Спиновый и орбитальный магнетизм в магнитных сверхрешетках на основе Fe тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.11 ВАК РФ
|
Крашенинников, Алексей Петрович
АВТОР
|
||||
|
кандидата физико-математических наук
УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ
|
||||
|
Москва
МЕСТО ЗАЩИТЫ
|
||||
|
2007
ГОД ЗАЩИТЫ
|
|
01.04.11
КОД ВАК РФ
|
||
|
|
||||
РГ£
Московский государственный университет имени М В Ломоносова
Физический факультет
На правах рукописи УДК 537 621 5 537 622
КРАШЕНИННИКОВ Алексей Петрович Л
СПИНОВЫИ И ОРБИТАЛЬНЫИ МАГНЕТИЗМ В МАГНИТНЫХ СВЕРХРЕШЕТКАХ НА ОСНОВЕ Ре
Специальность 01 04 11 - физика магнитных явлений
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук
□0307 1209
Москва, 2007
003071209
Работа выполнена на кафедре общей физики и магнитоупорядоченных сред физического факультета Московского государственного университета им МВ Ломоносова
Научный руководитель доктор физико-математических профессор П Н Стеценко наук,
Официальные оппоненты доктор физико-математических профессор В Н Прудников наук,
доктор физико-математических ведущий научный сотрудник Н М Крейнес наук,
Ведущая организация Институт общей физики им А М Прохорова (ИОФАН ИОФ РАН), г Москва РАН или
Защита состоится " 24 " мая 2007 года в 19-00 часов на заседании диссертационного совета К 501 001 02 в Московском государственном университете им MB Ломоносова по адресу 119992 ГСП-2, г Москва, Ленинские горы, МГУ, физический факультет, аудитория ЮФА
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке физического факультета МГУ им М В Ломоносова
Автореферат разослан " 24 " апреля 2007 года
Ученый секретарь
диссертационного совета К 501 001 02, кандидат физико-математических наук yf/ И А Никанорова
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы
Проблема изучения различных гетероструктур и объектов пониженной размерности уже около сорока лет является одной из наиболее интересных и важных для фундаментальной науки и приложений Гетеросистемы позволяют изучать взаимовлияние различных элементов и соединений, эффекты, связанные с переносом заряда и спиновой поляризации через различного рода материалы, а в конечном итоге — получать новые, так называемые «функциональные материалы» и «метаматериалы» с абсолютно новыми свойствами В низкоразмерных системах становится возможным обнаружение и предсказание новых эффектов, связанных с доминирующей ролью поверхностных энергетических факторов в поведении исследуемой системы
Уникальные свойства магнитных многослойных гетероструктур позволяют на их основе создавать высокочувствительные датчики магнитных попей на основе эффекта гигантского магнитосопротивления, среды для различных видов магнитной записи информации, а также различные специальные покрытия, обладающие уникальными свойствами в переменных электромагнитных полях
Синтез и исследование новых магнитных материалов является одной из основных задач современной физики магнитных явлений Магнитные материалы на основе бислоев, сэндвичей и мультислоев (сверхрешеток) нашли широкий спектр применений в современной электронной промышленности благодаря таким свойствам, как возможность записи и неразрушающего считывания информации за счет анизотропии обменного взаимодействия, детектирования слабых магнитных полей и их изменений с использованием эффекта гигантского магнитосопротивления и т д
Системы на основе слоистых наноструктур позволяют исследовать такие фундаментальные проблемы физики магнитных явлений, как природа обменного взаимодействия между магнитными слоями через немагнитные (проводящие, полупроводниковые или непроводящие) разделительные слои, разчичные вопросы экспериментальной проверю! предсказаний о магнитных свойствах систем пониженной размерности, изучать принципы формирования обменной анизотропии, магнитных моментов и других ключевых характеристик магнитных материалов Все это становится
возможным благодаря обнаружению таких эффектов как осциллирующий характер величины межслойного обменного взаимодействия, приводящий к осцилляцшш основных магнитных параметров в зависимости от толщины немагнитных и, в некоторых случаях, также магнитных слоев, обменное смещение петель гистерезиса в образцах, полученных при росте или охлаждении в магнитном поле, содержащих антиферромагнитные компоненты
Особый интерес вызывают вопросы участия орбитальных моментов электронов проводимости и атомных оболочек в формировании магнитных свойств слоистых магнитных наноматериалов связи с недавно обнаруженными эффектами гигантской магнитной восприимчивости примесей Зс1-переходных металлов в щелочных матрицах и немагнитных пленок золота с нанесенным тиоловым покрытием (характеристическая тиоловая группа содержит немагнитные элементы серу и водород -SH), гигантского магнитосопротивления в ультратонких пленках немагнитного бериллия и гигантской анизотропии магнитосопротивления в таких пленках
Цель работы
Диссертационная работа посвящена синтезу и комплексному изучению наноразмерных слоистых гетеросистем на основе Fe с немагнитными прослойками Ag и Be с переменными толщинами ферромагнитной и немагнитной компонент, а также выяснению характера влияния орбитальных магнитных моментов на основные магнитные свойства данных материалов
Для этого в работе методом катодного распыления в разряде с осциллирующими электронами (типа Пеннинга) на подложки из оптического покровного стекла и мусковита (слюды) осуществлен синтез систем магнитных сверхрешеток Fe/Be с переменной толщиной слоев Fe [Fe(7-19Á)/Be(8Á)], Fe/Be с переменной толщиной слоев Be [Fe(10Á)/Be(4-25Á)], [Fe(5Á)/Be(5-20Á))] и систем Fe/Ag с переменной толщиной слоев Fe [Fe(10Á)/Ag(7-22Á)] и Fe/Ag с переменной толщиной слоев Ag [Fe(8-22Á)/Ag(7Á)] Число периодов сверхрешеток изменялось от 70 до 150
Полученные образцы изучались с применением методов рентгенодифракционного анализа, вибрационной магнитометрии, а также мессбауэровской спектроскопии Исследованы температурные зависимости намагниченности в магнитном поле в широком диапазоне температур Получены результаты независимого исследования спектров ферромагнитного резонанса в нескольких образцах МСР Fe/Be
Основные положения, выносимые на защиту
Методом катодного распыления на стекло и слюду в разряде с осциллирующими электронами получены магнитные сверхрешетки систем Fe/Be и Fe/Ag, образующие несколько серий с переменной толщиной одной из компонент (магнитной или немагнитной) при постоянной толщине слоев второй компоненты [Fe(10Á)/Be(tBc)], [Fe(10Ä)/Ag(tAg)], [Fe(tie)/Be(gÄ)j, [Fe(tFe)/Ag(7Ä)] и [Fe(5A)/Be(tBe)] Магнитные сверхрешетки Fe/Be получены и исследованы диссертантом впервые
1 Магнитные сверхрешетки Fe/Be и Fe/Ag имеют слабо текстурированную структуру слоев Fe в направлении (011) с характерными размерами областей когерентного рассеяния 40-90Ä в MCP Fe/Be и сосуществованием структур ОЦК и ГЦК в MCP Fe/Ag
2 Обнаружена зависимость формы петель магнитного гистерезиса, спонтанной намагниченности, коэрцитивной силы и других параметров от соотношения толщин Fe и немагнитных компонент MCP
3 Установлено наличие в исследованном интервале толщин осциллирующих зависимостей спонтанной намагниченности MCP Fe/Be от толщины слоев Ве (A=6-8Ä) и спонтанной намагниченности MCP Fe/Ag от толщины слоев Ag (Л=6 и A=8Á), обусловленных знакопеременным поведением интегралов обменного взаимодействия между слоями Fe, а также осциллирующей зависимости спонтанной намагниченности MCP Fe/Ag от толщины Fe, обусловленной интерференционными эффектами электронного транспорта через межслойные границы
