Влияние состояния ионов и дефектов нестехиометрии на электромагнитные явления в ферримагнитных полупроводниках тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

На правах рукописи

УДК [537.311.33+538.245+539.219]:[620.18+620.19]

БУЛАТОВ МАРАТ ФАТЫХОВИЧ

ВЛИЯНИЕ СОСТОЯНИЯ ИОНОВ И ДЕФЕКТОВ НЕСТЕХИОМЕТРИИ НА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ В ФЕРРИМАГНИТНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКАХ

Специальность 01.04.10 - физика полупроводников

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Москва-2005

Работа выполнена в Астраханском государственном университете и в Московском государственном институте стали и сплавов (технологическом университете)

Научный консультант: доктор физико-математических наук,

профессор Пархоменко Юрий Николаевич (МИСиС).

Официальные оппоненты: член-корреспондент РАН, профессор, доктор

физико-математических наук, Никитов Сергей Аполлонович (Институт радиотехники и электроники РАН); доктор физико-математических наук, профессор Фадеева Виктория Ивановна (МГУ); доктор технических наук, профессор Летюк Леонид Михайлович (МИСиС).

Ведущее учреждение: Институт металлургии Уральского отделения РАН

Защита состоится «22» 2005 г. в 15~^часов на заседании

диссертационного совета Д.212.132.06 в Московском государственном институте стали и сплавов (технологическом университете) (119049, Москва, Ленинский проспект, 4). «чул..

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Московского государственного института стали и сплавов (технологического университета).

Автореферат разослан « » Н^Яв^Ц 2005 г. Ученый секретарь диссертационного совета, доктор физико-математических наук,

профессор В.В. Гераськин

------3

С&гЗ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Потребности практики обусловливают все более интенсивные исследования структуры и свойств сложных твердых растворов оксидов металлов. Важный класс указанного рода материалов составляют ферримагнетики со структурой фаната и шпинели, обладающие полупроводниковыми свойствами, широко применяющиеся в микроэлектронике, магнитооптических приборах, интегральной оптике и технике СВЧ. Во всем мире продолжаются исследования их электронной структуры, кристаллофизических свойств и новых способов получения, расширяются области практического использования, что находит отражение в тематике докладов последних международных конференций.

Разработки электронных устройств на новых физических принципах функционирования и повышение степени их интеграции требуют наличия соответствующей магнитополупроводниковой среды с необходимым сочетанием различных свойств (магнитных, электрических, оптических и т.д.). С этой точки зрения представляет практический интерес возможность получения пленок феррогранатов и феррошпинелей с нелинейными электрическими и оптическими характеристиками.

Валентное и спиновое состояние ионов переходных металлов, и прежде всего железа, тесно связанное с отклонениями от стехиометрии по катионному составу и кислороду, определяет электрические параметры, магнитооптическую добротность и другие свойства рассматриваемых материалов, а также, в значительной степени, существование и характеристики дефектности. Наименее изученными остаются дефекты анионной подрешетки (кислородные вакансии, однозарядные ионы). Слабая изученность процессов формирования в оксидных материалах микронеоднородностей, являющихся сложными комплексами точечных дефектов нестехиометрии и

характеризующих их ионов переменной валентности, затрудняет решение задач создания новых совершенных монокристаллических материалов.

С другой стороны, исследования отклонений от стехиометрии, дефектности, процессов образования и характеристик неоднородностей различного уровня представляют и теоретический интерес, так как дают богатую информацию о реальном внутреннем состоянии, тонких деталях структуры кристаллов и их взаимосвязями со свойствами.

Несмотря на огромное количество публикаций по электромагнитным и оптическим свойствам оксидных ферримагнетиков, понимание и теоретические трактовки механизмов связи свойств нестехиометрических твердых растворов ферримагнитных полупроводников с дефектностью, валентным состоянием ионов и особенностями кристаллической структуры еще далеки от совершенства.

Работа выполнялась частично в рамках проекта «Влияние состояния ионов и электронно-ионного разупорядочения на магнитную микроструктуру и нелинейные электрические свойства нестехиометрических оксидных твердых растворов» (2002-2003) по научной программе «Университеты России» (направление 06 «Фундаментальные исследования новых материалов»).

Цель и задачи работы.

Целью настоящей работы явилось установление взаимосвязи состояния ионов переходных металлов и кислорода с характеристиками дефектности, электромагнитными и оптическими параметрами нестехиометрических твердых растворов ферримагнитных полупроводников со структурой граната и шпинели. Объектами исследования служили эпитаксиальные пленки двух феррогранатовых систем и железо-никелевого феррита, а также керамические образцы, идентичные по составу образцам плёнок. Для достижения указанной цели, с учетом проведенного анализа состояние проблемы, в работе решались следующие основные задачи:

- исследование кристаллофизических, электрических, магнитных и оптических параметров твердых ферритообразующих растворов с

неизовалентным замещением катионов в зависимости от состава, условий синтеза и обработки в окислительно-восстановительных средах;

-установление связи характеристик структуры и дефектности твердых растворов феррогранатов с электронно-ионным разупорядочением, отклонениями от стехиометрии в катионной и анионной подсистемах;

- изучение фотоиндуцированных эффектов в явлениях проводимости;

- изучение последовательности смены состояний катионной и анионной подрешеток при изменении содержания иновалентной примеси и кислорода;

-разработка способа определения характеристик однозарядных ионов кислорода;

- анализ влияния состояния ионов переходных металлов на электрические и магнитные свойства керамических образцов и эпитаксиальных пленок; оценка характеристик катионных и анионных вакансий, однозарядных ионов кислорода и их влияния на структурные и электромагнитные параметры сред;

- разработка и обоснование методик определения магнитных характеристик дефектов в феррогранатовых пленках в зависимости от содержания кислорода.

Научная новизна.

Получены систематизированные данные о взаимосвязи электрических, магнитных и оптических явлений в твердых растворах оксидных ферримагнитных полупроводников с отклонениями от стехиометрии как в катионной, так и в анионной подрешетках с учетом множественности состояний ионов переходных металлов, кислорода и типов дефектов нестехиометрии.

Впервые экспериментально доказано существование в гранатообразующих твердых растворах критических значений концентрации ионов иновалентной примеси и кислорода, при которых происходит смена механизма зарядовой компенсации и изменения характера поведения электрических и магнитных свойств твердых растворов. При малых концентрациях двухвалентной примеси (до 0,20-0,25 ат.% Са2~) образуются ионы Ре4*, при промежуточной

концентрации (0,25-0,35 ат.% Са2+) однозарядные ионы кислорода О", далее (0,35-0,46 ат.% Са2+)- возникают анионные вакансии.

Разработан способ определения радиуса однозарядных ионов кислорода и их вклада в параметры кристаллической решетки.

Получены формулы для распределения редкоземельных ионов по додекаэдрическим и октаэдрическим позициям, а двухвалентных ионов железа - по окта- и тетрапозициям. Найден радиус однозарядных ионов кислорода, катионных вакансий в окта- и тетраэдрической подрешетках, установлен их вклад в структурные и электромагнитные свойства. Предложен способ прогнозирования периода кристаллической решетки и намагниченности насыщения феррогранатов с учетом однозарядных ионов кислорода и неизовалентных замещений в анионной подрешетке.

Дано объяснение закономерностей изменения электрических свойств феррогранатов в зависимости от состава с учетом возможности возникновения проводимости по анионной подрешетке.

Установлены зависимости фотоиндуцированных эффектов в явлениях проводимости от концентрации иновалентной примеси.

Впервые изучены механизмы взаимодействия оксидных ферримагнитных полупроводников с жидкими окислительно-восстановительными средами, в результате дано обоснование способов управления содержанием кислорода в тонких пленках указанных материалов и создания локальных микронеоднородностей.

Разработана методика определения магнитных характеристик дефектов в феррогранатовых пленках путем их зондирования цилиндрическими доменами (ЦМД) с учетом эллиптической деформации последних, измерены магнитные моменты дефектов.

Установлены новые закономерности изменения характеристик дефектности феррогранатовых пленок в зависимости от концентрации иновалентной примеси и содержания кислорода.

Практическая ценность.

Установленные закономерности позволяют прогнозировать влияние дефектности и отклонений от стехиометрии на формирование электрических, магнитных и оптических свойств феррогранатов и феррошпинелей, что может быть использовано для управления технологическими процессами синтеза новых материалов.

Полученные значения радиусов однозарядных ионов кислорода и катионных вакансий, вкладов вакансий и замещений в анионной подрешетке в период кристаллической решетки могут служить табличными данными при расчетах структурных характеристик твердых гранатообразуюших растворов.

Выполненные методические разработки расширяют исследовательский арсенал и могут быть рекомендованы для применения в производстве материалов магнито-полупроводниковой электроники.

Основные положения о существовании в гранатообразующих твердых растворах критических значений концентрации ионов иновалентной примеси кислорода, при которых происходит смена механизмов зарядовой компенсации и изменение характера зависимости электромагнитных свойств, методика определения магнитных параметров дефектов, способ расчета периода кристаллической решетки и намагниченности насыщения феррогранатов в зависимости от концентрации однозарядных ионов кислорода и неизовалентного замещения в анионной подрешетке нашли применение в программах учебных курсов «Магнитные полупроводники», «Нелинейные электрические свойства материалов», «Структура магнитных материалов», а также в тематике бакалаврских работ и магистерских диссертаций студентов, обучающихся по направлениям «Материаловедение и технология новых материалов» и «Физико-математическое образование».

Результаты диссертационного исследования внедрены в Астраханском научно-исследовательском и технологическом институте вычислительных устройств и в Научно-производственном предприятии «Карат» (г Львов. Украина), имеются акты внедрения.

В результате выполнения работы созданы 3 объекта интеллектуальной собственности, зарегистрированные в Депозитарии ноу-хау МИСиС (№95-0342005 ОИС, №96-034-2005 ОИС, №97-034-2005 ОИС от 11 февраля 2005г.).

