Структура и магнитные свойства ионно-имплантированных эпитаксиальных ферит-гранатовых сплавов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

p^ß ОД АКЛДЕМ1Я НАУК УНРЛ!НИ

1ШТИТУТ МЕТАЛОМЗИКИ

Í ? IUI! С'З

№ правах рукопису УДК 538.975+537.534.9

ОСТАФ1ЙЧУК Богдан Костянтвнович

СТРУКТУРА I МАГШТШ ВЛАСТИВОСТ1 10НН0-1Ш1ЛАНГ0ВА.НИХ ШТАКСШШОС ФВРИТ-ГРАНАТОВИХ ПЛ1ВОК

Спвц1альн1сть 01.04.ОТ - ф1зиад твердого т!ла

АВТОРЕФЕРАТ

дасертацМ на адюбуия вченого ступени доктора ф!эяко-математичяих ваух

КвТв - 1993

Робота виконана в сп!льн!й кауково-2юсл}дн1й лабораторП ф!зики магн!тних йл!вок АН УкраУни 1 МО Украши при Прикарпатському ун1верситет!

1м.В.Стефакика

0ф1ц1йн! опоненти:

доктор ф1зико-магемагичних наук, професор А.М.Погорелий

доктор ф!эико-математичних наук, профеоор Ю. 1.Горо(5ець

доктор ф1зихо-математичних наук, професор Б.Л.Пелех

Пров ¡дна оргаШаац1я - Льв1всышй державний ун!варситет

¡м.1.Я.Франка

Автореферат роз!сланий " 45 " кв!тня_1993 р.

Захяст длсертац!У в!дбудегься " 19 " травня_1993 р.

в 14.00 на заслали! Спец1ал1зовано1 ради Д.016.37.01 по ф1зико~математпчшщ наукам при 1нстктут1 металоф!зякп АН Укра"1ни / м.КиУв, бульвар акад. Вернадского, 36, конференц-зал 1нсгитуту мегалоф!зпки АН УкраУни/.

В1дгуки на автореферат у двох екземпдярах, егв!рвких печаткою установи, просимо направляти на адресу: 252680, Украгна, Ки!б-142, бульвар акад.Вернадського, 36, 1котитут металоф!зики АН Укра?ня.

3 дисертац1ею можна ознайомитися в бiблioтeцt 1нституту металоф!зики АН УкраУ ни,

ВЧЕНИЙ СЕКРЕГАР Спец1Ьл1зовано1 ради Д.016.57.01

канд.ф!з.-мат.наук

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ.

АктуальнЮть роботи. Серед Оагаточисвлъних магн1тних матбр!а-л!в монокристал!'. .1 еп!такс!альн! ферит-гранатов! пл1вки (ФГП) по-с!дають особлива м!сце завдяки своТм ун!кальним £1зичним властивос-тям, як! можуть зм!нюватися у широкому д1апазон! при ц!лвспрямова-ному зам1щенн1 1он1в в кат1онн!й п!дгратц1, що забвзпечуе 1х широка застосування не т!льки у надвисоночастотн!й (НВЧ), ала й в елект-ронно-обчислювальн1й технЩ?

Проблема ц!леслрямовано1 модиф1кац!Х ф!зичних властво "ей щяшоверхневих шар!в вп1такс!альних ФГП шляхом 1онно1 1мплаатац1Т (II) зумовлена Гх Еикористачням у р!зного роду функцЮнальних при-строях, як1 працюють в облает! кадвисокях частот на магн1тостатич-них хвилях 1 в електронно-обчислшальн1й техн1ц1, дэ використову-ються цвл!ндричн1 ыагн!тн1 домени (ВДЦ). У першому вшадку II моно-кристал1чнкх ФГП, в основному зал1зо-1тр1евого гранату (31Г), вико-ристовуеться для створення високэяк1сних в1дбиваючих граток чи ко-рекцП паракетр!в НВЧ-пристро1в, в другому - для подавления коротких ПМЦ.

У загальному, вивчеякя взаемодИ високоенергетичних атом-них частшок з твердима т!лами в С1льш широкою проблемою, Шдвище-ний ¿нгерес до яко! стямульоваякй розвитком таких пор!вняно нових галузей техн!ки, як електронна приладобудування, атомна езергетина, космонавтика та 1нш1, оск!льки у б!льшост1 випадк1а ф1зичн! власти-вост! приповерхневого шару твердого т1ла визнечають терм!н служба 1 параметра вузла чи пристрою в Шлому. Тому проблема модаф!кяцН ф!-зичнкх властивостей пршоверхнеЕого шару монокристал!чних ФПГ, яка забезпечуа в1дпов1да!сть властивостей комплексу вимог НВЧ- 1 елект-ронно-обчислшальног техн1ки, яалеаить до найб!льш актуалышх 1 прикладних задач сучасност!. У даШй проблем! основною задачею е встановлення загалънкх законом 1рностей формування кристал1чно! I магн!тно1 м!кроструктури пршоверхневих шар!в в вп!такс1алъних ФГП у процес! 1онноТ 1мплантац11 I наступного в!дпалу для розробки ф1-зичекх основ науковообгрунтованого керування електромагн 1 гними вла-стивостямк пл1вок 1 нрогяозування 1х повед1нки в процес! експлуата-ц!Г.

йк cтaJIO ясно до початку звкояашя дано! робота, одним 1з го-

лонних фактор1в, як! гальмують розв"язання вщезгадано! задач!, в п1дх!д до проблема ц!леспрямовано1 модаф!кац11 ф!зичних властивос-тей еп1такс1альних феркт-гранатових ш1вок, який полягаа в перенесены! знань, отршаних у наа!влров1дников1й технолог!!, на процеси, як1 прот!кають при !онн!" 1мштнтац!1 досл!дауваних гетврострукгур. Процеси, що спозтер1гамься при 1онн!й 1мплантац11 ФГП, склада! 1 багатогранн! 1 мають ряд особливостей у пор!внянн! з вап!впров!дни-ковими. Це пов"язано, в першу чергу, з! складн!стю кристал!чно! структура 1 наявнЮтв поля пружша дефэрмац!й, викликаних розхо-даенням стало! гратки пл1км 1 п!дкладки. По-друге, еп!такс1альн1 ил1вки а багатокомпонентними феримагнетиками з наявнЮтю декШкох магн!тних Шдграток, м!я якиш !снуе непряма магн!тна взаемод!я, що значно ускладшое внал!з взвемозв"язку дефектно! структура !мплаато-ваного шару з електромагнтиш властивостями. Тому не дивно, що назвагаючд на Сагаточисэльн! досл!даення, присвячен! !онн!й !шлан-тацИ монскристал!в-гранат!в, пищезгадана проблема далека- в!д розв"язання. Б1льиэ того, результата р!зних автор!в при досл!даенн! тих самих за характеристик 1мплантовашх пл!вок часто Оувають супере ч лив 1. Так, в робот! [1] автори ствердаують, що при II монокрис-ТЕоичнкх ФГП зародкення аморфно! фази починаеться з поверхн1, в той час № в [2,3] - з глибини. Сказана стосувться не т1льки структурных фазових перетворень в ФГП п!д д!вю високоеяергетичних агоших частшок ! настунного в1доалу, але й трансформацП магн!тша 1 оп-тичних властивостей, в тому числ! 1 штань, як! торкаються ф!зшщ ыагн!тостатичвих хвиль 1 ЩД. .

Що стосувться впливу механ1чних налруг на 1нтенсивн!сть рад!а-Щйного дефектоутворення, кристалох1м!1 !мплантовано! дом!шки в структур! гранату в залехяост! в1д дози I умов в!дпаг', то така !нформац!я в доступн!й нам лИератур! в!дсутня 1, як справедливо ввувацуе Л.Лраняв1чус, зовс1м мало ро01т, в яких би говднувалися експеримвнтальн! досл1даення з теоретичними розрахунками. На нашу ■думку, зрозуы1ти ф!зику прот!каючих процэс1в 1, в к1нцввому результат!, розв"язати задачу ц!леспрлмовано! модиф1кац!1 ф!зичних властивостей Ферит-гранатових пл1вок шляхом використання !онно-променевоГ технологи на сучасному етап! можна единим шляхом - це всесторонне экспериментально 1 теоретична досл!даення йлиантованих еп!такс1альних структур протягом всього технолог!чного процесу су-

г

часними методами ф!зики твердого т!ла. При цьоыу вахливий ко сам факт застосування комплексу унциально! ф!зично1 апаратури для локально та ЮТегральних досл1даень, а розум!ння ф!зичноТ природа явили цо стоять за отрвманими результатами.

Серед найб1лып пэрсшктивянх експвриментальних нетод1в таких досл1деень сл!д в!дзначити сукулн1сть локально метод!в спектроско-п1Г твердого т!ла, а саме: рентген1вська фотоелектрокна та ядерна гама-резонансна спектроскоШя, спектроскоп!я рэзерфорд1вського зво-ротнього розс!юваняя 1он1в I метод ядерних реазсцШ, а такох рентге-н!вського м!кроанал1зу, рет.± енос.руктурного анал1зу, влектроногра-Ф1Т та 1нп!. Башшву роль у розум1нн! досл1дкув8нта процс 1в та !нтерпретац!1 експвриментальних реэультат!в Ыд1граоть метода мате-матичного модвливавня 1 теоретичних розрахукк1в.

Таим чином, потреби м!кроелектрон!ки 1 надшсокочастотно! тэхнИси в • монскристахЛчшх. магн!тних пл1вках з цШспрямовано мо-дафйсованпни ф1зичнши властавоотями, проблема рад!ац1йно1 1 терм1чно! ст1йкост! вироб!в вимагають науково-обгрунтованого зв"язку "п1сляроотоЕа обробка - влзстибост!", що визначав акту-альн!сп> вяконаяих дссл1даояь.

Мата I задач! робота. Мета дано! роботи полягала у виясненн! особливостей мэхан1зы1в структурного I магн1тного розшорядкування в мовокристал!чних фернт-гранатових пл!вках, викликаних д!вю Юнно-го опром1нення 1 ааступного в1дпалу в залекност! в!д дози 1 типу Ьяиаягованих 1он1в, ьстапоаленн! основних законом!рностей модиф!-кацМ структура 1 магн!таих властивостей пршюверхневих 1мплантова-них тар!з 1 1х вплизу на 1втенсивя1сть збудоння обм!нних спйяових хвиль 1 статичних характеристик ПМД.

При цьому вирйпузалися так! конкретн! задач!:

1. Розробка методик 1 розвиток метод!в вксперимеятального 1 теоретичного досл1джэння структура I магн!тних властивостей тонких 1мплантованих пришверхневих I торех!дних тар!в еп1такс1альних

ш11в0к.

2. Вивчення особливостей структурно-фазових перетворень в 1онно-1мплантоваша: шарах ферит-граьатових пл!вок I 1х вплив не магн!тн1 властавост!.

3. Вствновлення крис™алограф1чного положения 1милантованих 1он1в в залеяност! е!д дозк i типу 1мплантованих 1он1в до 1 Шеля зЗдаалу.

4. Вменения впливу поля прухних деформадШ на !нтенсивн!сть 1 характер рад1ац1йного пошкодаення в еп!такс1альних ферит-гранатових пл1вках при 1онн1й 1шлантац1Г.

5. Паспортизац1я вих!дних, гетероструктур на II кристал!чну досконал1сть, х!м!чну * магн!тну одиор1дн1сть.

6. Досл1даення впливу дози 1 типу 1мшштованого юну на 1нтенсив-н1сть зеудження обм1ыша сп!вових хвиль 1 ма г н1тостатичних характеристик 1Щ.

7. Моделювашя процес!в 1ошо1 !мплантац!1 на ЕШ у в!дпов1даост1

а модаЯкац!бю структура 1 магн!тних властивостей ферит-гранатових ш1вок.

Каукова новизна.