4 Установлено значительное влияние орбитальных эффектов на магнитные свойства MCP Fe/Be и Fe/Ag, проявляющееся в частности, в наличии гигантских магнитных моментов в ряде MCP Fe/Be, малых величинах сверхтонких магнитных полей на ядрах 57Fe в MCP Fe/Be и Fe/Ag, обладающих спонтанной намагниченностью ботее, чем в полтора раза превышающей таковую для массивного Fe, а также в больших средних значениях g-фактора для MCP Fe/Be по данным ФМР-спектроскопии
Научная новизна
Научная новизна работы определяется, во-первых, тем, что в ней впервые потучены и исследованы серии магнитных сверхрешеток Fe/Be, а
5
также получены и исследованы серии сверхрешеток Fe/Ag с переменными толщинами Fe, Be и Ag соответственно, во-вторых, предложен и реализован метод поиска начальных параметров для аппроксимации спектров поглощения гамма-излучения без отдачи и разработана спектральная модель. представляющая МСР в опытах по изучению спектров эффекта Мессбаузра, в-третьих, измерены экспериментально гигантские значения спонтанной намагниченности в некоторых сверхрешетках Fe/Be, а также превышающие спонтанную намагниченность чистого массивного железа значения спонтанной намагниченности в некоторых сверхрешетках Fe/Ag, в-четвертых, показано, что наблюдаемые величины магнитных моментов и величины сверхтонких магнитных полей на ядрах 57Fe могут быть обусловтены возрастанием орбитальных вкладов в магнитные моменты ионов Fe
Научпзя н практическая значимость
Ценность полученной совокупности экспериментальных результатов определяется тем, что впервые получек совершенно новый перспективный класс материалов, свойства которого позволяют предлагать его модификации для использования в устройствах записи информации и детектирования слабых магнитных нолей Результаты работы могут использоваться для получения и дальнейшего исследования магнитных сверхрешеток с уникальныуи магнитными свойствами Показана перспективность исследования нано- и низкоразмерных систем на основе Fe/Be наряду с другими широко исследуемыми системами
Разработанная в рамках настоящей диссертационной работы программа обработки мессбауэровских спектроскопических данных, может использоваться в исследованиях как магнитных сверхрешеток, так и при изучении локальных магнитных состояний в аморфных или кристаллических сплавах
Апробация работы
Основные результаты, приведенные в диссертационной работе, докладывались на следующих всероссийских и международных конференциях Международной конференции по спиновой электронике (и гировекторной динамике) в 2002, 2003, и 2004 годах, Московском международном симпозиуме по магнетизму в 2002 и 2005 годах, .VIII Международной конференции «Мессбауэровская спектроскопия и ее применения» в 2002 году, Международной школе-семинаре «Новые магнитные материалы микроэлектроники» в 2004 и 2006 годах,
6
II Международной конференции-школе по полупроводниковой спинтронике и квантово-информационной технологии SpinTech II в 2003 году, Международной конференции по функциональным материалам ICFM в 2003 году, Международном симпозиуме по магнитным материалам и их применениям (зимней конференции Корейского магнитного общества) SOMMA/KMS в 2003 году, а также конференциях «Ломоносовские чтения» и «Ломоносов» в 2005 году
Всего по результатам работы над методикой синтеза и исследования магнитных сверхрешеток и обработки спектров эффекта Мессбауэра автором в соавторстве представлено 18 (восемнадцать) докладов на всероссийских и международных конференциях Материалы диссертации также неоднократно представлялись на обсуждение кафедры общей физики и магнитоупорядоченных сред
Публикации по теме диссертации
По теме диссертации автором опубликовано 4 (четыре) статьи в рецензируемых научных журналах JMMM — две статьи, Phys Stat Sol (b) — одна статья, и «Исследовано в России» — одна статья Кроме того, 3 (три) статьи опубтиковано в рецензируемых сборниках трудов всероссийских и международных конференций
Полный список опубликованных автором в соавторстве с коллективом лаборатории и другими коллегами статей и тезисов докладов на конференциях приведен в конце автореферата
Личный вклад диссертанта
Выбор направления исследований, обсуждение результатов и формулировка задач проводились совместно с научным руководителем профессором П Н Стеценко и сотрудниками лаборатории доцентом С Д Антиповым, с н с Г Е Горюновым и д т н Г В Смирницкой Диссертант принимал участие в подготовке экспериментов по напылению образцов магнитных сверхрешеток, проводившихся д т п Г В Смирницкой и О В Скабицкой, лично проводил измерения кривых намагничивания и температурных зависимостей намагниченности и обрабатывал данные всех измерений рентгеновской дифрактометрии, полученные с н с Г Е Горюновым, и мессбауэровской спектроскопии, полученные доцентом С Д Антиповым Обработка данных ФМР-спектроскопии, потученпых в лаборатории доцента Н Е Сырьева йене ЕВ Лебедевой, проводилась совместно с доцентом С Д Антиповым Диссертантом написаны программы
для обработки данных магнитных измерений и программа обработки месебауэровских спектров, использующая наработки сотрудников лаборатории и возможности научной библиотеки функций ROOT Framework, включая алгоритмы минимизации FUMILI и MINUIT и основные средства отображения Эволюционный поиск начальных параметров и используемые спектральные модели реализованы диссертантом лично
Структура и объем работы
Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка цитируемой литературы Объем диссертации составляет 157 страниц, включая 47 рисунков, 9 таблиц и список цитируемой литературы из 117 наименований
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении приводится аргументация, подтверждающая актуальность выбранной темы, формулируются цель работы и основные задачи исследования, определяется степень новизны полученных результатов и их практическая значимость
Первая глава содержит краткий обзор литературы по теме диссертационной работы, рассматриваются некоторые аспекты методик синтеза наноструктур, характеристики роста слоев в различных условиях, влияние материала и состояния подложки на свойства пленок и многослоек, основные структурные и магнитные свойства магнитных сверчрешсток и многослоек, особенности транспортных свойств многослойных пленок, а также обоснование сделанного в диссертационной работе выбора материалов для синтеза Затрагиваются вопросы анизотропии, суперпарамагнегазма, магнитосопротивления и некоторых эффектов орбитальной природы, наблюдаемых в пленках и на примесях
Вторая глава описывает использованные методы получения и исследования магнитных сверхрешеток, характеристики установки по их напылению, рентгено-дифракционного и вибрационно-магнитометрического комплексов и мессбауэровского спектрометра
Показано, что использованный метод синтеза магнитных сверхрешеток позволяет получать качественные образцы с хорошей адгезией к подложке, контролируемыми толщинами слоев компонент и низким содержанием примеси рабочего газа Указано на возможность формирования в разряде режима распыления кластеров материалов мишеней с малым чистом атомов
8
Использованный уникальный полностью компьютеризированный магнитометрический комплекс позволяет проводить измерения намагниченности с чувствительностью 2 10"7 Гс см3 (эме), причем выбранный закон изменения намагничивающего поля позволил повысить качество петель магнитного гистерезиса путем плавного снижения скорости сШУё/ при приближении к точке Я = 0 Описаны способы измерения температурных зависимостей намагниченности в диапазонах температур 77-300 К и 300-1100 К Описана методика калибровки магнитометра для получения абсолютных величин намагниченности
Измерения мессбауэровских спектров проводились в режиме постоянных ускорений образца при неподвижном источнике всегда при комнатной температуре
Третья глава содержит описание использованного метода обработки мессбауэровских спектров и спектральной модели сверхрешет ок, а также основные сведения об известных методах обработки данных мессбауэровской спектроскопии