На защиту выносятся:

- комплекс результатов исследования взаимосвязи электрических, магнитных и оптических явлений в твердых растворах феррогранатов с отклонениями от стехиометрии в катионной и анионной подрешетках;

- результаты определения валентного состояния ионов железа и кислорода в феррогранатовых твердых растворах в зависимости от концентрации иновалентной примеси;

- связь характеристик структуры и дефектности твердых растворов феррогранатов с электронно-ионным разупорядочением, отклонениями от стехиометрии в катионной и анионной подсистемах;

- результаты исследований фотоиндуцированных эффектов в явлениях проводимости;

- последовательность смены механизмов зарядовой компенсации при изменении содержания иновалентной примеси и кислорода;

- интерпретация влияния состояния ионов на электрические и магнитные характеристики феррогранатов;

- установленные значения радиусов катионных и анионных вакансий, однозарядных ионов кислорода и представления об их влиянии на структурные и электромагнитные параметры сред;

- методики определения магнитных характеристик дефектов в феррогранатовых пленках и регулирования в них содержания кислорода;

- температурные зависимости содержания редкоземельных ионов в октаэдрической подрешетке и двухвалентных ионов железа в тетраэдрической подрешетке;

Ч V ч

- способ прогнозирования периода кристаллической решетки и намагниченности насыщения феррогранатов с учетом однозарядных ионов кислорода и неизовалентных замещений в анионной подрешетке.

Апробация работы и публикации.

Материалы диссертации были представлены и обсуждены на 13-й , 15-й, 17-й и 19-й международных школах-семинарах «Новые магнитные материалы микроэлектроники» (Астрахань, 1992г.; Москва, 1996г: Москва, 2000г ; Москва, 2004г.). на Шестом Всероссийском совещании вузов по физике магнитных материалов (Иркутск, 1992г.), Всероссийской научно-технической школе «Запоминающие устройства ЭВМ и информационных систем» (Астрахань, 1993г.). The 6th Joint МММ—INTERMAG Conference (Albuquerque, USA, 1994), Всероссийской научно-практической конференции «Оксиды. Физико-химические свойства и технологии» (Екатеринбург, 1995 и 1998гг.), The 40th Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials (Philadelphia, USA, 1995), 4-й и 5-й международных конференциях «Нелинейные процессы и проблемы самоорганизации в современном материаловедении» (Астрахань, 2002г.; Воронеж, 2004г. ); Euro-Asian Symposium «Trends in Magnetism» (Ekaterinburg, Russia, 2001), Joint European Magnetic Symposia EMMA-MRM (Grenoble, France, 2001); 16th Conference «Soft Magnetic Materials» (Duesseldorf, Germany, 2003); Russian-Japanese seminar «Material tesearch and metallurgy Advanced technologies and equipment» (Moscow, 2005).

Публикации

По теме диссертации опубликованы 40 печатных работ, в том числе 11- в периодических изданиях рекомендованных ВАК, и 5 - в ¿аруоежных изданиях.

Объем и структура работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка цитированной литературы. Работа содержит 280 страниц, включая 84 рисунка, 11 таблиц, список литературы на 31 странице, содержащий 228 названий, приложения на 29 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи работы, обозначены её научная новизна и практическая значимость. Представлены основные положения, выносимые на защиту, приведены данные об апробации работы и публикациях по теме диссертации.

В главе 1 рассмотрены особенности электронных спектров и характер явлений электропереноса в оксидных ферримагнитных полупроводниках, а также привлекаемые для интерпретации их свойств модельные представления. Приведены имеющиеся в литературе данные о влиянии различных примесей и условий синтеза на тип и концентрацию носителей тока, механизмы зарядовой компенсации, параметры дефектности рассматриваемых материалов.

Обсуждены условия и возможные механизмы возникновения Э-образной вольт-амперной характеристики (ВАХ) в феррогранатовых и шпинельных пленках. Описаны фотоиндуцированные оптические эффекты в гранатах, результаты экспериментальных и теоретических исследований электронной структуры и электронных переходов для магнитных ионов, находящихся в различных подрешетках.

Рассмотрены существенные для понимания свойств оксидных систем, в частности, феррогранатов, закономерности формирования сложной иерархии дефектов во взаимосвязи с отклонениями от стехиометрии, условиями синтеза, упругими напряжениями несоответствия, характером сопряжения кристаллических решеток пленки и подложки, дефектных областей и матрицы.

Приведены данные о магнитных моментах переходных элементов, находящихся в различных валентных состояниях, а также представления о высоко- и низкоспиновых состояниях ионов. Представлены результаты работ, посвященных изучению зависимости ростовой анизотропии и коэрцитивности феррогранатовых пленок от состава, условий синтеза и дефектности.

Проанализированы магнитные свойства дефектов и возможные схемы их классификации, приведены собственные данные о взаимодействии доменных границ с дефектами, позволяющие подразделить дефекты на 6 классов в

зависимости от соотношения плотностей магнитного момента, энергии анизотропии и обменного взаимодействия внутри дефекта и в матрице

В главе 2 обосновывается выбор экспериментальных образцов, описываются способы их приготовления и методы исследования. Наличие разновалентных ионов определяли на рентгеновском фотоэлектронном спектрометре PHI 5500 ESCA фирмы Perkin F.lmer, а также на мессбауэровском спектрометре МС-1101-Э. Исследования методом конверсионной мессбауэровской спектроскопии осуществлялись на модифицированной установке МС-2201. Для исследовании состава экспериментальных образцов использовали систему растровой электронной микроскопии и электронно-зондового микроанализа «Камебакс», а также масспектрометр фирмы Perkin Elmer PHI 6600 SIMS System. Структурный и фазовый анализы проводили на рентгеновском дифрактометре «Дрон-ЗМ». Анализ исходных компонентов на содержание основного вещества производился на рентгеновском спектрометре «S4 EXPLORER» фирмы Bruker AXS. Спектры пропускания в диапазоне длин волн 400-800 нм снимались на спектрофотометре Specord UV-VIS.

В качестве объектов исследования в настоящей работе были выбраны гранатовые пленки систем (YSmf аСаУ(FeGe)<On и ÎTmBiCaJ3(Fe(7ajsOa-/ ,

выращенные методом жидкофазной эпитаксии на подложках из гадолиний-галлиевого граната ориентации [III]. Использовалась установка типа Galaxy-III производства LPAI (Франция). Кристаллизация происходила из переохлажденного раствора гранатообразующих компонентов в расплаве растворителя Вь03. Для приготовления шихты использовались высокочистые оксиды. Приготовленная шихта из гранатообразующих оксидов, растворителя и компоненты замещения (СаСО^) нагревалась в платиновом тигле выше температуры насыщения раствора и гомогезировапась в течении 12 часов для достижения однородности состава раствор-расплава. Затем температура тигля медленно снижалась до температуры выращивания, которая была на 10-50° ниже температуры насыщения раствора. Подложка, помещенная в держателе, вводилась в ростовую зону печи через шлюзовую камеру, предохраняющую ее от термоудара. После достижения подложкой температуры, близкой к

температуре раствор-расплава, она медленно опускалась внутрь тигля и начиналась кристаллизация. Во время эпитаксиального роста подложка вращалась вокруг оси, перпендикулярной к ее поверхности, со скоростью 60 об/мин. с изменением направления вращения через каждую минуту. Время роста пленки контролировалось с точностью 0,1 °С. После окончания роста подложка с наращенной с обеих сторон пленкой поднималось над раствор-расплавом и раскручивалась до 300 об/мин для стряхивания раствор-расплава с поверхности пленки и держателя.

Затем выращенная структура медленно вынималась из ростовой зоны через шлюзовую камеру. После охлаждения выращенной структуры до комнатной температуры держатель демонтировался и помещался вместе со структурой в смесь кислот для растворения остатков раствор-расгплава с поверхности гранатовой пленки, после чего эпитаксиальная структура извлекалась из держателя.

Поликристаллические образцы получены по керамической технологии, их составы соответствовали составам плёнок. В качестве исходных веществ использовали оксиды марки ос.ч: ТтгОз, В1203 вагОз, Ре20з , СаО. Порошки оксидов перемешивали, прессовали при давлении 200 МПа, проводили предварительный обжиг при температуре 800° С в течении 4 часов, полученные образцы перетирали, смешивали с 10% раствором ПВС в весовом отношении 10:1, прессовали при давлении 200 МПа , а затем спекали при температуре 1300° С в течение 12 часов. Фазовый состав полученных веществ контролировали рентгенографически.

Глава содержит также сведения о специально разработанных способах исследования. Сюда относится методика определения магнитного момента дефектов, определяемая по значениям эллиптической деформации ЦМД при его отрыве от дефекта градиентным магнитным полем. С учетом эллиптической деформации энергия во внешнем поле с градиентом у имеет вид:

Е„ = 2ям^ ^\{нсм -Игр')-*?-

-Г 2

Р I Р

Здесь

Р

-Щ--ГА О)

М, -намагниченность насыщения; И- толщина пленки; р - радиус дефекта; #см - поле смещения;

г2 -амплитуда эллиптической деформации; г0 -радиус кругового ЦМД без влияния дефекта. Энергия ЦМД в поле дефекта имеет вид:

Ь V Л , ,

или

•Л

Е(1=-(2М5жаЬк)-^-р8}1п1 Л ж

Здесь

а,¿-полуоси эллипса; Д=р+Ь;

- магнитный момент дефекта,

С учетом эллиптической деформации:

Int = | . ^ -+

л/Tvf/; (к)-'£,(«)]

+Г, | _ --¿и +

П /---¿

<1и

(4)

здесь

2(1 + р)(2 + р) + 2(4 + Зр)м + 4«2 1 + (1 + р) +2(1 + р)ц

8+10р + Зр2+2(8 + 5р)и + 8и2

1 + (1 + р) +2(1 + р)и

2 р

2р(н + 1.5 + р)

(5)

(6) (7)

1 + Р + " (« + 1 + р)2

Энергия ЦМД в поле дефекта с учетом эллиптической формы имеет вид:

Щ, К +(Ь*2 -Ь40)Г2 +(1^ +1Л0-1Ш2)г2

Р --у-- --,--

Поверхностная энергия стенки домена (Е„) равна:

Ек = а-к-Ь, Ь=4ЬЕ(е),

где

Е -эллиптический интефал; е-эксцентриситет.

(8)

(9)

Е„ * 2яа „И2 р =

Р

1 —2

1 + —Г.

