижний Новгород, 15-19 марта 2011 г.). Нижний Новгород: ИФМ РАН. 2011. Т. 1. С. 79-80;

АЗЗ Nanosized layered structures on a basis of ferromagnetic semiconductors and Heusler alloys / E.S. Demidov, V.V. Podolskii, V.P. Lesnikov, M.V. Sapozhnikov, V.V. Karzanov, B.A. Gribkov, S.N. Gusev, S.A. Levchuk, A.A. Tronov // Moscow International Symposium on Magnetism (MISM) (Moscow, August 21-25, 2011) Book of Abstracts. 2011. P." 286.

Заключение

В результате выполнения данной работы выяснены возможности применения технологии осаждения из ЛП для формирования слоев сплавов кремния и германия с Зс1-элементами группы железа, содержащих наноразмерные включения ферромагнитных фаз, кремниевых и германиевых СГ и наноразмерных слоистых структур на их основе с применением комплекса современных магнитно-резонансных, магнитооптических, магнитотранспортных, структурных и микрозондовых методов исследования.

1. Baibich M.N. Broto J.M., Fert A., Nguyen Van Dau F., Petroff F., Eitenne P., Creuzet G., Friederich A., Chazelas J., Giant magnetoresistance of (001)Fe/(001)Cr magnetic superlattices// Physical Review Letters. 1988. - 21 : Vol. 61. - pp. 2472-2475.

2. Prinz G.A., Magnetoelectronics // Science. 1998. - Vol. 282. - pp. 1660-1663.

3. Kikkawa J.M. Awschalom D.D., Lateral drag of spin coherence in gallium arsenide // Nature. 1999. - Vol. 397. - pp. 139-141.

4. Kuroda S. Nishizawa N., Takita K„ Mitome M., Bando Y., Osuch K., Dietl Т., Origin and control of high-temperature ferromagnetism in semiconductors // Nature Materials. 2007. - Vol. 6. - pp. 440-446.

5. Ohno H. Shen A., Matsukura F., Oiwa A., Endo A., Katsumoto S., Iye Y., (Ga,Mn)As: A new diluted magnetic semiconductor based on GaAs // Applied Physics Letters. 1996. - 3 : Vol. 69.-pp. 363-365.

6. Edmonds K.W. Wang K.Y., Campion R.P., Neumann A.C., Farley N.R.S., Gallagher B.L., Foxon C.T., High-Curie-temperature Gal-xMnxAs obtained by resistance-monitored annealing // Applied Physics Letters. 2002. - 26 : Vol. 81. - pp. 4991-4993.

7. Chiba D. Takamura K., Matsukura F., Ohno H., Effect of low-temperature annealing on (Ga,Mn)As trilayer structures // Applied Physics Letters. 2003. - 18 : Vol. 82. - pp. 3020-3022.

8. Jain A. Jamet M., Barski A., Devillers Т., Porret C., Bayle-Guillemaud P., Gambarelli S., Maurel V., Desfonds G., Investigation of magnetic anisotropy of (Ge,Mn) nanocolumns // Applied Physics Letters. 2010. - 20 : Vol. 97. - pp. 202502-1-202502-3.

9. Galanakis I. Dederichs P.H., Papanikolaou N., Slater-Pauling behavior and origin of the half-metallicity of the full-Heusler alloys // Physical Review B. 2002. - 17 : Vol. 66. - pp. 1744291-174429-9.

10. Fujii S. Sugimura S., Ishida S., Asano S., Hyperfine fields and electronic structures of the Heusler alloys Co2MnX (X=A1, Ga, Si, Ge, Sn) // Journal of Physics: Condensed Matter. -1990. 43 : Vol. 2. - pp. 8583-8591.

11. Ishida S. Fujii S., Kashiwagi S., Asano S., Search for Half-Metallic Compounds in Co2MnZ (Z=IIIb, IVb, Vb Element) // Journal of the Physical Society of Japan. 1995. - Vol. 64. -pp. 2152-2157.

12. Galanakis I. Mavropoulos Ph., Dederichs P.H., Electronic structure and Slater-Pauling behaviour in half-metallic Heusler alloys calculated from first principles // Journal of Physics D: Applied Physics. 2006. - 5 : Vol. 39. - pp. 765-775.