Особенность использованной модели состоит в использовании лоренцевской формы распределения плотности вероятности сверхтонких магнитных полей, что исключает необходимость аппроксимации экспериментального спектра в свою очередь аппроксимированными функциями Фоигта или аппроксимацию лоренцевскими линиями с почти произвольными параметрами В использованном методе исключена также возможность произвольного описания уширения естественной ширины линии мессбауэровского изотопа Вместо этого используется концепция непрерывного распределения параметров сверхтонкого взаимодействия, приводящая к формированию широких или узких лоренцевьтх пиков в функции распределения плотности вероятности данного параметра
Спектральная модель сверхрешеток предполагала наличие нескочьких групп локальных магнитных состояний, отвечающим расположению ионов Бе в различных окружениях в слоях, интерфейсах и в простенке Дополнительные группы магнитных состояний введены для положении катионов в окружении, характерном для ступенек, островков и др несовершенств структуры слоев компонент Предпочагалась пропорциональная зависимость изомерного сдвига и квадрупочьного расщепления от величины сверхтонкого магнитного поля с коэффициентами, различными дтя различных групп локальных магнитных состояний
Использовано приближение слабого по сравнению с зеемановским квадрупольного расщепления с нулевым параметром асимметрии градиента электрического поля на ядре
Четвертая глава подводит итоги выполненным исследованиям структуры и интегральных магнитных свойств магнитных сверхрешеток Fe/Be и Fe/Ag
Указано на значительное превышение значения спонтанной намагниченности сверхрешеток по сравнению со значением для чистого массивного железа в большинстве образцов В некоторых сверхрешетках Fe/Be спонтанная намагниченность достигала 4 800-5 300 Гс
Наблюдался гистерезис перемагничивания сверхрешеток в направлении внешнего поля перпендикулярном плоскости образца с техническим насыщением в полях менее 5 кЭ, причем и в случае сверхрешеток с гигантскими значениями намагниченности, для которых размагничивающее поле должно быть весьма значительным
Обнаружено наличие осциллирующей зависимости (рис) спонтанной намагниченности, коэрцитивной силы и некоторых других параметров кривых перемагничивания от толщин слоев Ag и Ве при постоянной толщине слоев Fe, причем в случае Ag период соответствует полученному в расчетах по модели РККИ Не делается никаких заключений о соответствии или несоответствии фазы н амплитуды осцилляций теоретическим расчетам Для Ве экспериментально определен период осцилляций, однако расчетов в модели РККИ для Ве, насколько известно автору, до настоящего времени не производилось
Некоторые сверхрешетки Fe/Ag проявили суперпарамагнитный характер магнитного поведения при комнатной температуре, что было подтверждено наличием гистерезиса при азотной температуре и значительным магнитным моментом, вычисленным по результатам аппроксимации кривых перемагничивания при комнатной температуре функцией Ланжевена
Приведены данные о магнитном старении образцов Fe/Ag за период 10 месяцев и о поведении магнитных сверхрешеток Fe/Be при отжиге в постоянном магнитном поле и после отжига
Пятая глава содержит обсуждение результатов исследования локальных магнитных состояний ионов Fe в магнитных сверхрешетках на
10
основе восстановленных функций распределения плотности вероятности сверхтонких магнитных полей на ядрах 57Fe
Показано, что даже с учетом влияния подложки на поглощение мессбауэровского излучения в области малых скоростей поглотителя спектры магнитных сверхрешеток, как правило, характеризуются преобладанием малых и средних магнитных полей
Доля квазиобъемных локальных магнитных состояний, характеризующихся классическим секстетом линий поглощения, отвечающих значению сверхтонкого поля около 320-340 кЭ, оказалась достаточно значительной только в случае магнитной сверхрешетки [Fe(10Á)/Be(4Á)], где из-за малой толщины прослойки в результате диффузии могли образоваться переходы между слоями Fe с образованием областей, сходных по свойствам с ультратонкими пленками Fe
В остальных случаях наблюдалось преобладание сверхтонких магнитных полей не более 100 кЭ, что не соответствует наблюдаемым значениям магнитных моментов Fe в магнитных сверхрешетках Fe/Be и Fe/Ag (в предположении, что величина среднего сверхтонкого магнитного поля должна коррелировать с ветичиной магнитного момента иона) Делается заключение, что этот эффект обусловлен возрастанием вклада орбитального момента атома и электронов проводимости в магнитное сверхтонкое поле на ядрах 57Fe магнитоактивных ионов
Приводятся данные о распределении углов выхода магнитных моментов из плоскости сверхрешетки, определенны
Приводятся результаты вспомогательного исследования магнитных сверхрешеток Fe/Be методом ферромагнитного резонанса в Московском и Кубанском университетах и ИРЭ НАН Украины и расчета g-факторов в киттелевском приближении, свидетельствующие о больших средних значениях g-факторов, достигающих 3,07 и 6,0 для сверчрешеток [Fe( 10Á)/Be(8Á)]юо и [Fe(10Á)/Be(llÁ)]110 соответственно
На последующих страницах приводятся наиболее интересные иллюстрации, относящиеся, в основном, к впервые полученным магнитным сверхрешеткам Fe/Be
u 6000
О Спонтанная намагниченность © Коэрцитивная сила (ОЛН)-,
С* Обменное смещение
! m аГ S
v S
и
U
о
ц
S о> S ю
О
о * V
о * «4 *
. V
•о»
»
S
10 15 20
Толщина слоев Ве, Ä
25
Рис 1 Зависимость магнитных характеристик MCP Fe/Be от толщины слоев Ве при толщине Fe 10Ä
Рис. 2а Центральная часть петли гтеремагничивалил МСР [Ре(10А)/Ве(17Л)]цо в плоскости сверхрешетки вдоль направления магнитного поля при напылении (трудная ось) и поперек поля при напылении (легкая ось).
Рис. 25 Центральная часть петли перемагничимания МСР [Ре(10А)/Ве(17А)]по перпендикулярно плоскости сверхрешетки.
Рис. 3 Температурная зависимость намагниченности образца [РеП 9АуВе(8Л)]|М при нагревании до 800 °С и охлаждении в магнитном поле 500 Э.
OS
07
S
§ 06
1 05
а
л 04
о 03
i
С 02
0 1
0
I
__Ii.,
-2 0 2
Скорость, мч/с
[Fc(4 9Ä)/Be(20Ä)]l5
JV
50 100 150 200 250
Сверхтонкое поле, ьЭ
300
350
400
Рис 4 а) Спектр ядерного гамма-резонанса MCP [Fe(4.9Ä)/Be(20Ä)]i5o, б) распредечение сверхтонких полей на ядрах 57Fe
Основные публикации по теме диссертации
Основное содержание диссертационной работы полностью отражено в следующих публикациях А П Крашенинникова
1 Антипов С Д, Горюнов Г Е , Колумбаев А Л, Крашенинников А П , Смирницкая Г В , Стеценко П Н Сверхтонкие взаимодействия и локальные магнитные состояния ионов Fe в магнитных сверхрешетках Fe/Pd // Сборник трудов XI Международной конференции по спиновой электронике 2002 г С 7-19
2 Avksentjev Ju I, Antipov S D, Goryunov G E, Kamenskikh IR, Rrashenmnikov A P , Pamn IA, Stetsenko P N Magnetic properties and possibility of spontaneous spin-reorientation in the Fe-sublattice of intei metallic compounds Tm(Fel-xRhx)2 // Ab-stracts of Moscow International Symposium on Magnetism 2002 г С 117-118
3 Авксентьев Ю И , Антипов С Д, Горюнов Г Е, Каменских И Р , Крашенинников А П, Садков Д В , Стеценко П Н Магнитные свойства и ядерный гамма-резонанс интерметаллических соединений HoxYl-xFe2 // Тезисы докладов VIII международной конференции "Мессбауэровская спектроскопия и ее применения" 2002 г С 41
4 Avksentjev Ju I, Antipov S D , Goryunov G E, Kamenskikh I R, Rrashenmnikov A P, Panm IA, Stetsenko P N Magnetic properties and possibility of spontaneous spin-reorientation in the Fe-sublattice of intermetalhc compounds Tm(Fel-xRhx)2 // Journal of Magnetism and Magnetic Materials T 258-259 2003 г С 335-337
5 С Д Антипов, Г Е Горюнов, А П Крашенинников, Г В Смирницкая, П Н Стеценко, Спиновый и орбитальный магнетизм сверхрешеток Fe/Be // Сборник трудов XII международной конференции по спиновой электронике 2003 г С 111-126