Магнитостатическая энергия (ЕМс) имеет вид:

ЕМс = -

Лп2М ¡2къ р'

2 р

м + 352 м

1 р ) 1 р )

—2 Г,

(10)

где Бг и Б - известные в теории ЦМД эллиптические интегралы. Таким образом, полная энергия домена равна:

+2как А"

Р

1+-Г2

Р { Р

2к: М ¡И3 р'

{-¡„Л

2р

(

\ Р у

2р

— 2 Г 2

Для того, чтобы определить равновесные значения амплитуды эллиптической деформации и эффективного радиуса домена, надо взять

производные:

С.о,

¿г.

Ар

■ с1Е 4М3р-1 ,2 Р

— =--р! /, + 212 г2 + 2 г2

агг р к ' 2 р

>", -

-2пМ ^ _г

Р

у И -£=- + 2 Нст — Л^о'- /А -=-

(13)

4тгМ52И}

Р

Г | + 352

ч р , 1 р )

г2 =0

Выражая отсюда г2 получим:

т^МЛ5 1 р 2яЦ

£

. р.

2Я

л'МЛ1

/I Л

лМ

(14)

ЛЕ

( ; - характеристическая длина материала). Поскольку выражение для производной ¿р оказывается очень громоздким, нахождение минимума энергии целесообразно производить на ЭВМ с помощью непосредственного подбора значений р и гг

Глава 3 посвящена связи состава и структуры эпитаксиальных пленок с условиями роста, а также исследованию структурных параметров моно- и поликристаллических образцов. Особое внимание уделено влиянию дефектности и замещений в анионной подсистеме на период кристаллической решетки, характеристикам катионных вакансий в гранатах, проблеме взаимодействия жидкой окислительно-восстановительной среды с феррогранатовой пленкой. Серия технологических экспериментов по введению ионов кальция с устойчивой валентностью 2+ в структуру эпитаксиальных плёнок феррограната (TmBi)3(FeGa)5Oi2 в значительном количестве, позволила получить образцы с параметрами, приведенными в табл. 1,2.

Таблица 1

Условия выращивания пленок и их свойства.

№ Температу Скорость Толщин Рассогласование Период

сост. ра роста, роста, а, параметров ДС, мкм

°С мкм/мин мкм решетки Д±, 10"3

им

1 836 0.50 29.5 -0,12 23 5

2 839 0.40 27.3 + 0,49 23

3 840 0.27 23.9 + 0,12 14 8

4 835 0.24 33.4 + 0,05 13

5 831 0.16 23.7 + 0,64 14.3

6 827 0.22 31.7 + 0,92 15,2

7 826 0.17 28.9 + 0,75 16,1

Таблица 2

Результаты рентгеноспектрального микроанализа, ат. %.

№ Тш Bi Са Fe Ga

1 11.25 3.56 0.05 17.67 6.73

2 11 11 3 74 0.17 17 67 6.74

3 10.92 3.50 0.26 17.41 6.57

4 10.91 3.61 0.35 16.63 7.50

5 10.54 3 72 0.42 16 60 7 48

6 10.64 3.71 0.44 16.75 7.49

7 10 33 3 87 0 46 16 58 7 30

На рис. 1. приведена зависимость параметра кристаллической решетки пленок от концентрации Са.

1,2400 1 2395 1,2390 -

г

I

1,2385 1.2380 1,2375 1,2370

У

/

о

—I— 0,1

■

А

■

/ *

А

0,2 0,3 0,4 0,5 Концентрация Са, ат. %.

Рис 1 Зависимость параметра кристапической решетки пленок от концентрации Са * - эксперимент, • - расчет без учета заря ювой компенсации, ■ - расчет с учетом /*е4+, А - расчет с учетом однозарядных ионов кислорода £?",♦- расчет с учетом кислородных вакансий

Наилучшее соответствие теоретических и экспериментальных значений параметра решетки достигается, если считать, что при конценцентрации кальция 0,05-0,2 ат % зарядовая компенсация осуществляется ионами Ре4+, при концентрации от 0,25 до 0,35 ат % - однозарядными ионами кислорода, а при концентрации выше 0,35 ат.% - анионными вакансиями.

Для выяснения валентного состояния ионов железа в окта- и тетра-позициях были получены мессбауэровские спектры конверсионных электронов и вторичного резонансного рентгеновского излучения феррогранатовых пленок

с различной концентрацией кальция, а также спектры в геометрии поглощения поликристаллических образцов.

Полученные спектры пленок характеризуются отсутствием или малой интенсивностью второй и пятой линий, что свидетельствует о наличии перпендикулярной анизотропии.

Спектры конверсионных электронов образцов, содержащих кальций в количестве 0,05 и 0,17 ат.%, имеют изомерный сдвиг -0,08 и -0,77 мм/с, соответственно, который обусловлен присутствием ионов Fe4* с возрастающей концентрацией. В то же время, образцы с более высоким содержанием кальция характеризуются изомерным сдвигом от 0,05 до 0,135 мм/с, что позволяет говорить об отсутствии ионов четырехвалентного железа. Квадрупольное расщепление не превышает 1 мм/с, поэтому наличие ионов Fe2+ можно считать маловероятным. Аналогичные выводы можно сделать и по спектрам вторичного рентгеновского излучения и РФЭС.

С учетом вышеприведенных результатов (а также всей остальной полученной в данной работе информации о структурных и электромагнитных параметрах образцов) можно заключить, что в изученных феррогранатах с содержанием кальция 0,26 и 0,35 ат.% зарядовая компенсация осуществляется однозарядными ионами кислорода О". Для определения радиуса этих ионов были использованы понятие характеристического расстояния катион-анион и метод расчета периода кристаллической решетки П. Пуа с уточнениями, сделанными Е.Л.Духовской и Ю.Г.Саксоновым. Считалось, что характеристическое расстояние складывается из радиуса катиона в соответствующей координации и радиуса аниона. Задавая ряд значений радиуса иона О" от величины 0,14 нм, примерно соответствующей радиусу иона О2", с шагом 0,005 нм в сторону уменьшения, вычисляли характеристические расстояния для тетраэдрических, октаэдрических и двух групп додекаэдрических катионов по значениям их соответствующих ионных радиусов, а затем - значения периода кристаллической решетки а. Нанося эти значения на график, находили графически радиус однозарядного иона кислорода RO' как абсциссу точки пересечения зависимости а (RO") с прямой

<7=аэ, где а, - экспериментальное значение периода решетки. Такие построения были выполнены для пленок с содержанием кальция 0,26 и 0,35 ат.%, а также для шести поликристаллических образцов с содержанием Са от 0,25 до 0,35 ат.% с шагом 0,02 ат. %. Обработка полученных данных с помощью теории малых выборок показала, что при доверительной вероятности 0,95 значения радиуса однозарядного иона кислорода 1Ю" лежат в интервале 0,11 ± 0,01 нм.

В связи с существованием однозарядных ионов О" представляет интерес аналогия с замещением ионов кислорода О2" ионами фтора Р. С целью определения влияния вакансий и замещений в анионной подрешетке в работе рассмотрены концентрационные зависимости периодов кристаллической решетки для фанатов следующих составов:

¥3Ге5012.-/Уо)-г, (15)

(Ше5Оп ./V,,)-, ' (16)

„ Ы^м^Уо), < 1 ?)

{/^^Са^Ым (18)

(19)

где = ¿/|/9, № ~ 2"/, Я3+ = Ос13+, Эу3\ УЬ3+, Ег3+; Уо — вакансия кислорода.

Для определения периода решетки (а) и характеристик дефектов применяли формулу, полученную Ю. А. Петровым:

а = Ь, + Ь2ф^ + Ь]г,гй + (¿4 + Ь5 + Ь6г4г6 +Ь7+ (¿8 +Ь9Л[г^6+Ь10гЛ)ге

(20)

Здесь г4, г 6, г 8 — средние радиусы ионов, находящихся в тетра-. окта- и додекаэдрических позициях. Ь, (/ = 1,...,10) — постоянные коэффициенты, значения которых определены методом наименьших квадратов при сопоставлении экспериментальных значений параметров решетки около сотни образцов различных составов: ¿/=19,10657; ¿/=-64,30015; Ь3=87,03803; ¿/=14,7408; ¿,=-82,21759; ¿«-100,3163; ¿^=-0,82612; Ьн=-\ 1,25811, Ь9= 86,21002; ¿/0=-112,042.

Формула (20) дает более точные результаты (погрешность М0"4нм), чем известная формула Строки.

Радиус октаэдрических вакансий((Яа)а=0,0847 нм) вычислен как разность соответствующего характеристического расстояния вакансия-анион (р О=0,2248 нм) и радиуса иона кислорода (0,1401 нм). Аналогичным образом найден радиус тетраэдрической вакансии ((Яо)11=0,057 нм) с учетом того, что для нее характеристическое расстояние аа=ра4ъ12,ъ радиус аниона О2" равен 0,1377 нм.

Зависимость периода решетки от концентрации кислородных вакансий (7) для гранатов составов (15)—(17) определена методом ионных вкладов. С этой целью для ферритов (15) и (16) с помощью формулы (20) вычислены вклады КРе2+ ионов двухвалентного железа при их размещении в окта- и тетраподрешетках. Средние значения КРе2+ оказались равными 0,014 нм и 0,013 нм, соответственно. Экспериментально для этих ферритов найдено.

с1а/<^= -1,8 • 10"3 нм.

Сюда, очевидно, вошли вклады КРе2+ и кислородных вакансий:

где Сре2+ — концентрация двухвалентного железа; да/дС^ = К^, да/ду = Ку — вклад кислородных вакансий; / ду = 2. Из соотношения (21) с учетом приведенных выше значений К.Ре2+ найдено, что для окта- и тетраэдрических координаций ионов двухвалентного железа нравно - 0,031 и —0,029 нм, соответственно. С учетом вклада кислородных вакансий формула для вычисления периода решетки может быть записана следующим образом:

где ао - параметр решетки граната без учета вклада кислородных вакансий, рассчитанный по формуле (20).