13. Brown P.J. Neumann K.-U., Webster P.J., Ziebeck K.R.A., The magnetization distributions in some Heusler alloys proposed as half-metallic ferromagnets // Journal of Physics: Condensed Matter. 2000. - 8 : Vol. 12. - pp. 1827-1835.

14. Webster P.J., Magnetic and chemical order in Heusler alloys containing cobalt and manganese // Journal of Physics and Chemistry of Solids. -1971. 6 : Vol. 32. - pp. 1221-1231.

15. Hirohata A. Kikuchi M., Tezuka N., Inomata K., Claydon J.S., Xu Y.B., Van der Laan G., Heusler alloy/semiconductor hybrid structures // Current Opinion in Solid State and Materials Science. 2006. - Vol. 10. - pp. 93-107.

16. Ishikawa T. Hakamata S., Matsuda K.-i., Uemura Т., Yamamoto M., Fabrication of fully epitaxial Co2MnSi/MgO/Co2MnSi magnetic tunnel junctions // Journal of Applied Physics. -2008. 7 : Vol. 103. - pp. 07A919-1-07A919-3.

17. Tsunegi S. Sakuraba Y., Oogane M., Takanashi K., Ando Y., Large tunnel" magnetoresistance in magnetic tunnel junctions using a Co2MnSi Heusler alloy electrode and a MgO barrier // Applied Physics Letters. 2008. - 11: Vol. 93. - pp. 112506-1-112506-3.

18. Sakuraba Y. Hattori M., Oogane M., Ando Y., Kato H., Sakuma A., Miyazaki Т., Kubota H., Giant tunneling magnetoresistance in Co2MnSi/Al-0/Co2MnSi magnetic tunnel junctions //Applied Physics Letters. 2006. - 19 : Vol. 88. - pp. 192508-1-192508-3.

19. Eason R., Pulsed laser deposition of thin films: applications-led growth of functional materials. Hoboken : John Wiley & Sons, Inc., 2007.

20. Вонсовский C.B., Магнетизм. Москва : Издательство "Наука". Главная редакция физико-математической литературы, 1971. - 1032 е.

21. Кринчик Г.С., Физика магнитных явлений. Москва : Издательство Московского университета, 1976. - 367 е.

22. Heinrich В. Bland J.A.C., Ultrathin magnetic structures II: Measurement techniques and novel magnetic properties. Berlin : Springer, 2005. - 362 p.

23. Stoner E.C. Wohlfarth E.P., A mechanism of magnetic hysteresis in heterogeneous alloys // Philosophical Transactions of the Royal Society A. 1948. - 826 : Vol. 240. - pp. 599-642.

24. Киттель Ч., Введение в физику твердого тела. Москва: Издательство "Наука", 1978. - 792 е.

25. Lindner J. Baberschke К., In situ ferromagnetic resonance: an ultimate tool to investigate the coupling in ultrathin* magnetic films // Journal of Physics: Condensed Matter. -2003. Vol. 15. - pp. R193-R232.

26. Majchrak P. Derer J., Lobotka P., Vavra I., Frait Z., Horvath D:, Ferromagnetic resonance study of exchange and dipolar interactions in discontinuous multilayers// Journal of Applied Physics. 2007. - 11 : Vol. 101.-pp. 113911-1-113911-5.

27. Kakazei G.N. Pogorelov Yu.G., Costa Ml.D., Golub V.O., Sousa J.B., Freitas P.P., Cardoso S., Wigen P.E., Interlayer dipolar interactions in multilayered granular films // Journal of Applied Physics. 2005. - 10 : Vol. 97. - pp. 10A723-1-10A723-3.

28. Звездин A.K. Котов В.А., Магнитооптика тонких пленок. Москва: Издательство "Наука". Главная редакция физико-математической литературы, 1988! -192 е.

29. Dietl Т. Ohno Н., Matsukura F., Cibert J., Ferrand D., Zener model description of ferromagnetism in zinc-blende magnetic semiconductors // Science. 2000. - 5455 : Vol. 287. - pp. 1019-1022.

30. Kazakova O. Morgunov R., Kulkarni J., Holmes J., Ottaviano L., Effect of magnetic defects and dimensionality on the spin dynamics of GeMn systems: Electron spin resonance measurements // Physical Review B. 2008. - 23 : Vol. 77. - pp. 235317-1-235317-6.