6 S Antipov, V Buravtsova, Е Gan'shina, G Gorjunov, V Guschm, A Krasheninmkov, F Pudonin, P Stetsenko The Peculiarities of Magnetic State of Ferromagnetic-Semiconductor Multilayers // Abstract Notebook of The 2-nd International Conference and School on Semiconductor Spintronics and Quantum Information Technology SpinTech II 2003 г С 200
7 Antipov S D , Goryunov G E, Smirmtskaya G V, Stetsen-ko P N, Krasheninmkov A P Formation of local magnetic states of magnetic ions and
hyperfine fields on nuclei in magnetic superlattices // Abstr of International conference on functional materials (ICFM-2003) 2003 г С 288
8 P N Stetsenko, G E Goryunov, S D Antipov, G V Smnnitskaya A P Krasheninnikov, О V Skabitskaya Oscillations of magnetic parameters and giant magnetization of Fe/Be superlattices // 2003 SOMMA/KMS meeting International Symposium on Magnetic Materials and Applications and Winter Conference of the Korean Magnetics Society 2003 г С 134
9 Goryunov G E , Antipov S D , Smirnitskaya G V, Krasheninnikov A P , Skabitskaya О V , Stetsenko P N Oscillations of magnetic parameters and giant magnetization of Fe/Be superlattices//Phys Stat Sol (b) T 241 2004 г С 1439-1443
10 СД Антипов, ГЕ Горюнов, АП Крашенинников Г В Смирницкая, П Н Стеценко Роль орбитальных вкладов в формировании локальных атомных магнитных моментов ионов Fe в магнитных сверхрешетках // Сборник трудов XIX Международной конференции магнитные материалы микроэлектроники НМММ-19 2004 г С 397 - 399
11 ПН Стеценко, Г В Смирницкая, С Д Антипов, Г Е I орюнов, АП Крашенинников, О В Скабицкая Пространственное распределение намагниченности в магнитных сверхрешетках Fe/Be // Сборник трудов XIX Международной конференции магнитные материалы микроэлектроники НМММ-19 2004 г С 436-437
12 С Д Антипов, В Е Буравцова, Е А Ганыпина, Г F Горюнов, В С Гущин, С И Касаткин, А П Крашенинников, Ф А Пудонин, П Н С геценко Магнитные и манитооптические свойства спин-туипельных магнитодиэлектрических наногетероструктур // Сборник трудов XIX Международной конференции магнитные материалы микроэтекгроники НМММ-19 2004 г С 601-603
13 СД Антипов, ГЕ Горюнов, АП Крашенинников, ПН Стеценко, Г В Смирницкая, О В Скабицкая Влияние орбитального моментов на формирование локальных магнитных моментов и сверхтонких магнитных полей в магнитных сверхрешетках Fe/Be // Сборник тр\ дов XII международной конференции по спиновой электронике и гировекторной электродинамике 2004 г С 119-131
14 SD Antipov, GE Goryunov, АР Krasheninnikov, OV Skabitskaya, G V Smirnitskaya, P N Stetsenko, S A Taraskin, Ferromagnetism
17
and superparamagnetism m Fe/Ag magnetic superlattices // Proceedings of the Third Moscow International Symposium on Magnetism (Moscow, June 25-30 2005) 2005 г С 172-176
15 А П Крашенинников, Спиновый и орбитальный магнетизм в магнитных сверхрешетках Fe/Be // Тезисы конференции «Ломоносов 2005»
2005 г С
16 С Д Антипов, Т В Багмут, С А Вызулин, Г Е Горюнов, А П Крашенинников, Е В Лебедева, С В Недух, Г В Смирницкая, П Н Стеценко, Н Е Сырьев О роли орбитальных вкладов в намагниченность магнитных сверхрешеток железо-бериллий // Сборник трудов конференции «Ломоносовские чтения 2005» 2005 г С
17 SD Antipov, GE Goryunov, АР Krashenmnikov, GV Smirnitskaya, PN Stetsenko Giant magnetic moments of Fe ions in Fe/Be magnetic superlattices // Journal of Magnetism and Magnetic Materials T 300
2006 г С e455-e458
18 С Д Антипов, Т В Багмут, С А Вызулин, Г Е Горюнов, А П Крашенинников, Е В Лебедева, С В Недух, Г В Смирницкая, П Н Стеценко, НЕ Сырьев О роли орбитальных вкладов в намагниченность магнитных сверхрешеток железо-беритлий // Сборник трудов XX международной школы-семинара «Новые магнитные материалы микроэлектроники» 2006 г С 298-300
19 СД Антипов, ГЕ Горюнов, АП Крашенинников, Г В Смирницкая, П Н Стеценко Особенности магнитных свойств трехкомпонентных магнитных сверхрешеток на основе Fe/Co/Mo // Сборник трудов XX международной школы-семинара «Новые магнитные материалы микроэлектроники» 2006 г С 885-887
20 С Д Антипов, Г Е Горюнов, А П Крашенинников, В А Сенина, Г В Смирницкая, П Н Стеценко Магнитные свойства и локальные состояния ионов Fe в трехкомпонентных магнитных сверхрешетках на основе Fe/Co/Mo // Электронный журнал "Исследовано в России" 2007 г С 27-36 (002/061211)
Подписано в печать 23 04 2007 г Исполнено 24 04 2007 г Печать трафаретная
Заказ № 453 Тираж 100 экз
Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш, 36 (495) 975-78-56 www autoreferat ru
Введение.
Глава 1. Обзор литературы.
§ 1. Виды наноструктур и их особенности.
§ 2. Синтез слоистых наноструктур.
§ 3. Структура многослойных пленок.
§ 4. Магнитные свойства и особенности транспорта в сверхрешетках.
Межслойные обменные взаимодействия.
§ 5. Основные методы исследования.
Глава 2. Экспериментальные методы.
§ 6. Методика синтеза образцов.
§ 7. Рентгеноструктурные исследования.
§ 8. Магнитометрические исследования.
§ 9. Исследования сверхтонких взаимодействий.
ЯГР-спектроскопия.
Глава 3. Методика расчета параметров сверхтонких взаимодействий.
§ 10. Общие сведения об эффекте Мёссбауэра в Fe.
§ 11. Краткий обзор методов обработки спектров эффекта Мёссбауэра.
§ 12. Методика минимизации функционала у} для Р(Я).
§ 13. Спектральные модели сверхрешеток Fe/Be и Fe/Ag.
Глава 4. Магнитные свойства сверхрешеток.
Глава 5. Сверхтонкие взаимодействия в MCP Fe/Be и Fe/Ag.
Проблема изучения различных гетероструктур и объектов пониженной размерности уже около сорока лет является одной из наиболее интересных и важных для фундаментальной науки и приложений. Гетеросистемы позволяют изучать взаимовлияние различных элементов и соединений, эффекты, связанные с переносом заряда и спиновой поляризации через различного рода материалы, а в конечном итоге — получать новые, так называемые «функциональные материалы» и «мета-материалы» с абсолютно новыми свойствами. В низкоразмерных системах становится возможным обнаружение и предсказание новых эффектов, связанных с доминирующей ролью поверхностных энергетических факторов в поведении исследуемой системы.
Уникальные свойства магнитных многослойных гетероструктур позволяют на их основе создавать высокочувствительные датчики магнитных полей на основе эффекта гигантского магнитосопротивления, среды для различных видов магнитной записи информации, а также различные специальные покрытия, обладающие уникальными свойствами в переменных электромагнитных полях.
Цель работы. Диссертационная работа посвящена синтезу и комплексному изучению наноразмерных слоистых гетеросистем на основе Fe с немагнитными прослойками Ag и Ве с переменными толщинами ферромагнитной и немагнитной компонент, а также выяснению характера влияния орбитальных магнитных моментов на основные магнитные свойства данных материалов.
Для этого в работе методом катодного распыления в разряде с осциллирующими электронами (типа Пеннинга) на подложки из оптического покровного стекла и мусковита (слюды) осуществлен синтез систем магнитных сверхрешеток Fe/Be с переменной толщиной слоев Fe: [Fe(7-19Á)/Be(8Á)], Fe/Be с переменной толщиной слоев Be: [Fe(10Á)/Be(4-25Á)], [Fe(5Á)/Be(5-20Á))] и систем Fe/Ag с переменной толщиной слоев Fe: [Fe(10Á)/Ag(7-22Á)] и Fe/Ag с переменной толщиной слоев Ag: [Fe(8-22Á)/Ag(7Á)]. Число периодов сверхрешеток изменялось от 70 до 150.
Полученные образцы изучались с применением методов рентгенодифракци-онного анализа, вибрационной магнитометрии, а также мессбауэровской спектроскопии. Исследованы температурные зависимости намагниченности в магнитном поле в широком диапазоне температур. Получены результаты независимого исследования спектров ферромагнитного резонанса в нескольких образцах МСР Fe/Be.