Для системы (17) с помощью формулы (22) получены зависимости периода решетки от концентрации ионов ВР+, Са3+ и кислородных вакансий. По этим зависимостям рассчитаны концентрационные коэффициенты расширения ч решетки, которые составили

(21)

а = ао + КУ7

(22)

да/дс, =8,1-10"3 нм, да/дс1, =-2,3-10^ нм, да!ду = -3,3-10"3 нм

Расчет метолом Пуа, уточненным Е. Л. Духовской и Ю. Г. Саксоновым, дал качественно подобные результаты:

Количественное расхождение обусловлено, по—видимому, не только погрешностями самих методов, но и несогласованностью данных о характеристических расстояниях и ионных радиусах.

Аналогичная методика применена к оксифторидам граната. При этом вместо кислородных вакансий рассматривали ионы фтора. Средние значения вкладов ионов фтора АО при размещении компенсирующих двухвалентных ионов железа в октаэдрической и гетраэдрической подрешетках оказались равными 1,9-10'2 и 1,8-10"2 нм, соответственно. Вклад ионов фтора при размещении двухвалентного иона в додекаэлрической позиции был рассчитан с использованием соотношения (21) для граната состава (18) при Я3 = Сс13+. В результате проведенных расчетов среднее значение КР составило 0,6-10"2 нм.

Согласно литературным данным, ионы Ре2+ в оксифторидах гранатов занимают преимущественно тетраэдрические позиции. С другой стороны, в нестехиометрических оксидных гранатах те же ионы расположены преимущественно в октаэдрических позициях. В гранатах состава (18) в общем случае присутствуют как ионы фтора, так и кислородные вакансии. Можно считать, что при концентрации фтора, равной нулю, все имеющиеся ионы двухвалентного железа занимают октаэдрические позиции. При появлении ионов фтора ионы Ре2+ начинают переходить в тетраэдрические пустоты. Тем же способом, которым была выведена известная формула для распределения ионов Ре2+ в феррошпинелях, получено выражение, описывающее распределение ионов Ре2+ по окта- и тетраэдрическим позициям в гранате:

окта- в тетраподрешетку при концентрации ионов фтора, равной нулю; к -постоянная Больцмана; Е — вклад ионов фтора в энергию перехода, который можно считать пропорциональным концентрации фтора.

да!ду = -1,8-Ю-3 нм, да/дс, =9,3-10"' нм

где 5 — доля ионов Ре2* в тетраподрешетке; £» -энергия перехода иона из

Существуют данные, что при синтезе гранатов до 5 % редкоземельных ионов может попадать в октаподрешетку. При замещении кислорода фтором эти ионы переходят в додекаэдрическую подрешетку. Этот процесс можно описать уравнением, аналогичным (23):

где а =0,15; /3 - число ионов, перешедших из окта- в додекаэдрическую подрешетку, зависящее от концентрации ионов фтора; Е0 — энергия перехода ионов из окта- в додекаэдрическую подрешетку. Сопоставление рассчитанных с использованием (24) периодов решетки с экспериментальными данными для гранатов системы (18) позволяет оценить вклад фтора в энергию перехода ионов между подрешетками. С увеличением концентрации фтора от 0,23 до 0,50 в диспрозиевом оксифториде этот вклад изменяется от 410"21 до 5,6-10"20 Дж.

Расчетные зависимости периодов решеток гранатов состава

(Я3* — Ег3+, Оу3+, УЬ3+) от концентрации фтора удовлетворительно согласуются с экспериментальными кривыми.

Для управления содержанием кислорода в пленках широко применяется их обработка окисляющими или восстанавливающими жидкими средами, например, раствором КМп04. Однако такой способ изменения содержания кислорода в пленке оставлял ряд вопросов, главным из которых является вопрос о возможном внедрении ионов Мп и К в пленку при обработке. С целью изучения данной проблемы нами поставлен эксперимент по выявлению присутствия этих ионов в исследуемых пленках феррогранатов и выяснению степени влияния их на структурные и магнитные свойства образцов. Исследовались эпитаксиальные пленки феррогранатов состава (У8шЬиСа)з(РеСе)5 0|2 толщиной 2,78 мкм. Исходная пленка-разрезалась на 6 образцов, структура и параметры которых были идентичными. Перед обработкой образцы проходили стандартную очистку, которая включала в себе кипячение в толуоле, затем в изопропиловом спирте квалификации оС.ч. (время

кипячения в каждом растворе 10 мин); - сушка в парах изопропилового спирта. Один из образцов сохранялся в качестве эталонного, остальные подвергались обработке раствором КМп04 с концентрацией 0,15 моль/л при температуре 80°С в течении 2, 6, 12, 24 и 36 часов, затем 30 мин тщательно промывались дистиллированной водой при 30 - 40 °С. С целью определения валентности ионов марганца, находящихся в поверхностном слое, образцы исследовались методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС). Измерения спектров проводились на установке РН1 - 5500 "Perkin-Elmer" в излучении магния с разрешением 1 эВ. Калибровка осуществлялась по положению пика углерода Cls - 284,8 эВ. Далее обработанные образцы исследовались методом масс-спектрометрии вторичных ионов (МСВИ). с целью определения профиля распределения ионов Мп и К по толщине пленки. Глубина травления определялась при помощи прибора "ALFA-STEP-I". Средняя скорость травления составила 170 А/мин.

Исследования образцов методами МСВИ и РФЭС показало наличие ионов Мп4* и К* в поверхностном слое толщиной а ЮОнм. Выявлялись также следы Мп7\ На рис. 2 показан профиль распределения ионов Мп4+ по толщине пленки, подвергнутой 36 часовой обработке окисляющей средой.

10'

\

X

10'

!зона

II ¿она

III ЗГгНЗ

0 13 2е ЪЧ 5.2 р 5 7? у, 1П4 117 Бремя травпинич оор ионнь м -у j"0m мин

Рис 2 Распределение ионов марганца по тспщйне

На графике можно выделить 3 зоны Зона I соответствует адсорбционному слою, содержащему молекулы КМп04. Это предположение вытекает из

идентичности хода кривых распределения К и Мп в этой зоне. Зона II представляет собой имплантированный слой, в который диффундируют ионы К+ и Мп4*. Наибольший интерес представляет зона III, которая показывает распределение ионов Мп4+ в матричном гранате. В этой зоне содержание К+ пренебрежимо мало.

Было установлено, что концентрация ионов Мп4* в середине III зоны, составляет 1.4-1026 м"3. По данным рентгеноструктурного анализа, параметр решетки граната равен 1.238 нм. Тогда искомое количество марганца составит 0.24 иона на элементарную ячейку, или ¿=0.03 на формульную единицу. Ионы Мл4*, согласно литературным данным , занимают тетраэдрические позиции.

С учетом найденного значения 5 расчет параметра решетки с использованием формулы Петрова показывает, что влияние марганца на постоянную решетки сказываются лишь в пятом знаке, в то время как изменения, вызванные появлением четырехвалентного железа, уже в четвертом. Исследование образцов на двухкристалльном спектрометре показало, что относительное изменение параметра решетки в узком приповерхностном слое по сравнению с матричным гранатом составляет Да/а=1.3-10"5 нм, что соответствует расчетному изменению параметра решетки.

Глубина проникновения ионов марганца в процессе диффузии в гранат незначительна (-0.17 мкм) и составляет в рассматриваемом случае не более 6% от толщины пленки.

Коэффициент диффузии ионов К+ существенно меньше, чем ионов Мп4+, а концентрация калия на глубине более 0.1 мкм значительно ниже 0.01 на формульную единицу.

Таким образом, влиянием катионов калия и марганца на структурные и магнитные свойства фанатов в рассмотренных условиях можно пренебречь.

В главе 4 исследуются и анализируются электрические и оптические свойства ферримагнитных полупроводников в зависимости от содержания двухвалентной примеси. Рассмотрено также влияние окислительно-восстановительных обработок на вольтамперные характеристики эпитаксиальных пленок феррогранатов и феррошпинелей. Экспериментально

исследованы спектры пропускания и фотоиндуцированные изменения проводимости. На основе анализа экспериментальных данных предложен механизм зарядовой компенсации и получены выводы о состоянии ионов.

О 50 100 150 200 250 300 и. В

Рис. 3. Вольт-амперные характеристики эпитаксиальных феррогранатовых пленок с различной концентрацией кальция (ат %) 1-0,05; 2-0,17; 3-0,26; 4-0,35; 5-0,42; 6-0,44; 7-0,46

Статические ВАХ феррогранатовых пленок с различной концентрацией Са представлены на рис. 3.

Температурные зависимости электросопротивления экспериментальных образцов для малых токов (в линейной области вольтамперных характеристик) построены на рис. 4. Изломы на построенных кривых коррелируют со значениями точек Кюри, определенными по исчезновению доменной структуры.

По углу наклона кривых были определены энергии активации, зависимости которых от содержания кальция для областей температур ниже и

7

6

выше точки Кюри приведены на рис. 6. Экстремумы приведенных зависимостей находятся вблизи значений концентрации кальция 0,26 и 0,35 ат.%. Согласно результатам измерения термо-ЭДС, образцы составов 1 и 2 (концентрация Са 0,05 и 0,17 ат.%) имели дырочную проводимость, остальные - электронную.

Ж' и '

т

Рис 4 Температурная зависимость электросопротивления

06

о -I-1-с-1---1-1-с-!-

0 05 С 17 026 " ОЗЕ 0 42 0 44 0 46 Концентрация ' ,1 лт. >

Рис 5 Зависимость энергии активации от содержания катьция дтя обтастей температур 1-выше точки Кюри 2-ниже точки Кюри

Как обычно, области более высоких температур (Т>ТС) отвечают более высокие значения энергии активации, что обусловлено отсутствием в этой области корреляции спинов электронов.

Немонотонный характер зависимости вида ВАХ и энергии активации от состава свидетельствует о смене механизмов проводимости. Выше точки Кюри, где нет влияния корреляции спинов электронов, критические значения концентрации кальция примерно соответствуют значениям 0,17 и 0,35 ат.%. При температурах ниже точки Кюри в области малых концентраций Са энергия активации практически постоянна, затем наблюдается спад в области до 0,35 ат.%, после чего имеет место новый подъем. Такой характер зависимостей можно объяснить следующим образом.