Засгосування комплексу взаемодоповньючих сучасних творетичних 1 вксыериментальних ф!зичних мэтод!в досл!джеяня до вивчення струк-турних ! мага!тних властивостей тонких !мплантовашх шар!в фэрит-гранатових шПвок дозволили всталовкти загальн! законом!рност1- роз-впорядкуь,:ння крястал!чноГ 1 ыагн!тно1 м!кроструктури гШвок у результат! :шлантацП р1знсго типу 1ои1в 1 наступного в!доалу. 1 вперше отримати так! науков! результата:

-при низькодозов1д 1тлаитац11 ферит-гранатових пл1еок утворю-ються нэ т!льки точков!, алэ й дефекта протяжного типу, як! терыо-ст!йк! при температурах в!даалу $950'С у погоц! кисни протягом 5 годин 1 е в1доов1дальними за в!дносне зм!щення кривих кутово! за-лежност! розс1яних резерфорд!вських частинок 1 виходу продуит!в ядэрних реакцЗй;

-запропонована динам!чна модель структура приповерхневого шару, моди$1кованого у результат! 1галантац!1 легких юн!в з евер-Пями порядку 80 кеВ, 1 вставовлено, цо зародкення амг*тфно! фази починааться не т!льки в облает! основних ядерних вграт енерг11 1мшшнтовваного Юну, але й з поверхв!, но зумовлено ст!канням ра-д!ац!йих дефекпв до поверхн! 1 розвпорядкуванням. структури внасл1-док енергетичвих Шк1в, обумовлених електронними втратами;

-встановлено, що 1нтенсивн!сть дефектоутворення при !онн!й 1мплантац11 залекить також в!д х1м!чно! активност1 1ыплантовано1 дом1шки1 величина механ!чних напрут в м!швн1, обумовлених нев!дпо-в1дн!отю париматр!в гратки пл1аки I п!дкладки, в також розходаенням и тершчних коефЩ1внт!в;

-встановлено криствлограф1чне полокення 1шлаятовано1 дом!ш ки в залаяност1 в!д дози 1 типу 1мплантованого Юну до I п!сля 1аотерм1чного в!дпалу;

-визначвн! дози 1шлантвц11 р!зних !он!в, при яких спостер!-гаеться зм!на механ!зм1в рад1ац!йяого дефектоутворения, 1 р^та-новлен! температура початку твердофазно! эп!гакс1Г I повного в!д-новлвння структури !шлантованого шару;

-виконано сяйставлення екстримэнталышх I теоретично роз-рахованих методом Монте-Карло профШв !мплантац!1, проф1л!в зм1-цених 1он1в матриц!, проф!лЬ в1/. осноТ деформацП 1 дефект!в, профШв олэктронних 1 ядеряих втрат енергИ при !мплш ац.. !он!в На+, 3+, м+, о+, р+, Ие+, р+ 1 Аа+ в еп!такс!альн! ферит-гранатов! пл1вки;

-встановлено, що 1нтесивнють зоудкення осм!няих сп!нових хвиль в !мплаятованому шар! пл!вок зал1зо-1тр!евого гранату зрос-таз б!льшо, н!х на два порядки в пор!внянн! з 1х !нтенсивн!ств в нвйяиантованих структурах, 1 эалежить в!д типу 1мплантованого 1ону;

-показано, що в лроцос! одного каскаду з!ткнень Юну ав+ при прискорюючому потенц!ал! 50 ков з этомами матриц! кристалу гранату миттзва густина уверенна рад!ац!йних дефект !в достатня для утворення аморфно! фаза в „-окал!зованому об"ем!;

-Еивчено зм!ну магн!тно! м!кроструктури у зв"язку з трансформации кристал!чно! гратка при 1онн!а !мплантац!1 1 встановлено з01лылешя ефйктивних. магн!тних пол!в на ядрах зал!за як в а-, так 1 в £?-п1дграясах у результат! низькодозово1 1мплантац1! форит-гранатовит. пл!вок;

-влкований розрахунок електронно! структури 1фисталу методом Ха розс!яних хвиль 1 рентгеноспектральн! досл1-даення показала, що поблизу р!вня Ферм! елэктрониа гусгпна форму-еться в основному За-елэктронами зал1за 1 41-влектронами 1тр!ю.

Сукуш!сть результата дисертац!йно1 роботи в значним новим досягнэнням у роввитку перспективного напряму в галуз1 ф!зики твердого т!ла, а саме ц!лвспрямовано! модифйсацИ ф1зичниг влас-тииоотей ыеталоокевднта кристал1в в результат! !он!зушого олро-м!нення, 1 з!дкривав нов! моклквост! у досл!даенн! структури тонких неоднор1дакх шяр!в I розробки фупкцЮнапьних рад!оцристро1Е у яадвт.1сокс1асготному д!апазон! хвиль на щшщипово нов!Я основ!.

Основа! науков! пологення, як! виносяться на за*ист.

1. В еп1такс!альних ферит-гранатових шИвках при низькодозовМ 1мш1анг8ц1Г середаьоенергетичними Юнами з Б< г <10 у пршовэрхнв-вому шар1, товщина якого мента в!д довхини проективного проб!гу, поряд з точковими рад!ад1лшми дефектами утворюються стимульован! прухними двформац1ями внасл!док нэв!дпов1дност1 параметр!в гратки I ?еры1чних коеф!ц1ент1в шИвки I п!дкладки протяхн! дефекта, як! в1дпов1дальн1 за розвороти Юннкх ланцюПв, що проявляется у в1д-носному зм!щенн1 кривих кутово! залеиност! виходу продукт1в ядерних раакц!й 1 розс!яння канальованих резерфорд1вських часток.

2. 1онна !мплантац!я руйнуе структуру монокристал1чних пл!~ вок селективно по в!дношенню до елементного складу ! кристал!ч-них п!дграток з фэрмуванням складно! пошаровоТ структури припо-ворхвевого шару: поверхневий ашрфний шар; деформовано-дефектний кристал!чний шар; внутр!шн1Я ашрфний шар; пружно-деформовалий кристал!чний шар, яка трансформуеться в стан, аналог 1чний аморфному, по вс!й глибин! 2 досягненням криптона доз.

3. В 1онно-1мш1антованих з докритичними дозами шарах ферит-гранатових пл1вок утворюються облает!, в яких спостер!гавться зб!льшення ефектившх магн1тних пол!в як в о-, так 1 в <2-п1дгратках у шр!внянн1 з не1мплавтованиы кристалом, зумовленэ напругою стиску 1 шрерозпод!лом 1он1в у структур! гранату.

Наукова ! практична ц1нн!сть.

Результата, отриман! в данШ робот!, дозволяють сформулювати законом!рност!, як1 стосуються трансформацН структури приповерхне-вого шару еп1такс1альних ферит-гранатових пл1вок, обумовлено! д1ею !он!зуючого опром!нення 1 в!даалу, розвинута уявлання про основн! ообливост! рад!ац1йного дефектоутворення в еп1такс!альшис структурах, розшрити 1 поглибити знания про фазов! перетворення II роду, обумовлен! зм!ною концентрац1й дефект!в 1 немагн1тно! дом1шш.

Створен! передумови для розробки технолог!I цшепрямовано! модиф!кац!1 структури 1 ыагн!тних властивостей монокристал1чних фе-рит-гранатових пл!вок, оппаИзована технолог!я р!динно1 еп!такс!Т, розройлен! магемагичн! «одел! процес!з, прот1ка»чих при !онн!й 1мп-лантацИ досл!дауваних матер!ал1в. Наукова ц!нн1сть полягае такох в тому, що в робот! розвинут! метода досл!даення структури тонких

приповерхневих t перех1дних inapto, в тону <шсл! визначонпя профШа деформацП гратки в 1мплантованому mapl за допомогою тс к!нвматичноТ, так 1 динам1чно! теор!й розс1ювання рентген1вських прс?"эн1в на кртсталах а неоднор!дно розпод1лешми дефектами. Розроблэно ц!лий пакет програы для ЕОЫ дои теоретичних розрахунк1ь t математичнох обррбки експериментапьшх результат1в.

Виявлвний ефект значного Шдвищення 1нтенсивност1 збу-даення обм!нних сл!ноеих хвиль в 1мплантованому шар1 еп1такс!аль-них шИвок зал!зо-1тр!евого гранату дозволяв роз] ,ити надаисоко-частотн1 рад!опристро! на прлнци^-во нов!й ochobí.

АпроОаЩя робота. Основн! положения I результата дасертацН допов!дались 1 обгово-рювались на таких конференц!ях, сишоз1умах t сем!нарах:

1. V,VII, I Всесоюзна шсола~сем1нар "Термодинам 1ка 1 техноло-г!я фэрит!в" /1вано-Франк!вськ,1981 р., 1вано-Ф?анк1вськ.1985 р«, 1вано-Франк1Еськ, 1988 р./.

2. XIII Всесоюзна-нарада по рентген1вськ!й I електронн1й спектроскоп!! /Льв!в, 1981 р./.

3. 711 Всесоюзна ко&$еренц!я "Стан ! пьрспективи розвитку мвтод!в отримання t анал!зу феритових, сегнето-, п"азоэлек -тричних, конденсаторних ! разистпвних матер!ал!в ! сировини для них"/ Донецьк, 1933 р./.

4. II Всесоюзна конференц1я по ф!зиц! ! технолог!! тонких пл1вок/ 1вано-Франк!вськ, 1984 р./.

5. II Всесоюзна конфервнц!я по квантов1й х!м1! твердого т1ла / Рига, 1985 р./.

8. I Всесоюзна школа-сем!нар по териодинам!ц! 1 технологи нап!впров!даиковкх кристал!в 1 пл!вок /1вано-Франк1вськ, 1986 р./.

7. XV Всесоюзна нарада та ренген!вськ!й ! електронн1й спектроскоп!! / Лен!нград, 1988 р./.

8. Всесоюзна кон$бренц!я по динамиц! розс1ювання рентген!в-ських промэн!в в кристалах / ереван, 1988 р./.

9. Шкнародна ковференц!я "Ф!зика перах!дних метал!в" /Ки-!в, 1988 р./.

10. Школа-сем!нар молодих вченюс по ыагв1тоелектрон!ц! /Алушта, 1989 р./.

11. VIII Ы1хаародна конференЩя по надтонк1й взаемод!* / Прага, ЧСФР, 1989 р./.

12. Уральська науково-технМна кавференц1я "Застосування шс-öayeplBCbKOl спектроскоп!Т в матер1алознавств1" Лаеевськ, 1969 р./.

13. 17 Всесоюзна школа-сем1нар "йИн-хввльова елекгрон!ка НВЧ1 /Льв1в, 1989 р./.

14. III Всесоюзна нарада да ядерно-спектроскоп1чних досл!д-женнях надтонко! взаемодП /Алма-Ата, 1989 р./.

15. III нарада по Всесовзн!й и!хвуз1вськ!й програм! "Рентген" /Черн1вц1, 1989 р./.

16. Всесоюзна козференц!я по координац!йн1й xlMlI /СЬ^вро-поль, 1989 р./.

17. X.XI Всесоюзна школа-сем!нар "Рентген1вськ1 1 елехтронн! спектра t х!м1чний зв"язок" / Одеса, 1986 р., 1ваво-Франк1всък, 1989 р./.

18. Шкнародний скмпоз1ум "MASHTEC 90"/Дрэзден, НДР,1990 р./.

19. Всесоюзна кокфвренц!я "Прикладна месбауер1всыса ся»кт-роскоп!я" /Казань," 1990 р./.

20. Шхнародна коаференц!я по tOHBtt ыодаф1кац11 матер1ал!в ЯВ1Ш/ /США, Теннес!, 1990 р./.

21. Шхнзродний симпоз!ум "MASHTEC 91" /Дрезден,ВДР, 1991 р./.

22. Всесоюзна школа-сем!нар до магн1тоелектрон1ц1 /Алушта, 1991 р./.

23. М:хнародний симпоз!ум "Ф1зЕко-х1м1чна ыехан1ка кошо-зицШих ыатер!ал1в" /1вано-Франк1вськ, 1993 р./.