31. Morgunov R. Farle M., Passacantando M., Ottaviano L., Kazakova O., Electron spin resonance and microwave magnetoresistance in GeMn thin films // Physical Review B. 2008. - 4 : Vol. 78. - pp. 045206-1-045206-9.

32. Morgunov R.B. Dmitriev A.I., Kazakova O.L., Percolation ferromagnetism and spin waves in Ge:Mn thin films // Physical Review B. 2009.- - 8 : Vol. 80. - pp. 085205-1-085205-5.

33. Hoekstra B. Van Stapele R.P., Robertson J.M., Spin-wave resonance spectra of inhomogeneous bubble garnet films // Journal of Applied Physics. 1977. - 1 : Vol. 48. - pp. 382395.

34. Jain A. Jamet M., Barski A., Devillers Т., Yu I.-S., Porret C., Bayle-Guillemaud P.,i

35. Favre-Nicolin V., Gambarelli S., Maurel V., Desfonds G., Jacquot J.F., Tardif S., Structure andmagnetism of Ge3Mn5 clusters // Journal of Applied Physics. 2011. - 1 : Vol. 109. - pp. 013911-1013911-4.

36. Gunnella R. Morresi L., Pinto N., Murri R., Ottaviano L., Passacantando M., D'Orazio

37. F., Lucari F., Magnetization of epitaxial MnGe alloys on Ge(lll) substrates// Surface Science.2005. Vol. 577. - pp. 22-30.

38. Scheinfein M.R. Unguris J., Pierce D.T., Celotta R.J., High spatial resolution quantitative micromagnetics (invited)// Journal of Applied Physics. 1990.- 9: Vol. 67.- pp. 5932-5937.

39. Zeng C. Erwin S.C., Feldman L.C., Li A.P., Jin R., Song Y., Thompson J.R., Weitering H.H., Epitaxial ferromagnetic Mn5Ge3 on Ge(lll)// Applied Physics Letters. 2003. - 24 : Vol. 83. - pp. 5002-5004.

40. D'Orazio F. Lucari F., Pinto N., Morresi L., Murri R., Toward room temperature ferromagnetism of Ge:Mn systems // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2004. - Vols. 272-276. - pp. 2006-2007.

41. Pinto N. Morresi L., Ficcadenti M., Murri R., D'Orazio F., Lucari F., Boarino L., Amato

42. Ayoub J.-P. Favre L., Ronda A., Berbezier I., De Padova P., Olivieri B., Structural and magnetic properties of GeMn diluted magnetic semiconductor // Materials Science in Semiconductor Processing. 2006. - Vol. 9. - pp. 832-835.

43. Miedema A.Rt de Chatel P.F., de Boer FiRi:,, Cohesion in alloys — fundamentals of a semi-empirical model // Physica B: 1980- - 1 : Vol: 100;4- pp.» 1-28!

44. Galanakis I. Dederichs<P;H;, Half-metallic alloys^ Berlin : Springer, 2005. - 313 p.

45. Schwarz K., Gr02'predicted as a half-metallic ferromagnet // Journal of Physics F: Metal Physics:- 1986:-9: Vol. 16. pp; L211-L215;

46. Yanase A. Siratori- K., Band Structure in; the High Temperature Phase- of Fe304 // ' Journal-ofthe PhysicalSociety of Japan: 1984: - Vol; 53. - pp; 312-317.

47. Okimoto Y. Katsufuji T.,:Ishikawa T., Urushibara A., Arima T.,,Tokura Y., Anomalous variation1 of . optical; spectra' with spin polarization in double-exchange : ferromagnet: Lal-xSrxMn03 // Physical Review Letters. 1995. - Voli. 75: - pp. ,109-112.

48. Akinaga Hi Manago T., Shirai M:, Materialidesign of half-metallic zinc-blende CrAs and the synthesis by molecular-beam epitaxy // Japan Journal s of Applied Physics: 2000: - Vol. 39. -pp. L1118-L1120.

49. Ambrose T. Krebs J.J;, Prinz G.A:, Epitaxial growth and magnetic properties of single-crystal Co2MnGe Heusler alloy films on GaAs (001)7/ Applied Physics Letters. 2000. - 22 : Vol. 76.-pp. 3280-3282.