Актуальность. Синтез и исследование новых магнитных материалов является одной из основных задач современной физики магнитных явлений. Магнитные 3 материалы на основе бислоев, сэндвичей и мультислоев (сверхрешеток) нашли широкий спектр применений в современной электронной промышленности благодаря таким свойствам, как возможность записи и неразрушающего считывания информации за счет анизотропии обменного взаимодействия, детектирования слабых магнитных полей и их изменений с использованием эффекта гигантского магнито-сопротивления и т. д.
Системы на основе слоистых наноструктур позволяют исследовать такие фундаментальные проблемы физики магнитных явлений, как природа обменного взаимодействия между магнитными слоями через немагнитные (проводящие, полупроводниковые или непроводящие) разделительные слои, различные вопросы экспериментальной проверки предсказаний о магнитных свойствах систем пониженной размерности, изучать принципы формирования обменной анизотропии, магнитных моментов и других ключевых характеристик магнитных материалов. Все это становится возможным благодаря обнаружению таких эффектов как осциллирующий характер величины межслойного обменного взаимодействия, приводящий к осцилляциям основных магнитных параметров в зависимости от толщины немагнитных и, в некоторых случаях, также магнитных слоев; обменное смещение петель гистерезиса в образцах, полученных при росте или охлаждении в магнитном поле, содержащих антиферромагнитные компоненты.
Особый интерес вызывают вопросы участия орбитальных моментов электронов проводимости и атомных оболочек в формировании магнитных свойств слоистых магнитных наноматериалов связи с недавно обнаруженными эффектами гигантской магнитной восприимчивости примесей 3(1-переходных металлов в щелочных матрицах и немагнитных пленок золота с нанесенным тиоловым покрытием (характеристическая тиоловая группа содержит немагнитные элементы серу и водород: -SH), гигантского магнитосопротивления в ультратонких пленках немагнитного бериллия и гигантской анизотропии магнитосопротивления в таких пленках.
Фундаментальной задачей настоящей работы было выяснение соотношения значимостей вкладов спиновой и орбитальной поляризации в полный магнитный момент и намагниченность, наблюдаемую в эксперименте. Для ее решения должен быть проведен комплекс исследований: синтез магнитных сверхрешеток Fe/Be и Fe/Ag с толщинами компонент от 5 Á до 30 Á, а также измерения их магнитных свойств, температурных зависимостей намагниченности, изучение локальных магнитных состояний, локальных магнитных моментов ионов и характера косвенного обменного взаимодействия магнитоупорядоченных слоев Fe через немагнитные прослойки Ве и Ag. Исходя из уже известных нам данных о поведении тонких пленок, олигатомных кластеров и отдельных атомов переходных металлов в щелочных 4 матрицах К, Na, Rb, Cs, система образцов Fe/Be вызывала большой интерес и обещала интересные научные результаты. Согласно литературным данным, увеличение магнитного момента Fe можно ожидать и в системе Fe/Ag. Одной из задач явилось наблюдение зависимости намагниченности и некоторых других магнитных параметров от толщины немагнитной прослойки и от толщины магнитного слоя в сериях MCP с постоянной толщиной магнитного слоя и с постоянной толщиной спейсера соответственно.
В Главе 1 приведен обзор основных литературных данных по теме, закладывающих фундамент дальнейшего рассмотрения экспериментальных результатов.
Глава 2 описывает методику синтеза и исследования образцов, контроля их качества и содержит основные результаты рентгеноструктурного анализа. Основным результатом второй главы являются синтезированные описанным методом серии образцов MCP Fe/Be и Fe/Ag с переменными толщинами слоев Fe или немагнитных прослоек и описание их структуры.
В Главе 3 описывается использованный метод математической обработки спектров ядерного гамма-резонанса. Основным результатом третьей главы является разработанная математическая модель спектроскопического анализа измерений мессбауэровского поглощения и пакет программ, реализующий обработку спектров ядерного гамма-резонанса и оценивание основных параметров сверхтонких взаимодействий в наноструктурных слоистых магнетиках.
Глава 4 содержит описание и обсуждение основных экспериментальных результатов в части зависимости интегральных магнитных характеристик от толщин компонент магнитных сверхрешеток. Основными результатами четвертой главы являются: обнаружение образцов со значениями спонтанной намагниченности значительно выше таковой для чистого массивного Fe и осцилляций магнитных параметров с изменением толщин немагнитных прослоек в системах Fe/Be и Fe/Ag, а также обнаружение суперпарамагнитного поведения некоторых сверхрешеток Fe/Ag. Показано, что зависимости спонтанной намагниченности сверхрешеток испытывают более глубокие осцилляции в случае прослойки Ве.
Глава 5 содержит результаты спектроскопического анализа картины резонансного поглощения квантов мессбауэровского излучения ядрами 57Fe и результаты дополнительно проведенных измерений спектров ферромагнитного резонанса в некоторых MCP. Основными результатами главы пятой являются: выяснение структуры вкладов в сверхтонкое магнитное поле на ядрах 57Fe в MCP Fe/Be и Fe/Ag, а также измеренные методом ФМР характерные величины спектроскопических g-факторов.
Система магнитных сверхрешеток Fe/Be была получена и исследована авторами впервые, что определяет почти полное отсутствие литературных данных об аналогичных исследованиях. Для получения максимально полной и разносторонней информации об объекте выбранные методы исследования комбинировались, а также был разработан оригинальный автоматизированный метод аппроксимации и анализа спектров ядерного гамма-резонанса и распределения сверхтонких магнитных полей на ядрах 57Fe в приближении слабо искаженной кубической симметрии окружения этих ядер.
Научная новизна работы определяется, во-первых, тем, что в ней впервые получены и исследованы серии магнитных сверхрешеток Fe/Be, а также получены и исследованы серии сверхрешеток Fe/Ag с переменными толщинами Fe, Be и Ag соответственно; во-вторых, предложен и реализован математический метод поиска начальных параметров для аппроксимации спектров поглощения гамма-излучения без отдачи, разработана спектральная модель, представляющая МСР в опытах по изучению спектров эффекта Мёссбауэра; в-третьих, измерены экспериментально гигантские значения спонтанной намагниченности в некоторых сверхрешетках Fe/Be и превышающие спонтанную намагниченность чистого массивного железа значения спонтанной намагниченности в некоторых сверхрешетках Fe/Ag; в-четвертых, показано, что наблюдаемые величины магнитных моментов и величины сверхтонких магнитных полей на ядрах 57Fe могут быть обусловлены возрастанием орбитальных вкладов в магнитные моменты ионов Fe.
Практическая ценность. Приложения. Ценность полученной совокупности экспериментальных результатов определяется тем, что впервые получен совершенно новый перспективный класс материалов, свойства которого позволяют предлагать его модификации для использования в устройствах записи информации и детектирования слабых магнитных полей. Результаты работы могут использоваться для получения и дальнейшего исследования магнитных сверхрешеток с уникальными магнитными свойствами. Показана перспективность исследования нано- и низкоразмерных систем на основе Fe/Be наряду с другими широко исследуемыми системами.
Разработанная в рамках настоящей диссертационной работы программа обработки мессбауэровских спектроскопических данных, может использоваться в исследованиях как магнитных сверхрешеток, так и при изучении локальных магнитных состояний в аморфных или кристаллических сплавах.
В заключении диссертации сформулированы основные выводы, выносимые на защиту.
§ 14. Основные результаты
Методом катодного распыления на стекло и слюду в разряде с осциллирующими электронами получены магнитные сверхрешетки (MCP) систем Fe/Be и Fe/Ag, образующие несколько серий с переменной толщиной одной из компонент (магнитной или немагнитной) при постоянной толщине второй компоненты: Fe(10Á)/Be(tBe), Fe(4,9Á)/Be(tBe) и Fe(tFe)/Be(8Á), а также Fe(ÍFe)/Ag(7Á) и Fe(10Á)/Ag(íAg). Магнитные сверхрешетки Fe/Be получены и исследованы автором впервые. Проведены комплексные исследования магнитных сверхрешеток методами вибрационной магнитометрии, а также рент-генодифракционного и ЯГР-спектроскопического анализа. Отдельные образцы из числа полученных и исследованных в работе также исследованы независимо в Московском и Кубанском госуниверситетах и в Институте радиоэлектроники HAH Украины методом спектроскопии ферромагнитного резонанса.