Тези допов!дей опубл!кован! у в1дпов1дних матер!алах. __

Завершена I оформлена дасертац!я дотов 1далась 1_детально~обго-ворювалась на Еаукових зборах 1нституту металоф1зики АН УйраТни.

Пу(Шкац1Г. По тем! дасертацИ опубдйсовано 42 друкован! робота. Список основних публ!кац1й наведено у к!нц1 автореферату.

Структура 1 об'еы дисертац». Дисвртац1я складавться ts вступу, 5 роад!л1в, заключения, основних висновк!в 2 сшску цитова-ноГ л1тератури 1з 228 иайменувань; загальннй об"ем роботи склада« 261 стор1нку машшошсного тексту, вклшапчи 87 иалшк!в 1 11 таблиць.

ЗмЮТ робота.

У вступ! обгрунтовуаться актудон1оть даовртацМноГ роботи, сфврдоовева мета 1 задач!, як! розв'язувались У дисертад1йн1й ро-

Оот1. Охарактеризован! наукова новизна 1 практична ц!нн!сть отрина-них результата, сформульован! основа! науков! пологення, як! вино-сяться на захист.

У першому тзоздШ зроблено короткий аналЮТпий огляд досл!-джувано! проблеми у л!тератур!, зокрема, розглянуто особливост1 кристал!чно1, магн!тно! 1 електронно! структура монокристал!чних вп!такс1альнкх ФГП 1 1х трансформац!в п!д д!ею !онного опром!нен-ня ! наступного в!дпалу. Що стосуеться структури Юнно-!мплантованого шару еп!такс!алъних пл!вок, кехан!зму утворення рвд!ац1йних дефект!в 1 Хх релаксацИ, то наявн! в л!тератур! супе-речлив1 1 розр!знен! результата на дозволять побудувати ф!зичну модель структурно-фазовях перетворень, зумовлених • опром!ненням м!шен! середньоенергетичними !онами та в1дпалом 1 зв"язати 1х з магн!тними властивостями ФГП. Цроанал!зовано такох наявн! результата по вивченнв вшшву доз ! енерпй Шшштованих в основному ' 1он1в благородаих газ1в на магн!тну ан!зотроп!ю, намагн!ченТсть насичення, температуру Неоля,уа такох ф!зичз! характеру-.ткни МСХ I ЩЦ в пл1вках 31Г 1 частково зам!щених, дозволяють константува-ти, що Юнна 1мплантаи1я в ефективним засобом модиф!кац!Г ф!зич-них властивостей приповерхневих шар!в. Однак, до розробки технологи ц1леспрямованого вшшву на електромагн1тн! властивост! шляхом ЮнноГ 1мш1антад1Г та в!даалу досить далеко в зв"язку !з склада 1спо в пор!внянн! 1з нап1впров!дникани форит-гранатовах структур з одн!в! сторони, а з другоГ - необх!дн!ст» врахування багатьох фактор!в, як! визначапть к!нцевий результат. В зв"язку з чим особливу актуальн!сть набував нвобх!да!сть комплексного доел !давння ступени структурного 1 магн!тного розрпорядкування в монокристал!чних пл1вках в залехност! в!д типу !он!в ! реким!в Тг 1мплантац1Т, яке полягав у використанн! таких взаемодоповнгачих експериментальних I теоретичних метод1в, як рентгеноструктурн! ! електронограф!чн!, рентгвн1вськоГ 1 месбауер!всько1 спектроскоп!!, метода каналхванвя ! ядерних реакц1й, ыатематичного моде лез ання процес1в !онно! !мшштац11, теоретичних розрахунк1в проф!л!в дефэрмацП I електронно! структура при одаочасн1й наяв-ност! 1нформац11 про ф1зичн! характеристики сп!нових хвиль ! ЦВД в 1мплантованих структурах.

В другому роздШ розвинут! метода 1 методики досл!д*ення.

таких складнях пошарових структур, яшга в 1онно-1милантован1 еп!такс.1альн! ая1вки, а також оптим1зовано технолог!ю отримання якюних Шдкладок Сй30а50|2 1 монохристал 1 чних шт. Зокрома, тут прид1лено увагу розгляду особливостей застосуваиня методу дво-кристально! рентген 1всько1 дифрактометрИ для прецез!йного вим1-рювання структуряих характеристик не !мшщнтованих та Юнно-1мплантоваяих монокристал!чних пл!вок 1 розрахунку проф!л1в де-формацИ з застосуванням як к!нематично1, так 1 динам!чю1 теорН розс!пвання рвнтгвн1вських промен!в на кристалах з неоднор1дшм розпод2лом дефект!в. Коротко охарактеризовано методачн! срийоми досл1дх8Шя 1 математичноХ обробки при викорстанн! метод!в кана-лювання 1 конверс1йноГ месбауер!всько1 спектроскоп!I, а також прид!лево увагу ф1зичннм принципам 1 припущенням, на яких грунту-вться розрахунок профШв !мшинтованих !он!в 1 зм!щених ними 1он!в матриц! методом Ыонте-Кврло. У даному розд!л! обговорюються результата екстарикенташюго досл!даення природа структурних ! концентрацШшх дбфект!в у монокристал !чних <к13Ся50|2, !х проявления при еп!такс1! ФГП. Встановлено розпод!л х1м1чних елемент1в ! деформац!й гратки в р!зного роду дефектах, а також розшд!л елем0нт!в 1 ефективних магн!тних пол!в на ядрах Ге5Г по глибин1 еп!такс!ально! пл!вки. Особливу увагу прид!лено досл!даенню пере-. Идних шар!в сл!вка-пов!тря 1 пл1вка-п!дкладка. Встановлено, що 1х товщива 1 характер розсод!лу елемент!в суттево заложить в!д режим1в еп!такс!!, зокрема швидкост! росту ! кутово! швидкост! обертаяня затравки в розчин! - роаплавз. Залежн1сть розпод!лу елемент!в по товщин! пл!вки, ■ а також пом1тна зм!ва II магн!тних ! оптичних парамегр!в в1д швидкост! росту сильнйпе проявляеться у випадку складнозамщених пл!вок, наприклад, <УВш1лСа)3(Ре0е)50(2, щи обумовлано р!зною валежн!стю входження елемент!в - розчину -розплаву в структуру гранату в!д швидкост! еп!такс1! ! дифуз1йною рухлив!стю. Виконан! досл1давння дозволили оптим!зувати технолога росту з метою отримання як!сних ФГП 1 провести Тх паспортиза-ц!в по питаниях структурно!, х!м!<шо! ! магн!тно! однор!даост!.

В третьему роздМ приведен! результат теоретичних розра-хунк!в електронноГ структура зал!зо-!тр1ввого гранату 2^-методом 1 IX пор!вняння з експэриментальними досл!джбннями методом рент-генофотоелехтронно! спектроскоп!I. При розрахунку був використа-

ний так званий кластерний п!дх{д, який в останн! роки усп!пшо за-стосовубться не т!льки для отримання чисвльних результата при анал!з! електронно1 структури, але Я для з"ясування рол! блккньо-го 1 дальнього порядку при формуванп! електрошо! будовя тнердих т!л 1з складною кристал1чною (Зудовою 1 низькою симетр1ею, для яких застссування анал1тичних метод1в зоняо! теорП не е ефектив-ним. КристаИчна гратка шИвки 31Г моделювалась класте-

ром-фрагментом в центр1 якого знаходився атом зал1ьа,

оточений октаедром 1э шести чтомгч кисню, октаедром 1з атом!в за-л1за, тетраедром 1з атом1в 1тр1ю 1 тетравдром !з агом'в кисню. дивлячись на р!зницю !ндекс!в у формульнМ одиниц!, У^Ре70;6 дуле близький до реального стех!ометричного складу У3Ге50;2. Чисельний метод Хд базуеться на формал!зм! багаторазового розс!ювання елек-трона на систем! потенц!ал!в, в якому прост!р, який займае кластер, розд!лявться на три о$ери: атсмний прост!р, який леяить все-редин! сфер, щр не перетшаються ! оточують кожний атом кластера; м!«атомний прост!р м!я атомними сферами 1 сферою, яка охошапа весь кластер - сферою Ватсонз; простор!в поза сферою Ватсона. Ввахалось, що атомн! сфери мають точки дотику 1 в коян!й !з трьох. частая простору розв"язувалось р!вняння Шред!нгера для потенц1алу \Г(?)=7о(?)+Уа.(?), де 70(?) - кулон!вська, а 7в(?) - обм!нна частили потенц1алу. Для обм!нно! взаемодН використовувалась локальна статистична апроксимац!я: У1(?)=—|~а[">кг],/3[ р+ (?)],/э де р (?)-локальна електронна густина з! сп!ном вверх а5о вниз', а параметр а вибирався таким чином, щоб повна енерг!я атому, обчис-лена в Хц-наблихенн! ,совпадала з яовною Хартр! -Фок 1вською енер-г!ею атому.

В результат! розрахунку були отриман! парц!альн! локальн1 елэктронн! густиня атомгв кластеру, як! п!сля розмиття ! врахува-ння !мов!рност! збудасення електрон!в р!зного типу симеарИ (а, р, А) для р!зних атом!в доводились до моделышх густш електроншх стан!в ! пор!внювялись з ексяерименгом, з якого видно, що основ-ниа вклад в 1втенсивн1сть рентген!всысих фотоелектроиних спектр1в в!д зал!зо-1тр1евого гранату поблизу р!вня Ферм! двють електрони 1-симетр!1, причому цв в основному влекшая, як! гвнетично зв"я-38в! 1з електронами окта-зал1за ! 1тр1ю, що мають 3(1- ! 4<1-симетр1ю в!дповхдао. Що стосувться електронно! структури ва-

лентних елвктрон1в зал!зо-!гр1евого гранату, то вона мае ту особ-^ив!сть, що валентна зона формуеться трьома р!ввями електронних с:ан1в: грули елекгронних стан!в в облвст! - 15 еВ, основний вклад в яку внооять р-електрони кисню; груш електронних стан!в в облает! - ю еВ, основний вклад в яку дагть й-електрони зал!га, 1 групи стан1в в облает! - 6еВ, основний вклад в яку дають (1-електрони зал!за 1 й-елоктрони 1тр1ю.

отриман! в даному розд!л! результата дозволили в подалыпому б!лып однозначно !нтерпретувати рентгея1вськ! фотоелектронн! спектри, отриман! в!д !онно-1мплантованих ферит-гранатових пл!-вок.

В четвертому роздШ вюсладен! результата комплексних теорв-тичних 1 експериментальних досл1даень вшшву дози !кплантованих 1он1в Не*,В+, Н*. о*, Р* 1 Аа+ 1 настушого в1доалу в середовиц! кисню при 950°с протягом 5 годин на кристал!чну 1 магн!тну м!кро-структури 1 магн1тн! властивост! монокристал!чних ол!вок <111>, збагачених до в% !зотопом Те57 в проце-с! р!динно1 еп!тахс!Г. Зразки розм!ром 10x10 мм, вир!эан! 1з од-н!в! структур», 1шлантуваш1сь вказвними Юнами в мехах доз ю'г-10'7 10Н/СМ2 1 енерг1а порядку 80 кеВ на прискорювач! типу "ВезувЗД" в геометр!!, яка виключала ефекти каналювання. Врахову-ючи сканування !онного пучка, густина струму виб/ралась таким чином, щоб температура м!шен1 не перевищувала 24°С.