При концентрациях Са до 0,17% проводимость обусловлена наличием разновалентных ионов Ре4+-Ре3+, затем появляются однозарядные ионы кислорода, повышение концентрации которых, согласно теории, сопровождается усилением обменного взаимодействия, имеющего ферромагнитный характер, и снижением энергии активации в области низких температур. При концентрациях Са свыше 0,35 ат.% возникновение анионных вакансий, как весьма крупных дефектов в структуре граната, приводит к > нарушению косвенного обменного взаимодействия и процесса переноса

электронов, увеличению их рассеяния и, соответственно, повышению энергии 1 активации. При высоких температурах происходит переброс электронов от

анионных вакансий, действующих как доноры, в катионную подрешетку.

Содержание кислорода в пленках изменялось с помощью их обработки растворами КМп04 и РеС12 с концентрацией 0,15 моль/л. Проводимость образцов всех составов возросла после окисления, однако после восстановления изменение проводимости оказалось более сложным: у образцов с содержанием кальция 0,05 - 0,17 ат.% проводимость уменьшалась, а у всех образцов с большим содержанием кальция увеличивалась. Полученные результаты могут быть объяснены следующим образом. У образцов с малым содержанием кальция окисление приводит к возрастанию концентрации Ре4+ за счет наращивания анионной подрешетки (при этом возникают катионные вакансии).

При восстановлении количество четырехвалентного железа снижается. У образцов с содержанием кальция 0,26 и выше, в которых ионы Ре4+ изначально отсутствуют, восстановление вызывает преобразование валентного состояния анионов О" в Ог~ или образование кислородных вакансий. В этих случаях зарядовая компенсация осуществляется ионами Ие2 и, соответственно, уменьшению проводимости и увеличению порогового поля переключения.

Увеличение содержания иновалентных ионов (Ре4+ или Ре2+) приводит к возрастанию проводимости, уменьшение их концентрации - к ее снижению.

В шпинельных пленках влияние окисления сводится к снижению концентрации Ре2+ и, соответственно, уменьшению проводимости и увеличению порогового поля переключением.

Было установлено, что после воздействия света проводимость в пленках возрастает, а затем после прекращения воздействия медленно убывает, но не до исходной величины в течение нескольких часов (рис. 6).

Относительная величина приращения проводимости имеет немонотонную зависимость от концентрации кальция, причем максимальные значения получены при содержании кальция 0,05, 0,26 и 0,42 ат.%.

Рис 6 Вольт-амперные характеристики феррогранатовой пленки состава Х° 2 (Са - 0,17 ат %) до и после воздействия свста 1 - до облучения 2 - после 4-х часов облучения 3 - через 1 час посте обучения. 4 через 2 часа посте обтучения

450 500 600 700

Длин» волны, нм

2

3

0

Рис. 7. Спектры пропускания магнитных пленок феррогранатов с различной концентрацией

Оптические спектры пропускания пленок приведены на рис. 7. Фотоиндуцированные эффекты изменения проводимости и особенности оптических спектров объясняются следующим образом. С учетом ряда литературных данных можно предположить, что в пленках существуют комплексы связанных между собой ионов, представляющие собой неионизированные ловушки для дырок (электронов), лежащие в запрещенной зоне: при концентрациях кальция 0,05 - 0,17 ат.% - это Са2++Ре4+, при 0,26-0,35 ат.% - Са2+-Ю~, при концентрациях от 0,42 ат.% и выше - комплексы 2Са2++Шо2- При воздействии света эти комплексы разрушаются с делокализацией дырок (электронов). Последующее их медленное восстановление приводит к постепенному снижению проводимости и приближению ее к исходным значениям.

Максимальное относительное изменение проводимости соответствует образованию нового вида комплекса.

По мере роста содержания кальция, в образцах 1 и 2 нарастает концентрация ионов Ре4*, что сопровождается увеличением поглощения света в области 650-800 нм. В образцах 3 обнаруживается окно прозрачности в области 470-700 нм, которое, по-видимому, можно приписать появлению

Са (ат.%): 1 - 0,05; 2 - 0,17,3 - 0,26.

качественно новых образований - однозарядных ионов кислорода. В образцах с большим содержанием кальция коэффициент пропускания менее 1% во всем изученном спектральном диапазоне, что можно связать с появлением анионных вакансий (не исключено также появление двухвалентного железа).

Глава 5 посвяшена корреляции магнитных характеристик феррогранатов с состоянием ионов и дефектностью. Рассмотрены изменения характеристик дефектов феррогранатовых пленок в зависимости от концен грации иновалентных примесей и условий обработок.

Для установления взаимосвязи магнитных свойств феррогранатов и состояния ионов, интегральные магнитные характеристики пленок определялись с помощью измерения и использования в расчетах параметров доменных структур, а также спектров ферромагнитного резонанса. При этом анализировалась зависимость магнитных характеристик от состава пленок, а также некоторые новые особенности поведения доменных границ под действием магнитных полей и при их взаимодействии с дефектами.

Намагниченность насыщения М5 вычислялась по результатам измерений периода полосовой доменной структуры, поля коллапса, точки Кюри и паспортным данным о толщине пленок из стандартной системы уравнений. Значения намагниченности, измеренные различными методами, различаются не более чем на 10-15% (табл. 3).

Таблица 3.

Намагниченность насыщения пленок с различным содержанием кальция.

1 - найденная по результатам измерений параметров доменной структуры:

2 - определенная по данным ФМР.

Содержание кальция Намагниченность насыщения 4лМ?, Гс

ат % 1 2

0 05 20,3 18,7

0.17 18,5 15,8

0 26 50,7 45,9

0 35 251 282

0,42 278 298

0 44 312 330

0,46 324 337

Намагниченность насыщения, определенная методом ФМР, в зависимости от состава наглядно представлена на рис. 8.

350-

300-

и

/

10050-

0

0 0.05 0,10 0,15 0.20 0,25 0,30 0,35 0.40 0,45 Концентрация Са, ат %

Рис. 8. Зависимость намагниченности насыщения от содержания Са.

Небольшой спад намагниченности насыщения с увеличением концентрации кальция сначала обусловлен балансом возрастания концентрации Ре4+ и уменьшением содержания туллия и галлия, а затем резкий подъем можно объяснить только возникновением низкоспинового состояния октаэдрических ионов железа [/*е3+]а при образовании однозарядных ионов кислорода (в образце состава №4 содержание галлия самое высокое). Возникновение иизкоспинового состояния ионов [/е3+]а должно проявляться в увеличении намагниченности насыщения. Последующий небольшой рост намагниченности связан также с уменьшением содержания туллия и галлия и возрастанием точки Кюри.

Температура Кюри (Тс) была определена по исчезновению и возникновению доменной структуры пленок при нагревании и охлаждении. На рис. 9 приведена зависимость Тс от состава.

105 ■ 100 • 95 90-U 85'

к-* 8075 ■

70 -

60 -

0 0 05 0 10 0 15 0 2ü 0 25 0 40 0 35 0,40 0,45 Концентрация Са ат %

Рис 9 Зависимость температуры Кюри от содержания Са

Видно, что температура Кюри сначала немного увеличивается, несмотря на повышение концентрации Ре4+, в связи с возрастанием количества ионов висмута. При содержании Са 0,26 ат.% некоторый подъем Тс связан с исчезновением четырехвалентных ионов железа и уменьшением количества галлия.

С увеличением концентрации однозарядных ионов кислорода наблюдается резкий спад температуры Кюри вследствие возникновения низкоспинового состояния ионов железа. Затем небольшой подъем Тс можно связать со снижением концентрации галлия и увеличением концентрации висмута, а также, возможно, уменьшением концеж рации ионов железа, находящихся в низкоспиновом состоянии, при появлении анионных вакансий,

Из анализа спектров ФМР определена также зависимость ширины резонансных линий от состава пленок для случаев, когда поле ориентировано параллельно (1) и перпендикулярно (2) плоскости образцов (рис. 10).

Концешр ация С а, ат.%

Рис. 10. Зависимость ширины резонансных линий спектров ФМР от концентрации кальция. 1 - поле параллельно плоскости образцов; 2 - поле перпендикулярно плоскости образцов

Увеличение ширины резонансных линий в области малых концентраций кальция обусловлено возрастанием концентрации четырехвалентного железа, последующий спад связан с ее снижением и установлением минимального рассогласования параметров решетки пленки и подложки. Дальнейший подъем можно объяснить возникновением магнитных неоднородностей в связи с локализацией иновалентных ионов и образованием комплексов 2Са2+ а

также увеличением проводимости.

Одним из способов управления нестехиометрией и идентификации дефектов может служить изменение концентрации кислорода в ферритах, достигаемое с помощью воздействия окислительных или восстановительных сред при соответствующих температурах. В наших исследованиях производились обработки как всей поверхности пленок, так и отдельных локальных участков, растворами КМпО4 и РеС12 с концентрацией 0,05; 0,10 и 0,15 моль/л в течение 48 час. при 23-26 °С.

Исходная пленка разрезалась на несколько образцов, структура и параметры которых были идентичны. Один из обра|цве<ссдоацШЗГВ ,'Мчс,1л ве

ь1 ГПКА

< ¡'Г-'Чрв/рг

К* И*

эталонного, другие подвергались указанным обработкам.

Изменения намагниченности насыщения пленок, зафиксированные после окислительных и восстановительных обработок, приведены в табл. 4 и 5.

Таблица 4

Изменения намагниченности насыщения пленок после окисления растворами КМп04 с концентрацией (моль/л): 1-0,05; 2-0,10; 3-0,15.

Содержание Са, ат % Приращение намагниченности насыщения \(4кМ^). Гс

1 2 3

0,05 -0,97 -0 30 2,57

0 17 -0,61 1,25 2,39

0,26 0,15 1.79 3,89

0,35 0,18 1,59 3,80

0,42 0,31 1,43 4,43

0,46 0,53 1,67 4,62

Таблица 5

Изменения намагниченности насыщения пленок после окисления растворами РеС12 с концентрацией (моль/л). 1-0,05; 2-0,10; 3-0,15.