1. Магнитные сверхрешетки Fe/Be и Fe/Ag имеют слабо текстуриро-ванную структуру слоев Fe в направлении (011) с характерными размерами областей когерентного рассеяния 40-90 Á в MCP Fe/Be и сосущестованием структур ОЦК и ГЦК в MCP Fe/Ag.
2. Обнаружена зависимость формы петель магнитного гистерезиса, спонтанной намагниченности, коэрцитивной силы и обменного смещения от соотношения толщин слоев Fe и немагнитных компонент MCP. Установлено наличие в исследованном интервале толщин осциллирующих зависимостей спонтанной намагниченности MCP Fe/Be от толщины слоев Ве (А = 6-8 Á) и спонтанной намагниченности MCP Fe/Ag от толщины слоев Ag (Л = 8 Á и Л = 6 Á), обусловленных знакопеременными зависимостями обменных интегралов типа РККИ, а также осциллирующей зависимости спонтанной намагниченности MCP Fe/Ag от толщины Fe, обусловленной интерференционными эффектами электронного транспорта.
3. Показано, что использование Ве в качестве немагнитной прослойки существенно увеличивает глубину осцилляций зависимостей основных магнитных параметров от толщины прослоек по сравнению с
Ag, позволяя получить величины спонтанной намагниченности до 6 ООО Гс.
4. Обнаружено наличие в магнитных сверхрешетках систем Fe/Be и Fe/Ag значительной перпендикулярной магнитной анизотропии, обуславливающей гистерезис перемагничивания сверхрешеток в направлении, перпендикулярном плоскости MCP.
5. Установлено значительное влияние орбитальных эффектов на магнитные свойства MCP Fe/Be и Fe/Ag, проявляющееся, в частности в наличии гигантских магнитных моментов в ряде MCP Fe/Be, малых величинах средних сверхтонких магнитных полей на ядрах 57Fe в MCP Fe/Be и Fe/Ag, обладающих спонтанной намагниченностью более, чем в полтора раза превышающей таковую для массивного Fe, а также в больших значениях g-факторов для таких MCP по данным ФМР-спектроскопии.
6. Показано, что большие значения констант парапроцесса в ряде образцов и перпендикулярное намагничивание сверхрешеток в значительной мере обусловлены влиянием эффектов спин-орбитальной связи.
Благодарности
Автор выражает глубокую признательность: научному руководителю: профессору П. Н. Стеценко, сотрудникам лаборатории с.н.с. Г. Е. Горюнову, доценту С. Д. Антипову, а также д.т.н. Г. В. Смирницкой за предоставленную возможность участвовать в исследованиях по интересной современной тематике, постоянную помощь в проведении экспериментов и интерпретации их результатов; оппонентам профессору В. Н. Прудникову и д.ф.-м.н. Н. К. Крейнес за внимательное изучение настоящей работы и ценные замечания, а также всему коллективу проблемной лаборатории магнетизма, а особенно с.н.с. Г. П. Воробьеву, с.н.с. А. М. Кадомцевой, доцентам Ю. Ф. Попову и Д. В. Белову, в.н.с.
Р. 3. Левитину! с.н.с. В. В. Снегиреву, В. Н. Милову, М. М. Лукиной, за теплое отношение и интересные обсуждения всех аспектов окружающей действительности, доцентам кафедры общей физики Н. Е. Сырьеву и [В. С. Гущину| за независимую проверку наших результатов с использованием магнитооптического эффекта Керра и возможность провести экспериментальную оценку д-фактора методом ферромагнитного резонанса, 0. В. Скабицкой за большую работу по напылению сверхрешеток; всем сотрудникам кафедры общей физики и магнитоупорядоченных сред за постоянное внимание и доброжелательное отношение.
Заключение
1. Spin electronics—a review. Gregg, J. F.# et al. 2002, J. Phys.: Condens. Matter, Vol. 35, pp. R121-R155.
2. Strongly enhanced 2D magnetism at surfaces and interfaces (invited). Freeman, A. J. и Fu, C. L. 8,1987 г., J. Appl. Phys., T. 61, стр. 3356.
3. Oscillations in exchange coupling and magnetoresistance in metallic superlattice structures: Co/Ru, Co/Cr, and Fe/Cr. Parkin, S. S. P., More, N. and Roche, K. P. 19,1989, Phys. Rev. Lett., Vol. 64, pp. 2304-2307.
4. Theory of interlayer exchange interactions in magnetic multilayers. Bruno, P. 1999 г., J. Phys.: Condens. Matter, T. 11, стр. 9403-9419.
5. Kudrnovsky, J., и др. Ab initio theory of the interlayer exchange coupling, ред. H.Dreysse. Electronic Structure and Physical Properties of Solids. Berlin: Springer Verlag, 2000, стр. 313-346.
6. Prediction of Strongly Enhanced Two-Dimensional Ferromagnetic Moments on Metallic Overlayers, Interfaces, and Superlattices. Fu, C. L., Freeman, A. J. и Oguchi, T. 25,1985 г., Phys. Rev. Lett., T. 54, стр. 2700-2703.
7. Mystery of the Alkali Metals: Giant Moments ofFe and Co on and in Cs films. Beckmann, H. и Bergmann, G. 12,1999 г., Phys. Rev. Lett., T. 83, стр. 2417-2420.
8. Origin of the Giant Magnetic Moments ofFe Impurities on and in Cs Films. Kwon, S. К. и Min, В. 1.17,2000 г., Phys. Rev. Lett., T. 80, стр. 3970.
9. Giant orbital moments ofFe and Co in alkali metals Cs, Rb, and K. Guo, G. Y. 22,2000 г., Phys. Rev. В, T. 62, стр. R14609-R14612.
10. Quantum metallicity in a two-dimensional insulator. Butko, V. Yu. и Adams, P. W. 11,2001 г., Nature, T. 409, стр. 161.
11. Anisotropic magnetoconductance in quench-condensed ultrathin beryllium films. Bielejec, E., Ruan, J. и Wu, Wenhao. 2001 г., Phys. Rev. В, T. 63, стр. 100502.
12. Density functional study of beryllium clusters, with gradient correction. Wang, Jinlan, Wang, Guanghou и Zhao, Jijun. L753-L758, 2001 г., ). Phys.: Condens. Matter, T. 13.
13. Doubling of the orbital magnetic moment in nanoscale Fe clusters. Edmonds, K. W., и др. 1,1999 г., Phys. Rev. В, Т. 60, стр. 472-476.
14. Spin and orbital magnetic moments of deposited small iron clusters studied by x-ray magnetic circular dichroism spectroscopy. Lau, J. Т., и др. 2002 г., New J. of Phys., T. 4, стр. 98.1-98.12.
15. Enhancements in magnetic moments of exposed and Co-coated Fe nanoclusters as a function of cluster size. Baker, S. H., и др. 2002 г., J. Magn. Magn. Mater., T. 247, стр. 19-25.
16. Fully unconstrained noncollinear magnetism within the projector augmented-wave method. Hobbs, D., Kresse, G. и Hafner, J. 17,2000 г., Phys. Rev. B, T. 62, стр. 11556-11570.
17. Fully Unconstrained Approach to Noncollinear Magnetism: Application to Small Fe Clusters. Oda, Tatsuki, Pasquarello, Alfredo и Car, Roberto. 16,1998 г., Т. 80, стр. 3622.
18. Spin-density wave in cubic y-Fe and y-FelOO-xCox precipitates in Си. Tsunoda, Y. 51,1989 г., J. Phys.: Condens. Matter, Т. 1, стр. 10427-10438.
19. Magnetic structure of FCC iron. Mryasov, O.N., и др. 39,1991 г., J. Phys.: Condens. Matter, Т. 3, стр. 7683-7690.
20. Magnetic properties ofFe/Ag nano-multilayers. Pan, F., Yang, Т. и Tao, K. 1992 г., J. Phys: Condence. Matter, T. 4, стр. 519-524.
21. Magnetic behavior of thin films produced by depositing pre-formed Fe and Co nanoclusters. Binns, С. и Maher, J. 2002 г., New J. Phys., Т. 1, стр. 1.1-1.15.