Анал!з електронограм, результатов рентгеноструктурних досл!-дхень 1 спектр!в резерфорд1вйького зворотнього розс1ювання (РЗР) 1он1в показув, що при 1мплантацН мовокристал!чних пл!вок зал!зо-1тр1ввого гранату (31Г) Юнамн Нел, В+, Я*, о* процес модаф1кац!1 кристал!чно! 1 магн!тно! структура приповергневого шялу мае бага-то сп!льного. Так, при дозах нихче кригичних у приповерхневому шар! товщиною >10 ни спостер1гаеться розупорядкування структур«, яка во своему стану аналоПчна аморфюму. Дане розупорядкування викликане не т!лыш точковими рад!ац!йшми дефектами, як показу-ють спектри РЗР !он!в (див. мал.1), але й дефектами протяжного типу, як! споствр!гаються при низькодозов!Й 1мплантац!1 1 концен-трац!я яких зростаа твидше, н!х концентрац!я точкових дефект!в з ростом дози !мшгаятованих !он!в. в мехах кригичних доз проходить зм1на механ!зму рад!ац!йного дефектоутворения: !нтенсивне

Мал.!. Спектри ре&ерфорд!вського аворотнього розс1шаяая (РЗР) 10н1в г0л1ю в1д нв1мш1анюваноГ 1 1мплан~ товано! 1онаш бору з энергию 80 квВ 1 дозами 3-10'4 1 2-1013 аГг пл1вки 31Г до 1 п!сля й!дпалу: (•••)—В 001 <111>, (ааа)-у розор1внтсваному напрям!.

. накопичвння тоткових дефект !в ! горех!д йпиантованого шару у повн!сто розвсюрядкований стан по вой глибкн1. Структурна розв-порядкування викликав, певною м!рою, магн!тне розшорядкування, яке, як видно 1з анализу конверс!йних електроншх месоьуер!вських спектр1в (КЕМС) зал!за 1 1х параметр 1в, зростае !з ростом дози 1мплантад1? 1 ври досягнэвн! кри-гичних доз 1мшшнтованиа шар переходить у парамагн1,птй стан при к1мнатн1й температур!.

Внасл1док того, що в эвлехност! В1д онергИ 1 типу 1мпланто-ваного Юну зм!нюеться товщина модиф1кованого шару I виг ляд про-ф!лю деформацП кристал!чноГ гратки, а.тако» ступ!нь структурного розупорядкування при !мплантацИ конкретного Юну споствр!гаються характерн! для даного типу 1ону особлитосг!, як! знаходять воображения у зм1н! магн!тних параметр!в гошо-!мнлантованих шИвок.

1мплантац!я шИвок 31Г Юнами бору зд1йснивалась з енерПаю 80 кеВ 1 догами 3<Ю'4 - 1 -Ю17 см""2. Як показали рентгеноотрук-турн! досл!дження 1 розрахунки профШв деформацИ на основ! ди-нам1чно! теорИ ро*с!гоашя рентген1вських промен!в, спостер!га-вться л!н1йна залэхн!сть максимально! в!дносвоГ деформацИ гратки в!д дози Шшитац!! до значень доз, при яких наступав взавмод1я рад1ац!йних дефект1в з утворенням ц!лих комплекс1в дефект 1в внас-л!док дафуз!йних процес!в, що викликав часткову релаксац!ю напрут. Так, при доз! г-ю'^/см2 (мал.1) спостер!гавться !нтен-

гоа

«(О

203 250

сивнэ утворення аморфно! фаза у пршоверхневому шар! товщиною порядку 140 нм, в той час як для доза 1 •10'sB+/cmj? товщина аналогичного шару не перовщуа 40 нм 1 ступ!нь розупорядкування по товщин! !мплактованого шару в середньому становить 50%. Судячи да вигляду розрахованого проф!лю деформац!! гратки для дози 3-ю'4 В+/си2, максимального значения деформац!я досягав на глибин! порядку 150 нм, а весь даформаваний шар становить порядку 250 ш, по узгоджуеться з параметра;® проф!лю концентрац!! !мплантованих в 31Г 1он!в бору: Др=180±5 нм, Айр=80±5 нм. Як сл!дуе 1з анал!зу кривих кутово! залекност! виходу а-частинок ядерно! реакц!! ' 'В[р,а)вВе 1 зворотньо розс!яних протон!в, при низышх дозах 1м-плзнтований бор займае в основному вузли ан!онно! Шдграпш, в той час як !з зб!льшенням дози зростав к!льк!сть !он!в беру, хаотично розпод1лених по об"ему 31Г, Шсля в!даалу бор займае, в основному, вузли анЮнноТ п!дгратки.

Трансформация структуры 1 напрут а! зм!нов дози 1мплаатац!1 гнаходять свое в!добрахенвя в магн1тних властивостях пл!вок, зо-крема, в AMP 1 КЕМС зел1за, приведених на мал.2, !з яках сл!дуе, щр при докритичиих дозах аал!зо знаходаться в магн!тонеекв!вглен-тних положениях як в а-, так 1 в й-п1дгратках з! зберехенням маг-н1товпорядкування, 1 !снуванвям магн 1 тоневдорядковашх областей, як! поширюютъея на всю глибину !мплантованого шару при досягненн! доз ^2-1 о'5 В+/см2. Для дози 1.1 о'7 В+/см2 КЕМС аал1за фирмуеться суперпозицию деох дублет!в, як! характеры! для ?еэ+ 1 Ге** в па-рамагн!тному стан!, що Шдгверджуеться твкож значениям ввергIX ^р1вн1в FeZp, вим1ряних на основ! рэнтгенофотоелектронних спектр 1в (РФЕС). Анал1з спектр!в РЗР !он!в, КЕЫС 1 РФЕС вказув на те, щр руйнування кристалу-гранвту п!д д!вю !онного опром!нечня в!дбува-еться селективно як по в!даошенню до елементного складу, так 1 по в!дношанню до кристал!чних п!дграток.

1зотерм!чний в!дпал в атмосфер! каст при 950°с приводить дс в1дновленвя магн!тко! (мал.2) 1 кристал!чноХ структура шляхок твердог!льно1 еп!такс11. Однак, частина протяжных дефект1в, величина якоТ заложить в!д дози !мшщнтац!1, залишаеться в облас-т1 пршоверхневого шару пл1вки 31Г.

Мал.2. КЕМС зал!за 1я, ,..

в!д пл!в0к 31г, i :< :

1нплалтованиг ^ Ч.» .Ь: '^

Юнами бору з Ь——^ "

енерПею 80 кеВ 1 га*™'

до <а) 1 теля (б) , МЦ { ,-'¡¿¡-А

в1дп8лу. д>'ч__гч /уу^ ^ v v

3-Юсм' ё

с Г" :',

•'V

0 л I

ШлаШ,, ^Ык.

I-' "" • . ' • ' ••••

в -4 0 4 в -в 4 О 4 Гч«

При !мплантац!1 пл!вок 31Г 1онами азоту ,5ггз енерПев 80 квВ 1 дозами 1.5-ю'4 - 1.2-ю'5 Я^/см2, структурн! 1 магн!тн! зм!ни в залеююст! в!д дози багато в чому авалог!чв1, як у випадку 1ы-плавтацИ !онами бору. Однак, разом з там в суттвв! в!да!шост!, як! .в основному зумовлен! природою !мплантованого 1ону I його кристалох!м1чним положениям у структур! гранату, особлявостяии мохан!зму рад!ац!8ного дефекгоутворення ! глибиною 1мплантованого шару. 1мш1антован1 1они азоту викликають, як сл1дув !з спектр!в РЗР 1оп1в 1 рентгеноструктурних доел!дквнь,утворения точкових I протяжшх рад1ац1йних дефект!в, концентраЩя гашх вначна для доен 1.6-10м й^/см2, що спричишов часткову аморф!зац1ю 1мплантованого шару. Проф!ль деформац!! у цьому випадку ваймав шар товщиною >60 нм. Максимальна значения деформацИ гратки зростаа 1з ростом доза 1мплангац1Г 1 досягав значения 1.72 при доз! 6-Ю14 Я*/сы2 а посл!дуючим зменшвнням, що поястовться частковим зняттям напрут в результат! утворення комплекс!в точковнх дефект1в внасл1док 1х дифузИ 1 ростом об"емно1 дол! аморфно! фази. Це сл!дув такох !з мал.З, !з якого видно, що доля зм!щених атом!в !тр!ю в приповэр-хневому шар! товщиною-140 нм складаа практично 100Я. Оск!льки

аналог!чн! змИцення спостер!гаються такох для атом!в зал!за 1 кисню, то можеш твердой, що кат!онна 1 ан!онна п!дгратки в ре-вультат! 1кллантац1Т 1.6-Ю'4 г^/см2 знаходяться у повн!стю роз-упорядкованому стая!. 1з анал!зу кривих, зображених на мал.4 сл1-дуе, що 1мплантоЕан1 Юни азоту займають до в!доалу в основное вузли анЮнно! п1дгратки. в той чао як п!сля в!дпалу при 9Б0°С i атмосфер! кисню протягом 5 год. практично tobhIctb переходить i м!квузля. Як 1 у випадку !мплантад11 бором, виявлено в!дносви! кутовий зсув кривих виходу 7-k32htîb 1 зворотньо розс!яних прото-н!в (мал.4), величина якого пропорц!йна доз!. Даний зсув моии пэясшти розворотом 1о1ших ланцюг!в в результат! утворення ! на копичення рад!ац!£них дефект!в. Оск!льки в1дносшгй зсув згаданж кривих маг м1сце ! п1сля в!дпалу з незначним змэншенням floro ве JEKJ2SI. то, враховувчи Tsp,tocrîflKîcTb рад!ац!йниг дзфэкт!в против ного типу, ло^чнд припустите, що розворот !оншй ланцюг!в зумов лений в основному протяжнима дебетами. <

1з анал!зу КЕЙС зал!за сл!дуе, що структурне роаугорядкуван ья приводить до "магн!тного розупорадкування як а-, так <2-п!дграток, одиак (2-п!дграгка е б!лье рад!ац!йно ст!Яка в пор!в нянн! з а-п!дграткою при !шлантац!1 середньоенаргетичнида !она ш. Характерно, що в облает! докритичних доз !мшштац!Г по' м!р зростання величина максимально! дефортацП спостер!газться pic ефективних мага!тних пол!в на ядрах зад!за, а таког намага!чанос т! насичэшя. Частково спосгэрездван!- . ш!ни ыагн!тнйх bqjsot мохна поясшти ввдою рад! ад Мыса ctîêkIctb й-п!дгратки, напрут стиску ! шрерозпод!лом елемент!в.

Мал.З. Залехн!сть дол! зм!щених атом!в !тр!ю ( • • • ) ! концвнт-радИ атом1в азоту (ооо) в!д глибини в !ыплавтован!й пл!вц! ЗП': 2>=t.5'lû)4 tfVca2; суц1льна л!н!я - до в!д-палу; пунктир - п1сля в Шалу; г1стограма -теоретична.

\

\

Мал.4. Кутов! залэхност! виходу 7-1гваят1в реакци

ÍStr(p,ay)'2C fxxx) 1 розс!яних протон!в (•••) для пл1вки 31Г, 1мплантовано1 Юнами азоту з дозами 1.5.10м (а,б) 1 1.2.ia,5.cM"2 (в) до (a) í п!сля (б,в) в!даалу.

1з РФЕС, отриманих в!д 1мплантованих шИвок 31Г з дозою .2-i О15 Я^/сы2 сл!дуе, що в аморфному прштовергнввому пар! т!ль-я Шля 50% атом!в кисню зв"язано в металооксидах, в той час як ютания частина кисню мае б1льш слабкий' зв"язок, що, очевидно, юв"язано з в!дсугн1сгв дального порлдку. Що стосуеться !мпланто-заяого азоту, то частила його знаходиться в б1льш сшшюну зв"яз-су з Юньми зал1за, а друга частина - з киснем.