Содержание Са, ат % Приращение намагниченности насыщения Л(4жМг), Гс

1 2 3

0,05 0,32 0,51 1,15

0,17 0,41 0,75 1,34

0,26 0,44 0,83 1,80

0 35 0,74 1,84 3,41

0,42 0,92 2,79 5,64

0,46 1,37 3,37 6,18

Видно, что намагниченность насыщения пленок с малым содержанием Са (0,05 и 0,17 ат.%) при обработке раствором КМп04 с концентрацией 0,05 моль/л уменьшилась, равно как и пленок с 0,05 ат.% Са при концентрации раствора 0,10 моль/л. Во всех остальных случаях намагниченность насыщения возросла независимо от концентрации окислителя. Восстановление привело к

возрастанию М3 пленок всех составов при любых концентрациях раствора РеС12.

Объяснение результатов, представленных в табл. 4 и 5, может быть дано на основе моделей, развитых выше при изучении электрических и структурных свойств образцов.

При окислении образцов с небольшим содержанием Са, в которых изначально присутствовали катионы Ре4+, сначала происходит увеличение их концентрации преимущественно в тетраподрешетке и исчезновение малых примесей двухвалентных ионов железа в октаподрешетке, что обусловливает снижение намагниченности. При наращивании концентрации окисляющего раствора возникают катионные вакансии в октаэдрической подрешетке, которые эффективно снижают намагниченность последней, в результате чего намагниченность насыщения пленок возрастает. В образцах с более высоким содержанием кальция при окислении увеличивается содержание анионов О" и, соответственно, количество октаэдрических ионов железа в низкоспиновом состоянии, что дает резкое увеличение намагниченности. При высоком содержании Са происходит «залечивание» кислородных вакансий с соответствующим увеличением концентрации Ре4+ и образованием катионных вакансий в окта-подрешетке. В результате намагниченность повышается, но в меньшей степени, чем при возникновении низкоспинового состояния ионов железа.

Для изучения структуры и свойств дефектов в нестехиометрических феррогранатах, связи их характеристик с состоянием ионов были получены микронеоднородности распределения концентрации кислорода, созданные в пленках путем обработки окислительно-восстановительными средами локальных участков через отверстия в маске, нанесенной на поверхность образцов.

Дефекты, появившиеся в результате окисления локальных областей пленок с содержанием Са 0,05 и 0,17 ат.% раствором КМпОл с концентрацией 0,05

моль/л и пленок с содержанием 0,05 ат.% Са при концентрации раствора 0,10 моль/л, отталкивали доменную границу при ее приближении, что обусловлено пониженной намагниченностью насыщения внутри неоднородностей в соответствии с данными табл. 4. Во всех остальных случаях дефекты, полученные с помощью обработок открытых участков пленок окисляющими или восстанавливающими растворами, независимо от вида обработки притягивали доменную границу при ее приближении, а при непосредственном контакте - отталкивали ее от центра. Эти эффекты связаны с увеличением намагниченности насыщения (что согласуется с данными таблиц 4, 5) и плотности поверхностной энергии доменных границ внутри неоднородностей.

Результаты измерений различными методами магнитных моментов искусственных дефектов радиусом 8 мкм, представлены на рис. 11 и 12. На этих же рисунках нанесены точки, соответствующие моментам дефектов радиусом 8 мкм, рассчитанным по экспериментальным данным о зависимости намагниченности насыщения пленок от концентрации обрабатывающих растворов (табл. 4, 5). Следует заметить, что эти расчетные значения магнитных моментов дефектов, как правило, превышают экспериментальные вследствие того, что обработка растворами всей поверхности пленки более эффективна, чем обработка локальных участков через маску.

Рис 11 Магнитный момент дефектов радиусом 8 мкм в пленках с различным содержанием кальция после обработки локальных участков раствором с концентрацией КМ1О4 (моль/л). 1 - 0,05; 2 - 0,10; 3-0,15; ▲ - измерение с помощью разработанной методики, О - измерения с помощью плоской доменной границы, ■ - расчет по данным таблицы 4

10

8 -

4 -

2 -

0,05

0,17 0,26

Концентрация Са,ат

0,35

0,42 0,46

Рис 12. Магнитный момент дефектов радиусом 8 мкм в пленках с различным содержанием кальция после обработки локальных участков раствором с концентрацией РеС12 (моль/л): 1 - 0,05, 2 - 0,10; 3-0,15. ▲ - измерение с помощью разработанной методики; ■ - расчет по

данным таблицы 5.

Как следует из сопоставления представленных на рис. 11,12 результатов, магнитные моменты дефектов, измеренные по предложенной нами методике и полученные с использованием экспериментальных данных об интегральной характеристике пленок намагниченности насыщения и радиусе дефектов, согласуются между собой с погрешностью в пределах 15-20 %. С учетом вышеприведенного замечания реальная погрешность должна быть еще меньше.

Определение магнитных моментов дефектов с помощью плоской доменной границы дает менее точные результаты - отклонение может достигать 30%.

Приведенные результаты свидетельствуют о возможности повышения точности оценки магнитных моментов дефектов разработанным методом с учетом эллиптической деформации ЦМД, поскольку погрешность ранее использовавшихся методов достигала 50% .

Изучение взаимодействия искусственных дефектов со спиральными доменами на различных стадиях формирования последних показало, что СД всегда начинается на дефекте, причем преимущественно на его поверхности.

Если диаметр дефекта превышает некоторое критическое значение, зависящее от соотношения плотностей магнитостатической энергии и поверхностной энергии доменных границ, с увеличением амплитуды импульсного поля возможен прорыв СД внутрь дефекта и дальнейшее его разрастание внутри. Например, такое поведение СД наблюдалось при их взаимодействии с дефектами, полученными окислением локальных участков диаметром свыше 4 мкм или восстановлением локальных участков диаметром не менее 18 мкм (концентрация окисляющих и восстанавливающих растворов 0,15 моль/л ).

Описанные закономерности объясняются тем, что при пересечении доменной границей неоднородности магнитостатическая энергия уменьшается, а поверхностная энергия границы увеличивается (внутри дефекта плотность ее поверхностной энергии выше), причем магнитостатическая энергия пропорциональна квадрату радиуса цилиндрической неоднородности, а поверхностная энергия границы - радиусу. Эти выводы согласуются с полученными нами данными о связи магнитных свойств с содержанием кислорода.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. На основании анализа и обобщения установленных зависимостей структурных, электрических, оптических и магнитных параметров оксидных ферримагнитных полупроводников от состава, условий синтеза и обработки в окислительно-восстановительных средах предложены модельные представления о связи характеристик структуры, дефектности и свойств с электронно-ионным разупорядочением, отклонениями от стехиометрии в катионной и анионной подсистемах.

2. Предложено объяснение на единой основе закономерностей изменения электрических, оптических и магнитных свойств в зависимости от состава и отклонений от стехиометрии по кислороду.

3. Показано, что при малых концентрациях двухвалентной примеси (до 0,200,25 ат.% Са2+) зарядовая компенсация осуществляется ионами Ре4+, при промежуточной концентрации (0,25-0,35 ат.% Са2+) возникают однозарядные ионы кислорода О", далее (0,35-0,46 ат.% Са2+)-анионные вакансии.

4. Интерпретация представленного комплекса полученных зависимостей: периода решетки, электромагнитных и оптических свойств от содержания кислорода возможна только с учетом вакансий и низкоспинового состояния ионов железа в октаэдрической подрешетке.

5. Разработан способ определения радиуса однозарядных ионов кислорода О" и их вклада в изменение периода кристаллической решетки.

6. Вклад кислородных вакансий в изменение периода кристаллической решетки феррогранатов в среднем составляет -0,026±0,004 нм на формульную единицу. Радиус однозарядных ионов кислорода имеет величину 0,11±0,01 нм, их вклад в изменение периода кристаллической решетки феррогранатов составляет в среднем -0,012±0,003 нм на формульную единицу.

7. Радиусы октаэдрической и тетраэдрической вакансий равны 0,085+0,003 нм и 0,057±0,002 нм, соответственно.

8. Показано, что глубина проникновения ионов марганца в гранат в процессе обработки растворами КМп04 незначительна (-0 17 мкм) и составляет в условиях проводившихся экспериментов не более 6% от толщины пленки. Из-за незначительной концентрации влияние ионов Мп4+ на параметр решетки проявляется лишь в пятом знаке, в то время как четырехвалентного железа - уже в четвертом. Коэффициент диффузии ионов К^ существенно меньше, чем ионов Мп4+, а концентрация калия на глубине более 0.1 мкм значительно ниже 0.01 на формульную единицу Исходя из этого, влиянием катионов калия и марганца на структурные и магнитные свойства гранатов в рассмотренных условиях можно пренебречь.

9 Разработанная модель взаимодействия дефектов с цилиндрическими магнитными доменами при учете их эллиптической деформации удовлетворительно описывают экспериментальные соотношения с погрешностью в пределах 15-20%. Магнитные моменты микронеоднородностей, определенные различными разработанными методами, согласуются между собой с погрешностью около 30%.

10. Изменения локальных характеристик дефектов феррогранатовых пленок в зависимости от содержания иновалентной примеси и содержания кислорода подтверждают развитые представления о смене механизмов зарядовой компенсации при пороговых значениях концентраций.

11 Предложенные формулы для описания распределения редкоземельных ионов между додекаэдрическими и октаэлрическими позициями, а двухвалентных ионов железа в окта- и тетраподрешетках позволяют удовлетворительно описывать структурные и магнитные параметры феррогранатов с замещениями в анионной подрешетке.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ В ПЕРИОДИЧЕСКИХ ИЗДАНИЯХ, РЕКОМЕНДОВАННЫХ ВАК РФ:

1. В.К. Карпаскж, М.Ф. Булатов. Микронеоднородности распределения концентрации кислорода в феррогранатовых пленках //ФТТ. - 1999. - Т. 41. - №11. - С.2016-2019.

2. В.К. Карпасюк, М.Ф. Булатов, Магнитные свойства микронеоднородностей в феррогранатах нестехиометрического состава // Известия вузов. Материалы электронной техники. - 1999. - №3. - С.41-44.

3. А. А. Ляпин, М.Ф. Булатов, В.К. Карпасюк, В.Г. Костишин. Способ оценки влияния вакансий и неизовалентных замещений в анионной подрешетке на структурные и магнитные характеристики феррогранатов//Изв. вузов. Материалы электронной техники. - 2001. - №3. - С.28-31.