22. Magnetic response of ultrathin Fe on MgO: A polarized neutron reflectometry study. Adenwalla, S., и др. 10,1994 г., J. Appl. Phys., T. 76, стр. 64436445.
23. Magnetic behavior of nanostructured films assembled from preformed Fe clusters embedded in Ag. Binns, С., и др., 2002 г., Phys. Rev. В, Т. 66, стр. 184413.
24. Structural and magnetic properties of Fe clusters embedded in Ag matrix. Wang, Hao. 1998 г., J. Mat. Science, T. 33, стр. 4643-4645.
25. Spin dynamics in ultrathin Fe/GaAs(100)-(4x6) films at the ferromagnetic/superparamagneric phase transition by in situ Brilloin light scattering. Steimmuller, S.T., и др. 2002 г., J. Appl. Phys., T. 91, стр. 10.
26. Influence of anisotropy on grain size distribution derived from superparamagnetic magnetization curves. Franco, V. и Conde, A. 2004 г., J. Magn. Magn. Mater., T. 277, стр. 181-186.
27. Giant magnetoresistance in Fe/Ад multilayers and its anomalous temperature dependence. Yu, Chengtao, и др. 2, 1995 г., Phys. Rev. В, Т. 52, стр. 1123.
28. Giant Magnetoresistance and its Evolution in the Granular FexAglOO-x system. Xiao, Gang, Wang, Jian Quing и Xiong, Peng. 4,1993 г., Appl. Phys. Lett., T. 62, стр. 420.
29. Giant Friedel Oscillations on the Beryllium(OOOl) Surface. Sprunger, P. Т., и др. 1997 г., Science, Т. 275, стр. 1764.
30. First-order spin-paramagnetic transition and tri-critical point in ultrathin Be films. Adams, P.W. и Herrón, P. and Meletis, E. I. 1998 г., Phys. Rev. В, T. 58, стр. 2952-2955.
31. Tenfold magnetoconductance in a non-magnetic metal film. Butko, V. Yu., DiTusa, J. F. и Adams, P. W. 2000 г., Phys. Rev. Lett, T. 85, стр. 162-165.
32. Anisotropic magnetoconductance in quench-condensed ultrathin beryllium films. Bielejec, E., Rúan, J. и Wu, Wenhao. 2001 г., Phys. Rev. В, T. 63, стр. 100502.
33. Giant magnetic anisotropy at the nanoscale: Overcoming the superparamagnetic limit Hernando, А., и др. 2006 г., Phys. Rev. В, Т. 74, стр. 052403.
34. Orbital and dipolar contributions to the hyperfine fields in bulk bcc Fe, hep Co, and at the Fe/Ag(100) interface: The inclusion of orbital polarization. Rodriguez, С. О., и др. 2001 г., Phys. Rev. В, Т. 63, стр. 184413.
35. Improved analysis of hyperfine fields in Fe, Co and Ni, and application to orbital magnetism in intermetallic compounds. Coehoorn, R. 1-2,1996 г., Journal of Magnetism and Magnetic Materials, T. 159, стр. 55-63.
36. Full-potential spin-polarized relativistic Korringa-Kohn-Rostoker method implemented and applied to bcc Fe, fee Co, and fee Ni. Huhne, Т., и др. 16, 1998 г., Phys. Rev. В, Т. 58, стр. 10236-10247.
37. First-principles study of the magnetic hyperfine field in Fe and Co multilayers. Guo, G. Y. и Ebert, H. 5,1996 г., Phys. Rev. В, T. 53, стр. 2492-2503.
38. Period of oscillatory exchange interactions in Co/Cu and Fe/Си multilayer systems. Coehoorn, R. 17,1991 г., Phys. Rev. В, T. 44, стр. 9331-9337,.
39. Strongly enhanced orbital moments and anisotropies of adatoms on the Ag(001) surface. Nonas, В., и др. 10,2001 г., Phys.Rev. Lett., Т. 86, стр. 2146-2149.
40. Orbital magnetism of transition-metal adatoms and clusters on the Ag and Au(001) surfaces. Nonas, В., Cabria, 1. и Zeller, R. 2002 г., Phys.Rev. В, T. 65, стр. 054414.
41. Fully relativistic calculation of magnetic properties of Fe, Co, and Ni adclusters on Ag(100). Lazarovits, В., Szunyogh, L. и Weinberger, P. : б.н., 2002 г., Phys.Rev. В, Т. 65, стр. 104441.
42. Fully Localized 3d-She11 Behavior of Fe Ions in Alkali-Metal Hosts. Riegel,
43. D., и др. 3,1986 г., Phys. Rev. В, Т. 57, стр. 388.
44. Observation of a fully localized 3d9 configuration for nickel ions in alkali metals. Kowallik, R., и др. 4,1989 г., Phys. Rev. Lett., T. 63, стр. 434-437.
45. Антипов, С. Д., и др. 1999 г., Поверхность: Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, Т. 8, стр. 92-99.
46. Localized Magnetic States ofFe, Co, and Ni Impurities on Alkali Metal Films. Gambardella, P., и др. 2002 г., Phys. Rev. Lett, T. 88, стр. 047202.
47. X-ray circular dichroism as a probe of orbital magnetization. Thole, В. Т., и др. 12,1992 г., Phys. Rev. Lett., Т. 68, стр. 1943-1946.
48. X-ray circular dichroism and local magnetic fields. Carra, Paolo, и др. 5, 1993 г., Phys. Rev. Lett, T. 70, стр. 694-697.
49. New memory effect in ferro/antiferromagnetic multilayers. Kodama, R. H., и др. 9,2000 г., Journal of Applied Physics, T. 87, стр. 5067-5069.
50. Magnetic nanostructures. Himpsel, F. J., и др. 4, 1998 г., Advances in Physics, T. 47, стр. 511-597.
51. Soft magnetic multilayers, de Wit, H. J. 1992 г., Rep. Prog. Phys., T. 55, стр. 113-155.
52. Silver Films on Mica Crystal Face. Essing, S. 1938 г., Phys. Rev., T. 55, стр.229.
53. Surface Unwetting during growth of Ag on Si(001). Glueckstein, J. S., Evans, M. M. R. и Nogami, J. 16,1996 г., Phys. Rev. В, T. 54, стр. 11066.
54. A study of Fe grown on muscovite with Mossbauer spectroscopy. Colombo,
55. E., и др. 1987 г., Hyperfine Interactions, Т. 34, стр. 567-571.
56. Perpendicular Magnetic Anisotropy of Co-Au Multilayers Induced by Interface Sharpening, den Breeder, F. J. А., и др. 26,1988 г., Phys. Rev. Lett., T. 60, стр. 2769-2772.
57. Magnetic surface anisotropy of cobalt and surface roughness effects within Neel's model Bruno, P. 1988 г., J. Phys. F: Met. Phys., T. 18, стр. 1291-1298.
58. Dipolar surface anisotropy in ferromagnetic ultrathin films . Bruno, P. 1988 г., Journal of Applied Physics, T. 64, стр. 3153-3156.
59. Influence of film morphology on perpendicular magnetic anisotropy. Camarero, J., и др. 2001 г., Phys. Rev. В, Т. 64, стр. 125406.
60. New Magnetic Anisotropy Meiklejohn, W. H. и Bean, C. P. 1957 г., Physical Review, T. 105, стр. 904.
61. Perpendicular magnetic anisotropy in Pd/Co thin film layered structures. Carcia, P. F., Meinhaldt, A. D. и Suna, A. 2,1985 г., Applied Physics Letters, T. 47, стр. 178-180.
62. Perpendicular Magnetic Anisotropy of Co-Au Multilayers Induced by Interface Sharpening, den Broeder, F. J. А., и др. 26,1988 г., Phys. Rev. Lett., T. 60, стр. 2769-2772.
63. Flat Ferromagnetic, Epitaxial 48Ni-52Fe (111) Films of few Atomic Layers. Gradmann, U. и Mueller, J. 1,1968 г., Phys. Stat. Sol., T. 27, стр. 313-324.
64. Layered Magnetic Structures: Evidence for Antiferromagnetic Coupling of Fe Layers across Cr Interlayers. Grunberg, P., и др. 19,1986 г., Phys. Rev. Lett., T. 57, стр. 2442-2445.