50. Lenz K. Kosubek E., Baberschke K., Wende H., Herfort J., Schônherr H.-P., PloogK.H., Magnetic properties of Fe3Si/GaAs (001) hybrid structurés // Physical Review B; 2005. - 14 : Vol. 72.-pp. 144411-1-144411-5.

51. Pechan M.J. Yu G., Carr D., Palmstrom G.J., Remarkable, strain-induced magnetic anisotropy in epitaxial Co2MnGa (001) films// Journal of Magnetism and Magnetic Materials. -2005. Vol. 286. - pp. 340-345. . '

52. Yu C. Pechan M.J., Carr D., Palmstrom C.J., Ferromagnetic resonance in the stripe domain state: A study in Co2MnGa (001) // Journal of Applied Physics. 2006. - 8 : Vol. 99. - pp. 08 J109-1 -08J109-3.

53. Heinrich B. Woltersdorf G., Urban R., Mosendz O:, Schmidt G., Bach P., Molénkamp L., Rozenberg E., Magnetic properties of NiMnSb(OOl) films grown on InGaAs/InP(001) // Journal of Applied Physics. 2004. - 11 : Vol. 95. - pp. 7462-7464.

54. Zutic.I. Fabian J;, Das Sarma S., Spintronics: Fundamentals and applications // Reviews : of Modern Physics. 2004. - 2 : Vol.76. - pp. 323-410.

55. Slonczewski J.C., Current-driven excitation of magnetic multilayers // Jburnalt of . Magnetism and Magnetic Materials.- 1996.- 1-2 : Vol. 159.- pp. L1-L7 .

56. Yilgin R. Oogane M., Yakata S., Ando Y;, Miyazaki T., Intrinsic Gilbert damping constant in Co2MnAl Heusler alloy films // IEEE Transactions on Magnetics. 2005. - 10 : Vol. 41.-pp. 2799-2801.

57. Yilgin R. Oogane Mi, Ando Y., Miyazaki T., Gilbert damping constant in polycrystalline Co2MnSi Heusler alloy films // Journal of Magnetism and Majgnétic Materials; 2007. - Vol: 310; -pp. 2322-2323.

58. Oogane M. Yilgin R., Sliinano M., Yakata S., Sakuraba Y., Ando Y., Miyazaki T., Magnetic damping constant of Co2FèSi Heusler alloy thin film // Journal of Applied Physics. -2007. 9 : Vol. 101. - pp. 09J501-1-09J501-3.

59. Oogane M. Kubota T., Kota Y., Mizukami S., Naganuma H., Sakuma A., Àndo Y., Gilbert magnetic damping constant of epitaxially grown Co-based Heusler alloy thin films // Applied Physics Letters. 2010. - 25 : Vol. 96. - pp. 252501-1-252501-3.

60. Mizukami S. Watanabe D., Oogane M., Ando Y., Miura Y., Shirai M., Miyazaki T., Low damping constant for Co2FeAl Heusler alloy films and its correlation with density of states // Journal of Applied Physics. 2009. - 7 : Vol. 105. - pp. 07D306-1-07D306-3.

61. Belmeguenai M. Zighem F., Woltersdorf G., Roussigne Y., Cherif S.M., Westerholt K., Bayreuther G., Anisotropy and dynamic properties of Co2MnGe Heusler thin films // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2009. - Vol. 321. - pp. 750-753.

62. Yilgin R. Kazan S., Rameev B., Aktas B., Westerholt K., FMR studies of half metallic ferromagnetic thin films Co2MnSn and Co2MnGe // Journal of Physics: Conference Series. -2009. Vol. 153. - pp. 012068-1-012068-4.

63. Vovk A. Yu M., Malkinski L., O'Connor C., Wang Z., Durant E., Tang J., Golub V., Magnetic and transport properties of NiMnAl thin films // Journal of Applied Physics. 2006. - 8 : Vol. 99: - pp. 08R503-1-08R503-3.

64. Kudryavtsev Y.V. Oksenenko V.A., Kulagin V.A., Dubowik J., Lee Y.P., Ferromagnetic resonance in Co2MnGa films with various structural ordering// Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2007. - Vol. 310. - pp. 2271-2273.

65. Huang M.D. Lee N.N., Hyun Y.H., Dubowik J., Lee Y.P., Ferromagnetic resonance study of magnetic-shape-memory Ni2MnGa films// Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2004. - Vols. 272-276. - pp. 2031-2032.