4. Д.И. Меркулов, М.Ф. Булатов, И.М. Гаранин, В.К. Карпасюк. Влияние отклонений от стехиометрии на магнитные и электрические свойства феррошпинельных пленок с S-образной вольт-амперной характеристикой //Изв. вузов, Материалы электронной техники. - 2003. - № 1. - С.40-42.

5. М.Ф. Булатов, В.К. Карпасюк, A.A. Ляпин, А.Н. Булатова. Влияние ионов марганца и калия на свойства феррогранатовых пленок после обработки растворами КМп04// Изв. вузов. Материалы электронной техники - 2004. -№4.-С. 41-44.

6. М.Ф. Булатов, С.Б. Убизский, А.Н. Булатова. Влияние ионов Са2+ на магнитные и оптические свойства эпитаксиальных пленок (TmBi)3(FeGa)sOi2 при их росте// Вестник Воронежского государственного технического университета. Серия «Материаловедение». - 2004. - Выпуск 1.15.-С.29-33.

7. М.Ф. Булатов. Формирование микронеоднородностей в эпитаксиальных пленках нестехиометрических феррогранатов// Изв. вузов. Материалы электронной техники. - 2005.- №2. - С. 26-28.

8. М.Ф. Булатов, Ю.Н. Пархоменко. Механизмы проводимости магнитных полупроводников со структурой граната в зависимости от концентрации

иновалентной примеси// Физика и техника полупроводников - 2006,- Т. 39.- Выпуск 3. - С. 356-360 (принята в печать).

9. М.Ф. Булатов. Механизмы зарядовой компенсации в зависимости от концентрации двухвалентной примеси в феррогранатах// Цветные металлы. - 2005.~№ 9. - С. 27-29.

10. М.Ф. Булатов. Состояние ионов переходных металлов и природа нелинейных явлений в ферримагнитных полупроводниках// Изв вузов. Материалы электронной техники. - 2005. -№2. - С. 12-20.

11. М.Ф. Булатов. Влияние концентрации двухвалентной примеси на механизмы зарядовой компенсации в феррогранатах //Вестник Дагестанского научного центра. - 2005. - №20. - С. 21-23.

В других изданиях

12. V.K. Karpasyuk, M.F. Bulatov. Domain walls interactions with attractive and repulsive defects in the garnet films// IEEE Trans, on Magnetics -1994. - V.30.-N6. - Pt.l. - P.4344 - 4346.

13. V.K. Karpasyuk, M.F. Bulatov. Domain walls interactions with attractive and repulsive defects in the garnet fiims//The 6,h Joint MMM-INTERMAG Conf Abstracts. -Albuquerque, USA.- 1994. - P.338.

14. М.Ф. Булатов.Определение дипольного магнитного момента дефектов различного типа в МПФГ// Материалы итоговой научной конференции АГПИ.-Астрахань,- 1991,- С. 79.

15. В.К. Карпасюк, М.Ф. Булатов. Магнитный момент дефектов феррит-гранатовых пленок// XIII школа-семинар "Новые магнитные материалы микроэлектроники (магнитные пленки)". Тез. докл. Часть 1. Астрахань. -1992.-С. 146.

16. В.К. Карпасюк, М.Ф. Булатов. Экспериментальное определение магнитного дипольного момента объемных микродефектов в эпитаксиальных феррит-гранатовых пленках// Шестое Всероссийское координационное совещание вузов по физике магнитных материалов. -Иркутск, - 1992.-С. 126-127.

17. B.K. Карпасюк, М.Ф. Булатов. Расчет параметров кристаллической решетки дефектных твердых растворов ферритов со структурой граната// Тез. докл. итоговой научной конференции АГПИ.- Астрахань: изд-во АГПИ, 1993.-С. 101.

18. В.К. Карпасюк, М.Ф. Булатов. Дефекты и параметры кристаллической решетки нестехиометрических оксидных ферримагнитных материалов для ЗУ// Всероссийская научно-техническая школа "Запоминающие устройства ЭВМ и информационных систем". Тез.докл. - Астрахань. - 1993. - С. 58.

19. V.K. Karpasyuk, M.F. Bulatov, A.A. Shchepetkin. Internal structure and magnetic properties of submicroscopic inhomogeneities in ferrites // The 40th Ann. Conf. on Magnetism and Magnetic Materials: Abstracts book. -Philadelphia. - 1995.-AS-08.

20. B.K. Карпасюк, М.Ф. Булатов. Расчет параметров кристаллической решетки дефектных твердых растворов ферритов со структурой граната//Ученые записки АГПИ. 1.Физика. - Астрахань: изд. АГПИ, 1995. -С.8-13.

21. В.К. Карпасюк, М.Ф. Булатов, A.A. Щепеткин. Роль катионных и анионных вакансий в формировании объемных микронеоднородностей феррогранатовых пленок/Юксиды. Физико-химические свойства и технологии: Тез. Всеросс. конф. - Екатеринбург, 1995. - С.20.

22. В.К. Карпасюк, М.Ф. Булатов. Некоторые закономерности формирования спиральных доменов в монокристаллических пленках феррит-гранатов// Тез. докл. научной конф. АГПИ. Физ.-мат. науки. - Астрахань: изд. АГПИ, 1995. - С.8.

23. В.К. Карпасюк, М.Ф. Булатов, В.Ф. Арчеков. Влияние внутренних магнитодипольных полей рассеяния и процессов формирования микронеоднородностей на спектр ферромагнитного резонанса в монокристаллических пленках//Ученые записки АГПИ. 4.1. - Астрахань: Изд. АГПИ. -1996. - С.5-16.

24. В.К. Карпасюк, М.Ф. Булатов, A.A. Дмитриев, C.B. Чурзин. Управление параметрами нестехиометрии и магнитными свойствами искусственных и

естественных микронеоднородностей феррогранатовых пленок// «Новые магнитные материалы микроэлектроники»: Тезисы докладов. - Москва: МГУ, 1996.-С.186-187.

25. М.Ф. Булатов, В.К. Карпасюк, P.M. Саттаров, А.А. Щепеткин Немонотонное изменение параметров феррогранатовых пленок нестехиометрического состава при окислении/Оксиды. Физико-химические свойства и технологии: Тез. Всеросс. конф. - Екатеринбург, 1998. - С.25-26.

26. В.К. Карпасюк, М.Ф. Булагов. Свойства микронеоднородностей распределения концентрации кислорода в феррогранатовых пленках нестехиометрического состава//16-я международная школа-семинар «Новые магнитные материалы микроэлектроники» : Тезисы докладов. -Москва: МГУ, 1998. - С.432-433.

27. М.Ф. Булатов, А. А. Ляпин, В.К. Карпасюк. Способ оценки влияния вакансий и неизовалентных замещений в анионной подрешетке на структурные и магнитные характеристики феррогранатов // Новые магнитные материалы микроэлектроники. Сб. трудов XVII международной школы-семинара. - АС-15. - Москва: МГУ, 2000. - С. 50-51.

28. M.F. Bulatov, D.I. Merculov, I.M. Garanin, V.K Karpasyuk Effect of nonstoichiometry on magnetic and electrical properties of ferrite films having S-type current-voltage characteristic//Euro-Asian Symposium «Trends in Magnetism» (EASTMAG-2001). Abstract Book. - Ekaterinburg, Russia, 2001. -P.290.

29. M. Bulatov, I. Garanin, D. Merculov, Magnetic structure and nonlinear electrical properties of nonstoichiometric spinel layers//Joint European Magnetic Symposia EMMA-MRM (JEMS'01). Abstracts.-Grenoble, France, 2001. -P.125.

30. М.Ф. Булатов, Д.И. Меркулов, В.К. Карпасюк. Модулированная структура эпитаксиальных феррошпинельных пленок с S - образной вольтамперной характеристикой//Новые магнитные материалы микроэлектроники.' Сб. трудов XVIII международной школы-семинара. - БЦ-37. - Москва: МГУ, 2002. - С.306-307.

31. М.Ф. Булатов, B.K. Карпасюк, Д.И. Меркулов. Роль отклонений от стехиометрии в формировании нелинейных электрических свойств эпитаксиальных пленок феррошпинелей//Нелинейные процессы и проблемы самоорганизации в современном материаловедении. Тез. докл. Пятого международного семинара. -АС-14. -Астрахань: изд-во АГПУ,2002. - С.55-56.

32. М.Ф. Булатов, В.К. Карпасюк, Д.И. Меркулов. Электронно-ионное разупорядочение и электромагнитные свойства эпитаксиальных

• ферримагнитных пленок //Нелинейные процессы и проблемы самоорганизации в современном материаловедении. Тез. докл. Пятого

, международного семинара. - ДС-5. -Астрахань: изд-во АГПУ, 2002. - С.151

-152.

33. M.F. Bulatov, D.I. Merculov, I.M. Garanin, V.K. Karpasyuk, V.S. Rusakov. Correlation between FMR and Mossbauer Spectra Parameters of Oxide Magnetic Materials // Soft Magnetic Materials, 16th Conference.- Duesseldorf, Germany: September 9-12,2003. - Abstracts. - T2-26.

34. М.Ф. Булатов, Г.П. Стефанова. Механизм формирования микронеоднородностей в эпитаксиальных пленках // Сб. Микронеоднородности в эпитаксиальных пленках феррогранатов-

*

Астрахань: Издательский дом «Астраханский университет», 2004.-С.6-17.

35. М.Ф. Булатов, Г.Г. Поляков, Г.П. Стефанова. Зависимость характеристик микронеоднородностей в эпитаксиальных пленках от их строения // Сб. Микронеоднородности в эпитаксиальных пленках феррогранатов-Астрахань: Издательский дом «Астраханский университет», 2004. -С.3-5.

36. М.Ф.Булатов, Г.Г. Поляков, А.Н. Булатова. Модельное описание состава твердых растворов и микронеоднородностей кристаллической структуры феррогранатов // Сб. Микронеоднородности в эпитаксиальных пленках феррогранатов.-Астрахань: Издательский дом «Астраханский университет», 2004.-С. 18-24.