65. Bruno, P. и Chappert, C. Interlayer exchange coupling: RKKY theory and beyond, ред. R.F.C.Farrow. Magnetism and Structure in Systems of Reduced Dimension. New York: Plenum Press, 1993, стр. 389-399.
66. Oscillatory coupling between ferromagnetic layers separated by a nonmagnetic metal spacer. Bruno, P. и Chappert, C. 12,1991 г., Phys. Rev. Lett., T. 67, стр. 1602-1605.
67. Ruderman-Kittel theory of oscillatory interlayer exchange coupling. Bruno, P. и Chappert, С. 1,1992 г., Phys. Rev. В, Т. 46, стр. 261-270.
68. Mossbauer effect study of the Fe spin structure in exchange-bias and exchange-spring systems. Keune, W., и др. 19, 2002 г., J. Phys. D: Appl. Phys., T. 35, стр. 2352-2358.
69. Observation of the conduction electron spin polarization in the Ag spacer of a Fe/Ag/Fe trilayer. Luetkens, H., Korecki, J. и Morenzoni, E. 1, 2003 г., Phys.Rev. Lett., T. 91, стр. 017204.
70. Influence of the interfaces on magnetic properties of Fe/Ag and Fe/Cu multilayers prepared by sputtering. Kuprin, A.P., Cheng, L. и Altounian, Z. 1-4,2002 г., Hyperfine Interactions, T. 144-145, стр. 141-149.
71. Interface structure of Fe/Ag multilayers prepared by pulsed laser deposition. Gupta, Ratnesh, и др. 2003 г., Phys.Rev. В, Т. 67, стр. 075402.
72. Direct evidence for perpendicular spin orientations and enhanced hyperfine fields in ultrathin Fe(100) on Ag(100). Koon, N. C„ Jonker, В. Т. и Volkening, F. A. 21,1987 г., Phys.Rev. Lett., T. 59, стр. 2463-2466.
73. Local magnetization of Fe in Ag. Steiner, P. и Hiifner, S. 3, 1975 г., Phys.Rev. В, Т. 12, стр. 842-846.
74. Смирницкая, Г.В. и Нгуэн-хыу-Ти. 4,1969 г., ЖТФ, Т. 39, стр. 694.
75. Рейхрудель, Э.М. и Смирницкая, Г.В. 1976 г., Электроника и ее применение, Т. 8, стр. 43.
76. Смирницкая, Г.В., Свешников, С.В. и др. 1992 г., Поверхность, Т. 8, стр. 86.
77. Comparative scanning probe microscopy study of the surface morphology of Au films grown from the vapor onto glass, fused silica, and muscovite mica. De Rose, J. А., и др. 1993 г., J. Vac. Sci. Tech. A, T. 11, стр. 776-780.
78. AFM search for MCI-produced nanodefects on atomically clean monocristalline insulator surfaces. Gebeshuber, I. S., и др. 2003 г., Nucl. Instr. Meth. in Phys. Research В, T. 205, стр. 751-757.
79. Morphology evolution of Ад/Mica film grown by pulsed laser deposition. Warrender, Jeffrey M. и Aziz, Michael J. 2003 г., Mat. Res. Soc. Symp. Proc., T. 79, стр. 3.1.1-3.1.6.
80. Ковба, Л.М. Рентгенография в неорганической химии. М : МГУ, 1991.
81. Гольданский, В. Я., ред.. Химические применения мессбауэровской спектроскопии. М.: Мир, 1970.
82. Exchange Polarization and the Magnetic Interactions of Rare Earth Ions. Watson, R. E. и Freeman, A. J. 1961 г., Phys. Rev., T. 123, стр. 2027.
83. Moessbauer Absorber Line Separation. Wender, S. А. и Hershkowitz, N. 1972 г., NIM В, T. 98, стр. 105.
84. Determination of hyperfine interaction parameters from pooriy resolved Mossbauer spectra with the transmission integral Gryffroy, D. и Vanderberghe, R. E. : б.н., 1983 г., NIM В, T. 207, стр. 455.
85. Voigt-based methods for arbitrary-shape static hyperfine parameter distributions in Mossbauer spectroscopy. Rancourt, D. G. и Ping, J. Y. 1991 г., NIM B, T. 58, стр. 85.
86. Osciiiatory magnetic coupiing in Fe/Ag/Fe (001) sandwich structures. Unguris, J., Celotta, RJ. и Pierce, D.T. 1993 г., J. Magn. Magn. Mater., T. 127, стр. 205.
87. Bruno, P. Nanosized Magnetic Materials, ред. Joel S. Miller и Marc Drillon. Magnetism: Molecules to Materials. Weinheim: Wiley-VCH, 2002, Т. Ill, стр. 229-353.
88. Self-interaction correction and contact hyperfine field. Novak, P., и др. 2003 г., Phys.Rev. В, Т. 67, стр. 140403.
89. Ruderman-Kittel theory of oscillatory interlayer exchange coupling. Bruno, P. и Chappert, С. 1,1992 г., Phys. Rev. В, T. 46, стр. 261-270.
90. Microscopic origin ofmagnetocrystalline anisotropy in transition metal thin films, van der Laan, Gerrit. 14,1998 г., J. Phys.: Condens. Matter, T. 10, стр. 32393253.
91. Localization and bandwidth of the 3d-orbitals in magnetic Ni and Co clusters. Morenzin, J., и др. 11,2000 г., Pure Appl. Chem., T. 72, стр. 2149.
92. Magnetism in systems with various dimensionality: A comparison between Fe and Co. Ederer, Claude, Komelj, Matej и Fahnle, and Manfred. 2003 г., arXiv:cond-mat/, T. 0304, стр. 0304395.
93. Orbital and dipolar contributions to the hyperfine fields in bulk bcc Fe, hep Co, and at the Fe/Ag(100. interface: The inclusion of orbital polarization. Rodriguez, С. О., и др. 2001 г., Phys. Rev. В, Т. 63, стр. 184413.
94. Elliptical Polarization of Fe57 Gamma Rays. Frauenfelder, H., и др. 3, 1962 г., Phys. Rev., Т. 126, стр. 1065.
95. Oscillatory coupling between ferromagnetic layers separated by a nonmagnetic metal spacer. Chappert, С. и Bruno, P. 1991 г., Phys. Rev. Lett., T. 67, стр. 1602; 2592.
96. Основные результаты диссертации полностью отражены в следующих работах, опубликованных А. П. Крашенинниковым в соавторстве:
97. Статьи в реферируемых журналах:
98. Goryunov G.E., Antipov S.D., Smirnitskaya G.V., Krasheninnikov A.P., Skabitskaya O.V., Stetsenko P.N. Oscillations of magnetic parameters and giant magnetization of Fe/Be superlattices // Phys.Stat.Sol. (b) T. 241. 2004 г. C. 1439-1443.
99. S.D. Antipov, G.E. Goryunov, A.P. Krasheninnikov, G.V. Smirnitskaya, P.N. Stetsenko Giant magnetic moments of Fe ions in Fe/Be magnetic superlattices // Journal of Magnetism and Magnetic Materials T. 300. 2006 г. C. e455-e458.
100. Доклады на всероссийских и международных конференциях:
101. С.Д. Антипов, Г.Е. Горюнов, А.П. Крашенинников, Г.В. Смирницкая, П.Н. Стеценко, Спиновый и орбитальный магнетизм сверхрешеток Fe/Be // Сборник трудов XII международной конференции по спиновой электронике. 2003 г. С. 111-126.
102. П.Н. Стеценко, Г.В. Смирницкая, С.Д. Антипов, Г.Е. Горюнов,
103. A.П. Крашенинников, О.В. Скабицкая Пространственное распределение намагниченности в магнитных сверхрешетках Fe/Be // Сборник трудов XIX Международной конференции магнитные материалы микроэлектроники НМММ-19.2004 г. С. 436-437.
104. С.Д. Антипов, В.Е. Буравцова, Е.А. Ганьшина, Г.Е. Горюнов,
105. А.П.Крашенинников, Спиновый и орбитальный магнетизм в магнитных сверхрешетках Fe/Be // Тезисы конференции «Ломоносов 2005». 2005 г. С.