66. Stephan R. Dulot F., Mehdaoui A., Berling D., Wetzel P., Molecular-beam epitaxy of Co2MnSi Heusler alloy thin films epitaxially grown on Si(001)// Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2008. - Vol. 320. - pp. 1043-1049.

67. Muduli P.K. Rice W.C., He L., Tsui F., Composition dependence of magnetic anisotropy and quadratic magnetooptical effect in epitaxial films of the Heusler alloy Co2MnGe // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2008. - Vol. 320. - pp. L141-L143.

68. Osgood R.M: Clemens B.M., White R.L., Asymmetric magneto-optic response in anisotropic thin films // Physical Review B. 1997. - Vol. 55. - pp. 8990-8996.

69. Lucari F. D'Orazio F., Westerholt K., Magneto-optical investigations of ferromagnetic half-metallic Heusler compounds Co2MnGe and Go2MnSn // Journal of Magnetism and4 Magnetic Materials. 2007. - Vol. 310. - pp. 2046-2048.

70. Hamrle J. Blomeier S., Gaier O., Hillebrands B., Schäfer R., Jourdan M., Magnetic anisotropics and magnetization reversal of the Co2CrO.6FeO.4Al Heusler compound // Journal- of Applied'Physics. 2006. - 10 : Vol. 100. - pp. 103904-1-103904-4.'

71. Mattheis R. Quednau G., Determination of the anisotropy field strength in ultra-thin magnetic films using longitudinal MOKE and a rotating field: the ROTMOKE method // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 1999. - Vol. 205. - pp. 143-150.

72. Mewes T. Nembach H., Rickart M., Hillebrands B., Separation of the first- and second-order contributions in magneto-optic Kerr effect magnetometry of epitaxial FeMn/NiFe bilayers // Journal of Applied Physics. 2004. - 10 : Vol. 95. - pp. 5324-5329.

73. Trudel S. Hamrle J., Hillebrands В., Taira Т., Yamamoto M., Magneto-optical investigation of epitaxial nonstoichiometric Co2MnGe thin films // Journal of Applied Physics. -2010. 4 : Vol. 107. - pp. 043912-1-043912-7.

74. Paudel M.R. Wolfe C.S., Patton H.M.A., Simonson J., Dubenko I., Ali N. Stadler S., Magnetic anisotropy of Co2MnSnl-xSbx thin films grown on GaAs (001)// JournaLof Applied Physics. 2009. - 7 : Vol. 105. - pp. 07E902-1-07E902-3.

75. Буримов» B.H. Жерихин A.H., Попков* B.JI., Импульсное лазерное напыление тонких пленок InxGal-xAs // Квантовая электроника. 1996. - Т. 23. - стр. 73-75.

76. Trajanovic Z. Senapati L., Sharma R.P., Venkatesan Т., Stoichiometry and thickness variation'of YBa2Cu3072x in off-axis pulsed laser deposition// Applied Physics Letters. 1995. -18: Vol. 66.-pp. 2418-2420.

77. Жерихин A.H. Худобенко А.И., Вилльямс P.T., Вилкинсон Д., Усер К.Б., Хионг Г., Воронов B.BI, Лазерное напыление пленок ZnO на кремниевые и сапфировые подложки // Квантовая электроника. 2003. - 11 : Т. 33. - стр. 975-980.

78. Кучис Е.В., Гальваномагнитные эффекты и методы их исследования. Москва : Радио и связь, 1990. - 264 е.

79. Демидов Е.С. Данилов Ю.А., Подольский В.В., Лесников В.П., Сапожников М.В., Сучков А.И., Ферромагнетизм в эпитаксиальных слоях германия и кремния, пересыщенных примесями марганца и железа // Письма в ЖЭТФ. 2006. - 12 : Т. 83. - стр. 664-667.

80. Chikasumi S., The physics of ferromagnetism. Tokyo : Syokabo, 1980.

81. Maex K. Van Rossum M., Properties of metal silicides. London: INSPEC, the Institution of Electrical Engineers, 1995.

82. Пожела Ю.К., Физика быстродействующих транзисторов. Вильнюс : Мокслас,1989.-264 е.

83. Хандрих К. Кобе С., Аморфные ферро- и ферримагнетики. Москва: Мир, 1982. - 296 е.

84. Золотухин И.В. Калинин Ю.Е., Аморфные металлические сплавы// УФН.1990.-9 : Т. 160.-стр. 75-110.