1зотерм1чниг в!дпал не приводить до повного в!дновлення кри-лал1чно1 1 магн1тно1 структура, í при високих дозах ЮнноТ 1м-ыаитацИ залишаеться значна частина дефект 1в протяжного тяг.у. Як зидно 1з мал.З, проф!ль {мплантованого азогу но суттево зм!щуать-зя до псвэрхн! (Др=100*5 км) 1 розширюеться (ДЯр=110i5 нм) в результат! в1дпалу 1 мае б!льш вирахену асиметрио, що св!дчить про низьку дифуз!йну рухлив!сть 1оь!в азоту (Dw10-,fl - 10~2V/c). Fyi його до поверхн!, очезчдно, зумовлений двома факторами: м!г-рац1ею рад!ац!йних дефект!в при твердот!льн!й еп!такс!Г 1 дифу-з!ею азоту до поверхн! внасл!док тарэвидения границ! його розчин-hoctI. П1сля в!дпалу практично весь азот переходить у м!квузля (мал.4), що зумовлено, очевидно, м1н1м!зац!ев його потенц!ально1 енергП в гратц! гранату.

ОсоОливий 1нтервс викликав 1мпланатац1я пл1вок 31Г Ювами кисню, оск1льки дозволяв сформувати шари э р1зною концентрат ею

КИСН0ВЮС В8К8НС1Й 1 СТуШНвМ В1ДП1ЛвННЯ В1д CTeiÎ0M9Tplï, що сут-

тево впливав на величину намагн!ченост! 1 затухания магн1тоста-тичних хвиль. Пл!вка 31Г !мплантувадась !онами кисню 1В0 при ена-лоПчних умовах з енерПею 90 кеВ 1 дозами 1 -ю'2 - 1 ио'5 см-2. Характерно, що концентрац1я дефект1в в 1мплантованому шар! спо-стер1га8ться вхе при доз1 1•10,э см-2, в той час як по рентгено-структурних даних i спектрах РЗР 1он1в для дози 1-ю'5 см-2 тов-щина аморфного шару становить «140 нм. В1дносна деформац!я dd/d 1з зб1льшенням дози 1мплантац11 зростае I пртгймаа максимально значения ¿cî/d=t.79 для дози 1-ю'4 см"2 з додальшим спадом до 1.50 при доз1 1 -10'5 см-2. АналоПчнв залвхн1сть в!д дози спосте-р!гаеться для ширини л!н11 CWP, яка для вказаних. доз становить 0.90 1 0.55 Е в!дпов!дно. Наявн1сть аморфного шару не впливав на ширину л1н11 «Ш>. 0ц1нка товдини !мплантованого шару 1з рентге-Н1вських даних корелюв 1з розрахованими параметрами проф!лю 1мп-лантованого кисню (ЯрИ30 нм, АЛр=50 нм). Характерно, що надсте-х1ометр!я кисню ф!ксувться п1сля в1дпалу в спектрах КЕЫС зал!за I рвнтген1вських дифракц!йних кривих, починаючи з дози 5-10'4 0+/см2. При цьому стала гратки зростае на 0.46%, що спричинюе пружню деформац!ю гратки. При 1мплантац!1 пл1вок 31Г юнами кисню з докритичними дозами спостер!гавться значно 01льше зростання ефективних магн1тних пол!в на ядрах зал1за î намагн!ченост! наси-чення, н!ж у випадку Оору 1 азоту.

Пл1вки 31Г !мплантувались 1онами фосфору Р+ з енерПею 65 кеВ 1 дозами 5-Ю14 - ЫО'6 см-2. 1з результата електронограф!Г, спектр!в РЗР IohÎb I К£МС зал!за випливав, що доза 5-ю'4 ! см-2 перевицуе критичну, 1 оО'емна концентращя аморфно! фази в 1мп-лантованому шар! складав «95%, в той нас як при доз! 1.8-1 о'5 см-2 1мплантований шар толщиною ~80 нм повнЮтю аморф!зований, ио узгоджуеться 1з параметрами теоретично розрахованого проф!лю 1мп-лантацП (Я =50 нм, ДЯр=20 нм). I у випадку 1мплантац!Г фосфору в пл!вки 31Г рад!ац!Ян! дефекта протяжного типу s тврмост1йкими, що св!дчить про характерн!сть даного типу рад!ац1йних дефект!в при {онному опром!ненн! еп!такс1алышх пл!вок 1з структурою гранату. Зменшення параметру гратки 1мплантованого шару в результат! в1д-

IR

палу при 950°С в атмосфер! кисню в межах «0.37$ можна пояснити тим, що фосфор в!сля в!дпалу займав аа1онн! вакансП, 1 в силу эначноГ р!зниц! електронегативност! м!х Ре-0 1 Ре-Р проходить часткова зм!на типу х1м!чного зв"язку, тоОто з01льшення ковалентно! складово1 1 зменшення 1онно1, що знаходить непряма п1дтвердквння в зм!н! х!мзсуву 1 квадрупольного розщеплення КЕЫС зал!за, отриманш в1д !мплантованих пл!вок до 1 Шсля в1дпалу.

1мплантац1я !он!в мши "яку Аз+ у цл1вки 31Г зд1йснювалась з енерг!ев 60 кеВ в межих доз 8-10,г - 1.5-ю'6 см_г при густин! Юнного струму ^-В• 10-2 мкА/см2 I скануваго! пучка.

Нехан1зм дефектоутворення у пл!вках 31Г в результат! 1х опром!нення 1онами миш"яку суттево в!др!зняеться в!д ранПле роз-глянутих. 1з л!н!йноГ залежност! ступеню структурного розупоряд-кування в!д дози можна припустите, що енерПя 1ону Аз* достатня для утворення окремих аморфшх зон в результат! удар!в окремих 1он1в. Дане припущення п!дтверджувться результатами електроногра-ф!1, спектр!в РЗР 1он1в, месОауер!всько! спектроскопИ. Поряд з цим, у випадку 1мплантац!Г 1он1в мкпГяку спостер!гавться суттеве розпилення поверхн!- м!шен! при в!дносно низысих дозах. Параметри проф1лю 1мплантованого в 31Г миш"яку з енерг!ею 60 кеВ р!вн!: Др=24 нм. 4Др=Ю нм, що узгодкуеться !з товщиною 1мш1антовакого шару, визначеного за рентгеноструктурними даними 1 спектрами РЗР.

Мал.5.3алежв1сть параметру дефектоутворення в!д товщини пл1вок 31Г при 1х !мшшнтац!1 !онами Оору з енерг1вю 80 коВ: (о) - усереднення за п!ком пошкоджень У; (х)-усереднення за п1ком пошкоджень Ре в спектрах РЗР.

с*

сг

I г

г~

к А

т

-1-

Ую'Ы

чо К,м«ч

2 10'5тг

Ширина jitHll СЫР в 1мплентованому шар! s ростом дози As* neplo-датао тл "росгав, то спадав, 1 корелив st smîhob величина максимально I деформацИ. Taxa залекнЮть пояснюеться розпиленням по-BepiHt 1 к!нвтикою накопичення рад1ац1йних дефект!в на гряниц! пошкоджениЯ шар - кристал!чний шар..

3 метою вияснення вшшву напрут на ступ1нь рад1ац1йного да-фоктоутворення ö/ло про1мплантовано плйзки ЗГГ р!зног товщини в !дентичних умовах Юнама В+ з енерПею 80 кеВ î дозами 3-10<4 t 2'10'5 см-2. la приведено! на мал.5 залежност! видно, що для oöox доз спостер!гаються м!н1муми рад!ад!йного пошкодаення, що св!д-чить про вшшв товщини еп!такс1альш1 пл!вки У3?е50,2лИ[э0а50г2 на 1нтенсивн!сть рад!ац!йното дефектоутворення.

В 1мплантованих пл!вках 31Г р1зншз !онами вивчались питания характеру збудаення обм!нних сп!ношх хниль, в результат! чого було встановлено, що Ix 1нтенсивн!сть в !мплантованому шар! энач-но зростае 1 залекить в!д тицу !шлантованого Юну.

го

О

¿О

•ч

2400 2600 2800 5000 Но,Е

Мал.6. Ашл!тудно-польова характеристика в1дбитого сигналу: /=2340 МГц; цифрою 1 позначена область збудженяня МСХ. На вклад-ц1-ампл1тудно-частотна характеристика в!дбитого сигналу основного першого резонансу OCX в !мплантованому шар!. Поле Н0=2690 Е.

роль 1мплаятац11 полягав в тому, щрб створити у приповерхне-вому шар! напруги, як! за рахунок ефекту магн!тострикц!Т проявляться як додатково поле поверхяево! ан!зотроп!Т.

На мал.6 зоиражэн! амшйтудно-частотн1 характеристики (АЧХ) î ампл!тудао-гольов! характеристики (AUX) в!дбитого сигналу в пл!вц! 31Г товщаной dQ=3.2 мкм, !малантованоТ !онами Не+ з енер-г!вю 120 кеВ î дозою 1 -ю'5 cm~¿, is яклх випливае, що зростання 1нтввсиьж)ст1 OCX б!лып як на два порядки моянэ пояснити резонв-нсним нвкопиченням енвргИ С~Х вс редин! 1мплантованого шару. Чи-сельний розв*язок р!вняння (1), яке опнсуе резонанси 1мш1артов ного пару

qjdj+arctgdm q0/q, )=гл (1 )

де q.,q0 -хвкльов! числа OCX в Илхлантоваяоку шар! ! неîi/тшан-тозан!й частш! пл!вки ! для випадау Я0 II q,, q0 мають вид:

q0=t J (wn- m)/r¡ ; qf* | (iin»^)/T) > (2)

ДО УДо= 7(H0-4ití?0), iBj,, Tï=cq.M0, а=2.6-10",2см2 —

-стала нэоднор!дного обм!ну, дозволяв оц!яита параметр.". 1мпланто-ваного napy:ffA=(430±S0) Е, d(=(0.3±0.1 ) мкм, як1 по порядку вели-чкне сп!впадають !з значениями, визначевими методами. Ви-

сока ефективнють резонансного збудкення OCX в!даивав реальну мо2шив!сть розробки нового хласу фуккц!ональшх надЕисокочастот-них приотроТв на основ! обм1нних сп!нових хвиль.

Вш!рювання ашШтудно-польовизг характеристик в!дСитого сигналу показали, що найб!лын ефективне збудаення сп1нових обмГнних хвиль сггостер!гаегься у пл!вхах Р1Г, 1мш1антованих !онами N+, Р+ г да*.

У п'ятому розд!л! викладен! результат комплексшп теоретичных i експериментальних доелíдань вштиву дози !мплан№ванит. Юн1в В*, fie*, температура м!шен! та !зотерм!чного 1 !зохрон-ного в!дпалу в !нертн!й атмосфер! на ктшстал!чиу ! магн!тну м!к-роструктури, ! магн!тн! властивост1 монокристал1чних фчрит-гранатових пл!вок (5>ГП) •

вбагачених до 10* 1зотопом Fe в процес! р!данно1 еп!такс!1. Зразки розы!роы 10x10 мм, вир!зан1 1з ода1в! структура, 1мпланту-валась вказаними 1онаш в мехах доз 1 -10M-1 -ю"5 Юн/см2 1 енер-г!й прядку 80 кеВ на прискорювач! типу "Везув1й" у геометр! I, яка виключала ефекти каналювання.