85. Mena F.P. Van der Marel D., Damascelli A., Fath M., Menovsky A.A., Mydosh J.A., Heavy carriers and non-Drude optical conductivity in MnSi // Physical Review B. 2003. - 24 : Vol. 67. - pp. 241101(R)-1-241101(R)-4.

86. Pfleiderer C. Julian S.R., Lonzarich G.G., Non-Fermi-liquid nature of the normal state of itinerant-electron ferromagnets //Nature. 2001. - Vol. 414. - pp. 427-430.

87. Gottlieb U. Sulpice A., Lambert-Andron В., Laborde O., Magnetic properties of single crystalline Mn4Si7 // Journal of Alloys and Compounds. 2003. - 1-2 : Vol. 361. - pp. 13-18.

88. Данилов Ю.А. Демидов E.C., Ежевский А.А., Основы спинтроники. Учебное пособие. Нижний Новгород, 2009. - 173 е.

89. Аплеснин С.С., Основы спинтроники. "Лань", 2010. - 2-е изд. испр. - 288 е.

90. Грюнберг П.А., От спиновых волн к гигантскому магнетосопротивлению и далее // Успехи физических наук. 2008. - 12 : Т. 178. - стр. 1349-1358.

91. Ферт А., Происхождение, развитие и перспективы спинтроники// Успехи физических наук. 2008. - 12 : Т. 178. - стр. 1337-1348.

92. Berger L., Emission of spin waves by a magnetic multilayer traversed by a current // Physical Review B. 1996. - 13': Vol. 54. - pp. 9353-9358.

93. Katine J.A. Albert F.J., Buhrman R.A., Myers E.B., Ralph D.C., Current-driven magnetization reversal and spin-wave excitations in Co/Cu/Co pillars // Physical1 Review Letters. -2000. 14 : Vol. 84. - pp. 3149-3152.

94. Grunberg P. Burgler D.E., Dassow H., Rata A.D., Schneider C.M., Spin-transfer phenomena in layered magnetic structures: Physical phenomena and materials aspects// Acta Materialia. 2007. - Vol. 55. - pp. 1171-1182.

95. Sukegawa H. Kasai S., Furubayashi Т., Mitani S., Inomata K., Spin-transfer switching in an epitaxial spin-valve nanopillar with a foll-Heusler Go2FeA10.5Si0.5 alloy // Applied Physics Letters. 2010. - 4 : Vol'. 96. - pp. 042508-1-042508-3.

96. Thomas A. Meyners D.f, Ebke D.', Liu N.-N., Sacher M.D., Schmalhorst J., Reiss G., Ebert H., Hiitten A., Inverted spin polarization of Heusler alloys for spintronic devices // Applied Physics Letters. 2006. - 1 : Vol. 89. - pp. 012502-1-012502-3.

97. Мещеряков В.Ф., Резонансные моды слоистых ферромагнетиков в поперечном магнитном поле // Письма в ЖЭТФ. 2002. - 12 : Т. 76. - стр. 836-839.

98. Heinrich В., Radio frequency technics // Ultrathin magnetic structures II: Measurement techniques and novel magnetic properties / ed. Heinrich B. Bland J.A.C.,. Springer-Verlag, 2005.

99. Hathaway K.B., Theory of exchange coupling in magnetic multilayers// Ultrathin magnetic structures II: Measurement techniques and novel magnetic properties / ed. Heinrich B. Bland J.A.C., . Springer-Verlag, 2005.

100. Slonczewski J.C., Conductance and exchange coupling of two ferromagnets separated by a tunneling barrier // Physical Review B. 1989. - 10 : Vol. 39. - pp. 6995-7002.

101. Goncalves da Silva C.E.T. Falicov L.M., Theory of magnetic properties of rare earth compounds (Localized moments and hybridization effects) // Journal of Physics C: Solid State Physics. 1972. - 1 : Vol. 5. - p. 63.

102. Moodera J.S. Kinder L.R., Wong T.M., Meservey R., Large magnetoresistance at room temperature in ferromagnetic thin film tunnel junctions// Physical Review Letters. 1995. - 16 : Vol. 74. - pp. 3273-3276.

103. Королёва Л.И., Магнитные полупроводники. Москва: Физический факультет МГУ, 2003.-312 с.я в