Рентгеноструктурн! досл!дхення 1 РЗР кавальованих Iohîb ге-л!ю ФГП, 1молантованих Ювами бору з дозами, приведенный в табли-ц1 показали, що у же при дозах 1 >10ы В+/см2, як 1 у випадку !мп-лантацН бором пл!вок ЗГГ, в приповерхневому шар! спостер1гаються дефекта протяжного типу, концентрац!я яках зростае !з зб!льшенням доза. Так, якщо при доз! 1014 см-2 1х к!льк!сть позначна, то при доз! 8'10мсы~г концентрац!я протяхнах дефект!в зростае майхе на порядок, з утворениям областей, аналог!чних по своему стану аморфному, який поширюеться на всю товщину 1мшантованого шару при дозах порядку Ю,всм~2. Однак, електронограф!чн! досл!д^ення показали, що У приповерхневому шар! товщинов порядку 100 А зарод-хення аморфно! фаза слостер!гаеться ухе при дозах -5-ю'4 см~2, а при дозах ~9.10,4см-2 вказаний шар повн!стю аморфшй, Трансформа-ц!я структура з ростом доза !мплантованах îohIb бору викликав ха-рактврну BMîHy Шй ! напруги (див- табл. ), що проявляемся,. як . вншшвав 1з КЕМС sanlsa î Ш>, в рост! планарно1 складово! вектора намагн!ченост!, обумовлено! зм!ною поля наведено! ан1зотроп!1 BMt. Однак р!ст 18 зб1льшенням доза, а в!даов!дно î планарно! складово! намагн!ченост1, спостер1гавться Пльки до доз 6'10м см~2, а дальше Аде спад, обумовлений появою сально розупорядкова-нах шар!в 1 гародхенвям аморфних областей. Це знаходать свое в1-добрахэння в зм1н! статичних характеристик ЦВД (дав. табл.} при II. В!дзначен! зм!ни планарно! складово! вектора намагн1ченост! з ростом доза !мплантованих 1он!в бору знаходять свое в1добрахення в зм1н1 ЮТевсигаэстей другоГ ! п"ято1 Л1Н11 КИЮ зал!за, отрима-них в!д 1мплантованих пл!вок. 1х 1нтенсивн!оть росте 1з зб!льшен-вяы концентрацИ 1мш1антованого бору до досягненяя доз порядку 6-10м см-2, при яках вплив поля наведено! ан!зотроп1! ослаб-лювться завдяки значному структурному розупорядкуванню, яке обу-моЕлюе гмешеявя величина непрямо! обм!нно! взаемод!I м1ж магв!т-

ними а- 1 сГ-Шдгратками. Це обумовлюе ужиреяня л!н!й КЕМС 1 появу квадрупольного дублету через наявнЮть магя!тонвекв1валент1ШХ по-зиц13 зал!за 1 пэреИд його в парамагн1тний стан в!дпов!дно. При дозах >5-10'5 см"2 практично вс! tom залГза в 1мшюнтованому ша-pi U0.24 мкм) знаходяться в парамагн1тному стан! при к1миатн!й температур!, що обумовлено деформацию кут!в надобм!нно! взаемо-д!1 - О2" - Fe^* 1 розривом обм!нних мегн!тшас зв"язк!в. Разом з тим, як сл!дуе 1з таблиц!, при докритичних дозах !мпланта-ц11, як 1 у випадку пл!вок 31Г, спостер!гавться незначне зб!ль-иення ефективних магн!тних пол!в на ядрах Fe5^ як в а-, так ! в £!-п1дгратках, що зумовлено зм!ною сп!новоГ густини в сфер! ядра, викликаною поЛяризац1йнвш ефектами за рахунок зб!льшення ступени

Таблиця. Магн1тн! та структурн! параметри ФГП,

!мплантованих 1онами В* з ечерг!ею 80 кеВ.

Зразок Ефективн! магн~. поля на ядрах Fe57, хЕ аа/а, % В колапса

js Доза bVcm2 ■Ва h НМД. В

1 Вих. 443 376 - 102

2 1.10м 442 • 373 0.25 ; 105 .

3 5.10м 449 378 1.18 171

6.10м 453 385 1.41 175

5 8-10м 453 388 1.53 171

6 9-10м 446 382 1.96 167

7 МО'5 440 378 2.18 160

8 зио'5 441 375 2.61 146

9 5-10'5 442 371 2.87 134

10 1-10,в - - 2.19 106

Похибка ±3 ±3 ±0.01 ±2

перекриття хвильових функЩй зовн!шн1х електроа1в, обумовленого напругами стиску, а такок перерозпод!лом елемент!в по Шдгратках.

Визначений експеркменталъно проф!ль концентрац! I 1мплантова-них в ФГП 1он!в бору (Яр=145*5 нм, Айр=120±5 вм) для дози 1 -ю'6 см-2 задов!льно сШвпадае з розрахованим методом Монте-Карло (йр=170 нм, ДЯр=111 нм). Незначне уширення экспериментального правлю 1 розташування максимуму ближче до повврхн! в пор1внянн1 з теоретичним пов"язане з ефектами розпилення повврхн!, як! вхв стають суттсвимидля доз такого порядку.

Пор1внявня кривих кутово! залежност! зворотньо розс!яних протон!в I виходу продукт!в ядерно! реакц!! "В(р,а)аВе дозволило встановити христелох!м!чне положения 1мплантованих 1он!в бору в соруктур! частково-зам1щеного гранату. Як 1 у видад-ку 31Г, концентрац!?. !он!в бору у вузлах анЮнно! Шдгратки зм!-нюеться з ростом дози. Так, при доз! 1.10м см-2 у вузлах знахо-даться 61ля 40$ !мплантованого бору, для дози 8-10<4 см-2 - 25», а оставн! хаотично розпод!лен! по об"ему 1мплавтованого пару. Сиостэр!гаеться також в!дносвий зсув вицазгаданих кривих, величина якого пропорц!йна доз! (0.06* для дози Ы0М В+/см2, 0.15* для дози 8<ю'4 В4/см2), який зумовений розворотом !онних лвнцвк-к!в в!дносно ос! <111> ! мокливвй мехав!зм якого обговорювався в четвертому рсздШ.

1з анал!ву спектр!в резерфорд!вського зворотнього розсИвзн-ня !ов!в, ыесбауер!веьких 1 рентгеяофотоелектронних спектр!в ви-пливае, цо !молантац!я !он!в бору в ФШ вшашкав селективна руй-вування пршгаверхневого шару пл!вок як по в!дндшенню до ^груктур-них п!дграток, так 1 элементного складу. Так, при в!даосно ниаь-кпх дозах руйнуеться в основному авЮнва п!дгратка, в той час як Шдгратка Со в найб!льш рад!ац!йно ст!йкос. В кат!онн!й п!дгратц! швздшэ зазнають руйнування ланцвги, утворен! вахтами 1онами. Що стосузться магнИних Шдграток, то <2-п!дгратка в б!льш рэд!ац!Йно ст!йкою, н1ж а-п!дгратка, цо зумовлюв деяке вростаная намагн!че-вост! при шзышх дозах !мплантац!1 в пор1вшшв! 1з нейшлантова-шши структурами.

3 метою вивчення структури !малантовавого пару, природа ра-д!ац!йвих дефекив, у дасертацИ проведано високотемпературв1 рентгеноструктурн! досл!дження 1мш1антованих ферит-гранагових

^ пл!вок в режим! 1эотерм1чного 1 !зохронного в1дпал!в в !нертн1й атмосфер!. Анал1з фукц1онально! залежност1 ЛД/Й=/(Г) дозволяв ствердаувати, що в!дновлення структура !мшинтованого 1онаш бору 3 докритичними дозами шару проходить поетапно, хожний 1з яклх ха-рактеризувться л!н!йним змэншенням в1даосно! деформацН гратки. Под!л отримано! ламано! криво! на певн! температурно-л1н!йн! !н-тервали дозволяй припустити , що 1нтервал 150-300°С в!даов1дае в!даовленню в основному анЮнно! п!дгратки за рахунок в!дпалу точкових дефект!в типу Шоттки 1 Френкеля; 1нтервал 300-400°С в!д-пов!дав дальн!шому в!дновленню анЮнно! I кат1онно! Шдграток з в!дпалом аморфшх кластер!в; 1нтервал 400-700°С в!доов!дае в!дпа-лу рад!ац1йних дефект!в л!н!йного типу. Що стосуеться механ!зму в!дновлання структури високо!мплантованих пл!вок, наприклад, з дозою Ь10'6 В+/см2, при терм!чному в!дпал1, то в!н прот1кае шляхом твердот!льно1 еп1такс!1, де затравкою служить непошкоджена частина 1фисталу. х

Анал1з !нтегральних !нтенЬивностей рентген!всышх дифракц!й-них кривих в!дбивання, як! зумовлен! дифракц!вю рентген1вських промен!в на 1мплантованомшар1 ! отриман1 в процес! 1зотерм!чного в!дпалу через певн! 1нтервали часу (див. мал.7), а також результата електронограф1чних досл!джэнь I каналювання, дозволяють за-пропонувати динам!чну модель !мплантовалого шару, який умовно можна под!лкти на к!лька п1дшар!в: тонкий поверхневий аморфний шар; дефэрмований дефектной кркстал!чний шар; внутр!шн!й аморфний шар; пружньо-деформований кристал!чний шар. Товщина кожного !з п!дшяр1в зм!нюеться !з зб!льиенням дози !мплантованих 1он!в. При досягненн! критичних. доз (для бору ~1о'в сы~г) !мплантований шар переходить у стан, аналог1чний аморфному, то вс!й глибин!.

На наявнють тонкого приповерхневого аморвного шару вказуе анал!з електронограм 1 спектр!в РЗР 1он!в, в той час як наявн!сть внутр!шнього аморфкого пару п!дтверджубться спектрами РЗР !оь!в 1 КШС, результатами рентгеноструктурних досл!дань, а також результатами теоретичного розрахунку проф!лю в!дносно1 деформац!! на основ! динам!чно! теорП розс!юзання рэнтген!вських промен1в (мал. 8).

Нал.7. Залекн!сть !нгенсивност1 кривих дифракдМного в!дбивання, отримаяих в!д 1мшантовано1 бором (80 кэв, 1 .ю'5 см"2) ФГП в!д часу в!дпалу при 400°С в !нертн!й атмосфер!. 1 - в!д прухньо -деформоваяого шару; 2 - в!д деформовано-дефектного вару.

Мал.8. Фрагаенти экспериментально! (-)

1 теоретично! (-) кривих дифракц!йного

в!дбивання (а) ! розрахован! профШ

деформацИ (-) ! аморф!зац!1 (--)

(б) для ФГП, 1мплантовэно1 борон (80 кеВ, 1-ю'5 см"2), в!дпалено! при 400°С в !нертн!й атмосфер! протягш 11 годин.

Зв'язок м!ж параметрами модиф!кованого шару 1 кривою дифракц1йного вгдбивання рентген!вських промен1в в динам!чн!й теорИ розс!ювання задаеться р!внянням Такаги, яка отримуеться при розв"язанн! системи р!внянь Ыаксвэла для неоднор!дного серадовища:

де г'*Ъ-г , г - глибина в!д поверхн! кристалу, 1с товщана

в1п2Эя

структурно порушеного шару, »=--— А8 -приведений кут, Д9 -

1ХЛг1 „\

кутова в!дстань в!д головного максимуму, С=С(х^)1/г/\х}1г.\ -Фактор поляризацП, У(г' )= 2"Л 68 ■проф!ль деформа-

1%'"-1 а<пв_

ц!Т 1мплантованого шару, I ---— доваина екстинкцИ,

вХ * 1Хкг1

А(у.г')- амшИтуда дафраговано1 хвил!, ХН=Х>1Г-»ХН{. Хо=Х0Р+{ХоС -

{1- для о-пояризацИ

,

|оов26в| для г-поляр.

Жг')- проф!ль аморф!зац!1 1мплантованого шару. Розбивши Хмплан-тований шар на п!дшари 1 обчисливлш Фур"в-компоненти поляризацП, використавши координата атом!в в елементарн!й ком!рц! 1 атомн! коефЩ1енти поглинання, а також задавши 1а експерименту початков! умови, було р!шено вищезгадане р!вняння ! одержано теоретичн! крив!, зображен1 на мал. 86 , при задов1лъному сп1впад!нн! фраг-мет!в теоретичноГ 1 експериментально1 кривих (мал. 8а).

¿нал!з розрахованих проф!л!в !мшшнтованих !он!в 1 змЩених атом1в матриц!, а також профШв енэргетичних втрат (мал.9) I форми об"ему каскаду з!ткнень нал!таючого при !мш1антац!1 !ону дозволяють ввакати, що одним !з можливих механ!зм!в структурного розвпорядкування у поверхнеюму шар!, яке викликае його перех1д у аморфний стан, в енергетичн1 втрати !она £6Л, як! пов"язан! з электронною п!дсистемою кристалу. Оск!лыш з ростом г !мплантова-ного юну електронн1 втрати зменшуються (Е0Л>г=63Ж, Евл ^=53%, Еел гг50*) 1 3р°стають ядерн!. то, очевидно, "вказаний мёхан!зм

Суде вШгравати суттаву роль при ЬшлантацН легких 1он1в. 8 другоТ сторона, напру*» кий став еп1твкс!ЯноТ гШвки п!двнцув 1й-тенсивн!сть стйсання рад1ац1йнкх дефект 1в до шверхн! [41, цо обумовлге аростання товаров поверхневого аморфного вару 1з зб!ль-венаям дран 1онно1 1мплант1ц1Т.

Мал.9. Проф!л! !мплантованих !он!в бору (в) 1.азоту (б) I профШ И енергетичних втрат, а також проф!л! 8м1даних 1он!в матриц! в пл!вках эал1зо-1тр!ввого гранату. ЕнерНя 1мплантац1! 80 кеВ.

Зародгення глибинного аморфного шару пов'язане 1а структур-ним розвпорядкуванням в облает! основвях ядерних енергатичних втрат.

1мплантад!я ^ГП Юнами фтору з енерг!ею 95 квВ в мехах доз 2«10м-1 •10,всм~г зд1йснювалась при к!мнатн!й температур1 в гео-мэтрП, яка виключала ефекти каналивання. Вже при дозах 2 10м 1*/сн2 у пршюверхневому шар! спостер!гавться значив структурна I магн!тне розвнорядкування 1 перех!д б!ля 40% зал!за у парамагн!т-ний стан. 1з зростанням дози зтун'ть структурного 1 кагн1тного розвнорядкування зростав 1 досягав 100* практично то вс1й гл"биг* 1мплантованого шару (порядку 0,24 мкм) при доз! ЫО15 ^/см2. Характерна взаемне розташування експериментального 1 теоретичного прсфШв концентраци !мплвнтованого фтору 1 проф!лю рад!ац!йних дефект!в (див. иал.10), яке суттево в!др!зняеться в!д ран!ше роз- гляну тих, могна пояснит» дифуз!ею фтору до поверхн! шляхом вакан-е!Яного механ!вму в основному черев ан!онну п!дгратку.

Мал.10. Експэриментальний (<••) 1 теоретичний (г!стограма) проф!л! концентраци фтору, 1милантованого у ФГП складу Уи7бт0 2^п0_17Са0 ^0 04Рв4 24ое0 76о12

з енерг1еп 95 кеВ 1 дозою ЬЛО14 си"2, 1 проф!ль !онно-!вдукованих дефект1в (ооо) у п!дгратц! 1тр!ю.

Однозначна визначвння полокення !мплантованого фтору у крис тал!чн1й гратц! в даному випадау немокливе через розм!цення максимуму його концентрац!! поблизу поверхн1 у зон! значних рад1а-ц1йних пошкоджень. Однак, пор!внлння 1нтенсивност! сигналу в1д фтору у режимах каналювання 1 розор1ентац!1 дозволяв припустите, що п!сля 1онноГ 1мплантац1! 1 пос!дуячо! дифузИ фтор хаотично розпод!ляеться по об"вму гратки.

1шлантац!я ФГП 1онами неону з енерг1ею 82 кеВ 1 дозами 2-ю'4; 4-10'4; 6-Ю14 Яе+/см2 проводилась при к!мнатн1й температур! 1 з нагр!вом м1шен! до температури 523К. 1з рентганострук-турних 1 мессауер!вських досл!джень вишмвав, що 1мплантац1я Kef у Ш1 руйнуе кристал!чну 1 магн1тну мйсроструктуру на глибину порядку 150 нм, що корелюе з параметрами розрахункового методу Ыон-те-Карло t проф!лв концентрацИ 1мплантованого Юну (йр=1СГГ нм, дЯр=45 нм). Назопачення рад1ац!йних дефект 1в точкового 1 протяжного тип1в, а також дол! 1мияавтованого !ону викликае деформаЩв гратки, максимальна значения якоГ зростае 1з зб!лыпенням дози 1м-плантадп при к!мнатн!й температур! у к!лька раз!в ивидае, н!ж при нагр1в! мйлен! до 523 К, що обумовлено процесами в!дпалу. Це знаходить свое в!дображення увигляд! 1 положена! проф!л!в дефор-маци, розрахованах на основ! рентген!вських дафракцШшх кривих в!дбквання з використанням як к!нематияно1, так 1 динам!чноХ тео-р!й розсПовання рентгев!всышх промен!в. Характерно, що у випадау 1мплантац!1 при Шдвищенн! температур м!шен! проф!л! "деформац! Г мають вигляд монотонно спадашо! з глибиною криво1 !з максимумом у поверхневому шар1, в той час як у випадау _к1маатноХ ть.лератури м!шен! проф!ль в!дносно! деформац!! мае максимум на глибин! ~50 нм дя дози 2'10'4 Не*/си?. Дня доз 4>Ю14 1 6-Ю14 см-2 деформа-ц!я спостер1гаеться в 0!льш глибоких шарах, а на шверхн! розта-шований рентгеноаыорфний шар товщиною «140 1 200 нм в!дпов!дно. Пом1тна аморф!зац1я, викликана !мплантац!ею Ие+ при к!мнатн!й температур! м!шан1, спостер!газться ужа при в!даосних деформац!ях гратки ~ 1S, в той час як ори нагр!в! - 2%, що обумовлено частко-вим в!дпалом рад!ац!йних дефект!в. Вэнтгенострухтурн! 1 електро-нограф1чн! результата досл!джень корелюють Is результатами месба-уер!всысо1 спектроскоп!I, магн1тншлг властивостяки 1 статистичнй-ш параметрами ЦМД.

Р!ст прухн!х деформащя 1з зб!лшенням дози 1мплантац!1 ана-• лог1чнвм чином вшивав на зм!ну величина поля наведено1 магн1тно! ан1зотроп!1 1 плаяарно! складовоГ вектора намагн!ченост!. Значения поля наведено! магн1тно! ан1зотропН в результат! II неону в ФГП при температур! 523 К в «2 "рази менте, н!ж при т!й кэ доз! у випадку к1мнатно! температуря, що обуыовлено в!даалом структурних дефект!в I поншкенням напрут в !мплантованому шар!. Встановлен! зм!ш магн!тних параметр!в !мш1антованого шару знаходять в!добра-аення у зростанн! 1нтенсивност! друго! I п"ято! л!н!й КЕКС зал1за 1 характер! залежност! напруженост! поля \ колапсу ВДД в!д дози 1мплантованих !он!в. 3 месбауер!вських спектр!в випллвае, що р!ст концентра^!I рад1ац1йшсс дефект!в з дозой II 1 гх неоднор!дний розпод!л по товцин! 1мш1антованого шару обумовлзое зростання числа магн!тно неекв!валентних полонень 1он!в зал!за 1 частковий обрив магн!тних звиязк!в, що знаходить в!дображення в уширенн! месбауе-р!вських л!н!й 1 появ! центрального квадрупольного дублету в!доо-в1дно. Значения дол! царамагн!тно! фази в 1ыплантованому шар! у в!дносних оданицях р!вне 0.18, 0.48, 0.77 для ФГП, !мплантованих при к1мнатн1й температур! I 0.06, 0.22 , 0.59 для ФГП, 1шлантова-них Ие^з одночасним нагр!вом м!шен! з дозами, вказантм ран!ше. I в одному, 1 в другому випадку в !мплантованому шар! е облает!, в яких спостер!гавться деяке зб!лыпошш ефективних магн!тних пол1в на ядрах зал!за з дозою II до доз нкхчэ критичних, а такох намаг-н!ченост! насичення в пор!внянн1 !з не!мплантованим 1фисталом, що поясшозться напругами сгиску, перерозпод!лом кат!он!в по п!дграт-ках 1 вищою рад!ац!йною ст!йк!стю тетраедрично! п!дгратки.

ОСНОВНГ РЕЗУЛЬТАТ» I БИСНОВКИ.

1. ОптиШзована технолог!я р1динно! еп!такс!1 з метов отримання як!сних ферит-гранатових пл1вок. При цьому встановлено:

а) к!льцепод!бн1 дефекта в гал!й-гадол!н!евих гранатах мають ростову пр'ироду, обумовлену зм!ною тополог II фронту кристал!зац!1 п!д час росту 1 викликають значн! прука! деформац!! 1 флуктуацП показшка заломлення;

б) в дефектах типу "калл! росту", що спостер!гаються на по-верхн! еп1такс!альша ферит-гранатових шивок (ТБтЬиСа)э (РеСе)50 /2 в результат! нер!вновашшх умов росту зб!лыпена концентрац!я Са 1 Се, ! зменшена концентрац!я Ре, Бт, У в пор1внянн! з бездефектною области, в той час як вм!сг О I Ьи в межах експериментальноГ похиб-ки не зШнюзться;

в) встановлено характер зм!ни концентрацИ елемент!в у пере-х!дних шарах пл!вка-пов!тря 1 лл!вка-п!дкладка 31Г- 1 ВДД-лл!вок в залежност! в1д шввдкост1 росту.

2. На основ! теоретичних розрахунк1в методом хд розс!яних хвиль 1 рентгенофотоелектроншх спэктр!в встановлено, цо енергетич-на структура валентних електрон!в'в кристал! 31Г форму еть'ся 1з трьох груп р!вн!в: груш: електронних стан!в в облает! -15 еВ, ос-новниа вклад в яку дають 2р-електрони киенв; груш елактронних ста-н!в в облает! -10еВ, основний вклад в яку вносить Зб-електрони за-л!за, I групи електронних стан!в в облает! -6еВ, основний вклад в яку вносить ЗД-електрони окта-зал!за 1 4<2-електрони !тр!ю.

3. Вперше встановлено кристалограф!чне положения !мшгантовано! дом!шки в структур! гранату, яке визначавться типом 1 концентраЩвв 1милантованого 1ощ 1 температурою ы!шен1. Так, налриклад, якщо !з зб!льшенням дози 1мплантовазих 1он!в бору чи азоту 1х кЬлькють у вузлах ан!онно! п!дгратки зменшуеться, 1 зб!льшувться процент 1он!в хаотично розгод1лених по об"вму, то п!сля в!ддалу в атмосфер1 кисню Юни бору займають в основному вузли ан!онно! п1дгратки, в той час як 1они азоту практично повн!стю переходить у м!хвузля.

4. Вперше для 1мплантованих ферит-гранатових пл!вок експери-иовталыю вотааовлэыо кутоэий воув м!ж кривимн роао1яних резерфор-Д1всшсх частййок в око л! ос! <1И > ! вкходу продуктядершх ре-

акц!й на 1мплантован!й дом!иц!, величина якого в облает! докритяч-них доз пропорц!йна концентрацИ Хмплантованих !он!в. Даний зсув обумовлений наявнЮтю'у приповерхневому шар1, товщина якого значно менша довхини проективного проб!гу 1он1в, рад1ац!йних дефект!в протяжного типу, як! е терм!чно ст1йкими при температурах ^950°С на протяз1 5 годин у потоц! киснм.

5: Встановлено значения кригичних дозюнно! 1мплантгцП для кожного типу !мплантовашх 1он1в, при яких спостер!гаеться зм!на механ!зму дефектоутворення. В район! критичних доз спостер!гаеться !нтенсивне утворення 1 накопичення точкових дефект1в I р!ст об"см-но! концентрацИ фази, близько! по своему стану до аморфного.

6. При високодозов!й 1мплантац11 еп!такс1альшк пл!вок юнами бору з -енерПею 80 кеВ спостер!гаеться повне структурне I магн!тне розвпорядкування, яке супроводкуеться селективким по Ыдноыешгс до элементного складу розппленням поверхн!, що обумовлюе зм!ну ступени окисления зал!за при переход! в!д поверхн! вглиб 1мшгантованого шару пл!вки по сл1дуюч!й схем!:1 Ре-Ре0-Ре0+Ре203-Ре203.

7. На основ! теоретичних I ексгоримэнтальних результат^ за-пропонована динам!таа модель структура 1мплантованого шару у ферит-гранатових шивках.

8. Вивчено зм!ну магн!тно! м!кроструктури у взаемозв"язку з станом кристал!чно! гратки опромШено! пл!вки в залежност! в!д дози 1 типу 1мплантованих !он!в. Встановлено зб!льшення магн!тних гоШв як в а-, так 1 в <3-п!дгратках при низькодозов!й 1шлантац11 пл!вок Юнами В, N. О, Р, Не, Р I Аз, а також визначен! дсзи, при яках у приповерхневому иар! зародауеться парамагн!тна фаза.

9. Показано, що !мплантований в пл!вку 31Г з енерПею 80 кеВ 1 дозою 1,2 •Г0<5см"газот знаходиться у двох елекгронних станах, до в1дпов!дають сильному зв"язку з Юнами зал!за I зв'язку азоту з киснем в б!льш!й м!р1, н!а з металом. Сп1вв!дношення азоту у вкяза-них станах р!внэ 1:1.

10. Встановлено, що в процес! одного каскаду з!ткнень 1ону .'.з при прискоргочому потенц1ал! 60 кеВ з атомами матриц! ЗП" густина рад!ац1йних дефект!в достатня для утворення аморфно! фази в локал!зованому об"ем!.

11. В процес! вйпалу при 950°С в потоц! киснм протягом 5 годин !мплантованих пл!вок 31Г спостер!гавться в!дновлення кристал!ч-

ноТ грант порутеного'шару, ступ!нь якого заложить в!д дози 1мплантовашх IohIb, 1 перех!д 1шшантованого шару у феримагн!т-ний стан при к!мнатн!й температур!.

12. Тш 1мплантованах IohIb визначае Ix кристалограф!чне положения в структур1 гранату, вигляд t взаемне розташування цроф!-л!в дефект!в, деформацП 1 1мплатадп, що суттево вшшвае на маг-н1тн! властивост! ферит-гранатових пл!вок.

13. 1нтенсивн1сть збудкэння обм!ншх. сп1нових хвиль в 1м-плантованому шар! пл!вок 31Г зростаз б!лыае як на два порядка у пор1внянн1 з Ix 1нтенсавн1стю в нейшлантованих структурах 1 заложить в1д тану 1мплантованого 1ону.

Основы! робота, як! опубл1кован! по тем! дисертац!!.

1. Исследование тешкой структура ВДД-содерщащих материалов / Нечай Е.И., Остафийчук Б.К., Разумов О.Н., Томашевский H.A. // Материалы V Всесоюзной конференции "Термодинамика и технология ферритов". Ивано-Франковск, 1981, с.109.

2. Керамический материал /Вовк С.Т., Герега А.Н., Киричок П.П., Мельник п.И., Остафийчук Б.К. //Авторское свидетельство Jf633S47.- IS3I.

3. Керамический материал Дйроник И.Р., Остафийчук В.К., Чу-йко A.A., Хома Ы.И., Кислый П.С., Хабер Н.Б.// Авт. свид. *962262.- 1982. .

4. Исследование эпитаксиальных феррит-гранатовых пленок методом мессбауеровской конверсионной спектроскопии /Нач?** Е.А., Остафийчук Б.К., Разумов О.Н., Томашгевский H.A., Федорив В.Д.

//Спец. радиоэлектроника.- 1985. -JM-5.-C.23-26.

5. Методы рентгенографического определения ориентации шлифов монокристаллов/ Остафийчук Б.К., Шевчук H.H., Солоничный Я.В., Пштотив В.Ы., Федорив В.Д.// Обмен опытом в радиопромышленности■ -1985.- JHO.-C.55-56.

6. Электронная структура келезоиттриевого граната / Шелуд-ченко Л.Н., Остафийчук Б.К., Пшшшв B.U., Шевчук П.М. // Деп. ВИНИТИ.15.10.85, JS7242-B.-I2 с.

7. Остафийчук Б.К., Шлкпив B.U., Федорив В.Д. /Шкрорентге-нографическое а рентгеноструктурное исследование феррит-

гранатовых пленок, содержащих цииндрические магнитные домены // В кн.: субструхтурное упорядочение металлов и дифракционные метода исседозания, К., "Наукова думка", 1985.- с.218.

8. Остафийчук Б.К. Исследование фазовых превращений в феррит-гранатовых пленках, вызванных ионной имплантацией // Материалы I Всесоюзной школы по термодинамике и технологии полупроводниковых кристаллов и пленок, г.Ивано-Франковск, 1986, ч. IV, с.358-360.

9. Влияние ионной имплантации при одновременном отжиге на структурные и магнитные параметры ФГП / Остафийчук Б.К., Пнллткв В.Ы., Шевчук П.И., Волженская Л.Г., ПетровХВ.Е-// Металлофизика.-1987.-Т. 9. М.-с.75-78.

I0-. Остафийчук Н.К., Федоряв В.Д., Горский В.В. Структурные, концентрационные и магнитные неоднородности эгитахсиалышх пленок, содержащих Щ.!Д //Спец. радиоэлектроника.-1987.-вып.5.-с.56 -58.

11. Структурные и спектральные исследования имплантированного бором железо-иттриэвого граната /Остафийчук Б.К., Пшмшш В.Ы., Сенкевич А.И., Федорив В.Д., Ворончак О.Н // Письма в ЙГФ.- I988.-t.I4, B.5.- C.466-4S9.

12. Структура и свойства приповерхностного слоя железо-иттриового граната, имплантированного бором / Немошкаленко В.В., Остафийчук Б.К., Пылыпив В.М., Сенкевич П.И., Торчун М.М. // ДАН УССР, сор.А, 1988, JÍ6.-C.45-48.

13. Влияние отжига в различных средах на структуру и свойства приповерхностного слоя Un-Zn ферритов /Остафийчук Б.К., Иихарский С.Н., Седорив В.Д., Гармаш В.Я., Арсенич И.И. //Изв. АН ХСР. Неорганические материалы.-1989,-т.25.-в.I.-с.I8I5-I8I9.

14. Дефекты в монокристаллах гадолиннй-галлиевого граната / Гаврылвк В.Н., Кузьмяк А.Г., Матковский А.О., Остафийчук Б.К., Ишшив В.М.//Препринт Ш5.28.29. Киев. 1989.-30 с.

15. Regime effeots of Ion-implautIon on atruotural and mag-íetio parameters of ferrite-garnat films / OBtafiyoiiuk B.K., Py-Lypiv V.M., Petrov V.E., Pedoriv V.D.//Proceeding of Intern. Conference on Physios of Transition Vetáis, Kiev. Nauiova duato.-939. -p. 24Э-246.

16. Erohange interaction study in the implanted ferritegar-

net films/ Nemoshkalenko V.V., Ostafiychuk B.K., Oleynii V.A., Podvalnych G.S. ///8-th International Conf. on Hyperfine Interactions. Prague, 1989.- P.B4-51.

17. Структура феррит-гранатовых пленок, имплантированных гонами бора /Немошкаленко В.В., Остафийчук Б.К., Олейник В.А., Федорив В.Д. /Письма в ГГФ.-1Э39.-Т.15, в.23. 3-37.

18. Степень структурного и магнитного разупорядочения в феррит- гра- натовых пленках, имплантированных ионами бора/ Немошкаленко В.В., Остафийчук Б.К., Олейник В.А. и др.// «ОТ.-1990.-T.32.-J»3.-с.707-713.

19. Structural and magnetio disorder in boron ion-implanted ferrite-garnet films / Nemoshkalenko V.V., Ostafijrchuk B.K.,

GleyaiX V.A. e.a. //International Symposium "JiASHTEC'90".Materials Soienoe for High Technologies. Dresden, GDR.-1990.-v.1. -p.362-363.

20. Crystalline and magnetic structure of nitrogen ion- implanted yttrium garnet films before and after annealing / Ostafiy-chylc B.K., ?ilipiv"V.l£., Semen В.Г., Kostuk P.S., MMionov V.V.// Inter. Symposium "KASffiTEC'90". Hater. Science for High Technologies. Dresden, GDR, 1990.-p.352-353-

21. Структурное и магнитное разупорядочение в имплантированных ионами азота пленках хелезо-иттриевого граната до и после отжига /Остафийчук Б.К., Пнлыпив В.М., Олейник В.А. и др. //Письма в ЕТФ.-1990, т.16, В.15.-<5.82-64.

22. Структурное и магнитное разупорядочение в феррит-гра -натовых пленках, имплантированных ионами фтора /Остафийч,.; Б.К., Фвдорив В.Д., Олейник В.А. И Др.//«Я!Т.-1990.-Т.32,«11.-С.3422-3424.

23. Nitrogen Ion-Implanted Film Structure of Yttrium-Iron Garnet Before and After Annealing /Ostafiyohuk B.K., Oleynik V.A., Semen B.T. and Smerclo L.M. //Thesis of 7-th Intern. Conference on Ion Beam Uodifioation of Materials, Knoxvillo, Tennessoe, USA, 1990, p.48-49.

24. Me ссб ayаровскив исследования имплантированных гонами азота пленок хелезо-иттриевого граната до я после отаига /, Остафийчук Б.К., Пылглшв В.Ы., Семен Б.Т., Олейник В.А.//Письма в ЖТФ.-1990, T.I6, B.I5.-C.14.

25. Спределегата профиля деформации в иопно-имплантироввнном монокристалле со структурой граната / Кравец В.И., Остафийчук Б.К.,

Олиховский С.И.,' Василишин Б.В.//Металлофизика.-1991.-т.13,Я2.-с.81-87.

26. Кравец В.И., Остафийчук Б.К., Олиховский С.И.• Определение профиля деформаций в ионно-имплантированных пленках железо-иттриевого граната с помощью кинематической теории рассеивания //Металлофизика, 1991, т.13, *6, с.102-106.

27. Кристаллическая и магнитная структура имплантированных слоев монокристаллических пленок железо-иттриевого граната/ Остафийчук Б.К., Олейник В.А., Пылыпив В.М. и др. // Препринт ШФ I -91 .Г.Киев.-1991 .-70с.

. 28. Тихонов В.В., Толкачев А.В., Остафийчук Б.К. Наблююдеяие резонансов обменных спиновых волн в имплантированном слое пленки ЖИГ// Письма в ЖК>.-1991.-ТЛ7,в.15.-с.49-52.

29. Тихонов В.В., Семен Б.Т., Остафийчук Б.К. Магнитная система //Полой, решение' на выдачу авт.свидетельства от I5.I0.I99I Г.

30. Остаф1йчук Б.К. Структура t магн1тн! властивост! Iohho-1шлантованих фэрит-гранатових пл1вок до 1 п!сля в!дяалу // Мат. I Шкнародного симшз!уму "Ф1зико-х1м1чна махан1ка Кошозиц*йпа иатер1ал1в". 1вано-Франк!вськ, 1993 р., с.7-8.

Лтература.

1. Влияние ионной имплантации на состояние поверхности опитаксиальннх пленок феррит-гракатов/Зайончковский B.C., Ркнас Э.П. и др. // ЯГО, .-1982.- Т.52, в.1.-с.57-60.

2. Пш etteot of ion Implantation on epitaxial magnetio garnet thin films / Guzman A.M., Krafft C.S e.a. // Nuol.Instmra. and Eieth. Phys.-1983.-p.209-210.

3. Amorphization of garnet by ion implantation / Guzman A.M., Joshiie 5.L. e.a. // Ion Implanted and Ion Beam Prooees Uatar. Sytnp., Boston, 14-17 Nov., 1933, New York,

1984.-p.139-144.

Нурэвлев А.Ф. Перераспределение дефектов в многослойных фэрро-мапштных пленках // Металлофизика.-1984.-в.6,JS2.-с. 81-85.

ОУС.Зам.162 тир.100 п1дписано до друку 8.04.93р.,об"еы-1,0