37. С.Б.Убизский, М.Ф.Булатов, И.М.Сыворотка, И.И.Сыворотка, В.И. Бондарь, А.Г. Абдулина. Выращивание и свойства Са2+ - замещенных

эпитаксиальных пленок феррограната (TmBi)3(FeGa)50i2// Новые магнитные материалы микроэлектроники. Сб. Трудов XVII международной школы-семинара-ВС-8. - Москва: МГУ, 2004. - С.491-493.

38. М.Ф. Булатов, В.К. Карпаскж, В С. Русаков. Изменение характера поведения свойств твердых растворов феррогранатов при пороговых значениях концентрации иновалентной примеси // Нелинейные процессы и проблемы самоорганизации в современном материаловедении. Материалы V международной конференции. Т.2. -Воронеж: ВГТУ, 2004. - С. 146-148.

39. М F. Bulatov, D.I. Merculov, I.M. Garanin, V.K. Karpasyuk, G.P. Stefanova, V.S. Rusakov. Correlation between FMR and Messbauer spectra parameters of oxide magnetic materials // Естественные науки.- 2004.- № 2.- С. 109-114.

40. М.Ф. Булатов, В.К. Карпасюк. Бездислокационные механизмы снятия внутренних напряжений в многослойных структурах и дефектных твердых растворах оксидных ферримагнетиков.//Труды III Российско-Японского семинара «Оборудование и технологии для производства компонентов твердотельной электроники и наноматериалов».- Москва,- 2005,- С. 363367.

Подписано > печать 24.10 2005. Заказ № 790. Тираж 100 экз Издательский лом «Астраханский университет» 414036, г. Астрахань, ул Туполева, 20 Тел (8512) 54-01-89, 54-01-87, факс (8512) 25-17-18 E-mail: asuOTess@vandex.nl

^ / m f

РНБ Русский фонд

2007-4 6823

• • § е ■л Г 1

ч

ç.

29 НОЯ 2005

Содержание

Основные условные обозначения и аббревиатуры

Введение

Глава 1. Анализ современных представлений о состоянии ионов переходных металлов, электронных процессах, дефектности в эпитаксиальных пленках и поликристаллах феррогранатов

1.1. Общие представления об электрических свойствах и природе проводимости ферримагнитных полупроводников

1.2. Зарядовая компенсация и дефекты нестехиометрии

1.3 Природа электрического переключения.

1.4. Фотоиндуцированное изменение оптического поглощения в феррогранатах

1.5. Электронная структура и переходы в феррогранатах

1.6. Закономерности формирования дефектности оксидных систем

1.7.Магнитные свойства феррогранатов

1.7.1. Магнитные моменты катионов и намагниченность насыщения феррогранатов

1.7.2. Анизотропия

1.7.3. Коэрцитивность

1.7.4.Магнитные свойства дефектов и их классификация

1.8. Постановка задач исследования

Глава 2. Экспериментальные образцы и методы их исследования

2.1. Выбор и приготовление объектов исследования.

2.1.1. Поликристаллические феррогранаты

2.1.2. Эпитаксиальные шпинельные пленки 80 2.1.2. Феррогранатовые пленки

2.2. Методы исследования образцов

2.2.1. Определение состава пленок

2.2.2. Растровая электронная микроскопия и оптические исследования

2.2.3. Рентгеноструктурный анализ

2.2.4. Рентгеновский флуоресцентный анализ.

2.2.5. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия

2.2.6. Масс-спектрометрия вторичных ионов

2.2.7. Мессбауэровская спектроскопия

2.2.8. Ферромагнитный резонанс

2.2.9. Определение электромагнитных параметров

2.3. Разработка способов определения параметров дефектности феррогранатовых пленок

Глава 3. Электронно-ионное разупорядочение и структурные характеристики твердых растворов феррогранатов

3.1. Состав и структура эпитаксиальных пленок. 118 Концентрация разновалентных ионов в эпитаксиальных структурах.

3.2. Структурные параметры поликристаллических образцов

3.4. Влияние дефектности и замещений в анионной подсистеме на период кристаллической решетки

3.5. Взаимодействие жидкой окислительно-восстановительной среды с феррогранатовой пленкой

Глава 4. Электрические и оптические явления в зависимости от нестехиометрии по катионному и анионному составам

4.1. Параметры вольтамперных характеристик в зависимости от состава и температуры.

4.2. Влияние окислительно-восстановительных обработок на электрические характеристики

4.3. Спектры пропускания и фотоиндуцированное изменение проводимости.

4.4. Механизмы зарядовой компенсации в зависимости от концентрации двухвалентной примеси в феррогранатах.

Глава 5. Корреляции магнитных характеристик феррогранатов с состоянием ионов и дефектностью

5.1. Интегральные магнитные характеристики и доменные структуры эпитаксиальных пленок с различной концентрацией иновалентной примеси

5.2. Изменение характеристик дефектности феррогранатовых пленок в зависимости от концентрации иновалентной примеси и условий обработки

5.3. Процессы самоорганизации в магнитной структуре пленок и роль дефектов

Выводы

Актуальность проблемы. Потребности практики обусловливают все более интенсивные исследования структуры и свойств сложных твердых растворов оксидов металлов. Важный класс указанного рода материалов составляют ферримагнетики со структурой граната и шпинели, обладающие полупроводниковыми свойствами, широко применяющиеся в микроэлектронике, магнитооптических приборах, интегральной оптике и технике СВЧ. Во всем мире продолжаются исследования их электронной структуры, кристаллофизических свойств и новых способов получения, расширяются области практического использования, что находит отражение в тематике докладов последних международных конференций. [217-227]

Разработки электронных устройств на новых физических принципах функционирования и повышение степени их интеграции требуют наличия соответствующей магнитополупроводниковой среды с необходимым сочетанием различных свойств (магнитных, электрических, оптических и т.д.). С этой точки зрения представляет практический интерес возможность получения пленок феррогранатов и феррошпинелей с нелинейными электрическими и оптическими характеристиками.

Валентное и спиновое состояние ионов переходных металлов, и прежде всего железа, тесно связанное с отклонениями от стехиометрии по катионному составу и кислороду, определяет электрические параметры, магнитооптическую добротность и другие свойства рассматриваемых материалов, а также, в значительной степени, существование и характеристики дефектности. Наименее изученными остаются дефекты анионной подрешетки (кислородные вакансии, однозарядные ионы). Слабая изученность процессов формирования в оксидных материалах микронеоднородностей, являющихся сложными комплексами точечных дефектов нестехиометрии и характеризующих их ионов переменной валентности, затрудняет решение задач создания новых совершенных монокристаллических материалов.

С другой стороны, исследования отклонений от стехиометрии, дефектности, процессов образования и характеристик неоднородностей различного уровня представляют и теоретический интерес, так как дают богатую информацию о реальном внутреннем состоянии, тонких деталях структуры кристаллов и их взаимосвязями со свойствами.

Несмотря на огромное количество публикаций по электромагнитным и оптическим свойствам оксидных ферримагнетиков, понимание и теоретические трактовки механизмов связи свойств нестехиометрических твердых растворов ферримагитных полупроводников с дефектностью, валентным состоянием ионов и особенностями кристаллической структуры еще далеки от совершенства.

Работа выполнялась частично в рамках проекта «Влияние состояния ионов и электронно-ионного разупорядочения на магнитную микроструктуру и нелинейные электрические свойства нестехиометрических оксидных твердых растворов» (2002-2003) по научной программе «Университеты России» (направление 06 «Фундаментальные исследования новых материалов»).

Цель и задачи работы. Целью настоящей работы явилось установление взаимосвязи состояния ионов переходных металлов и кислорода с характеристиками дефектности, электромагнитными и оптическими параметрами нестехиометрических твердых растворов ферримагнитных полупроводников со структурой граната и шпинели. Объектами исследования служили эпитаксиальные пленки двух феррогранатовых систем и железо-никелевого феррита, а также керамические образцы, идентичные по составу образцам плёнок. Для достижения указанной цели, с учетом проведенного анализа состояние проблемы, в работе решались следующие основные задачи: исследование кристаллофизических, электрических, магнитных и оптических параметров твердых ферритообразующих растворов с неизовалентным замещением катионов в зависимости от состава, условий синтеза и обработки в окислительно-восстановительных средах; установление связи характеристик структуры и дефектности твердых растворов феррогранатов с электронно-ионным разупорядочением, отклонениями от стехиометрии в катионной и анионной подсистемах; изучение фотоиндуцированных эффектов в явлениях проводимости; изучение последовательности смены состояний катионной и анионной подрешеток при изменении содержания иновалентной примеси и кислорода; разработка способа определения характеристик однозарядных ионов кислорода; анализ влияния состояния ионов переходных металлов на электрические и магнитные свойства керамических образцов и эпитаксиальных пленок; оценка характеристик катионных и анионных вакансий, однозарядных ионов кислорода и их влияния на структурные и электромагнитные параметры сред;

- разработка и обоснование методик определения магнитных характеристик дефектов в феррогранатовых пленках в зависимости от содержания кислорода.

Научная новизна. Получены систематизированные данные о взаимосвязи электрических, магнитных и оптических явлений в твердых растворах оксидных ферримагнитных полупроводников с отклонениями от стехиометрии как в катионной, так и в анионной подрешетках с учетом множественности состояний ионов переходных металлов, кислорода и типов дефектов нестехиометрии.

Впервые экспериментально доказано существование в гранатообразующих твердых растворах критических значений концентрации ионов иновалентной примеси и кислорода, при которых происходит смена механизма зарядовой компенсации и изменения характера поведения электрических и магнитных свойств твердых растворов. При малых концентрациях двухвалентной примеси (до 0,20-0,25 ат.% Са2+) образуются ионы Ре4+, при промежуточной концентрации (0,25-0,35 ат.% Са2+) однозарядные ионы кислорода О", далее (0,35-0,46 ат.% Са2+)- возникают анионные вакансии.

Разработан способ определения радиуса однозарядных ионов кислорода и их вклада в параметры кристаллической решетки.

Получены формулы для распределения редкоземельных ионов по додекаэдрическим и октаэдрическим позициям, а двухвалентных ионов железа - по окта- и тетрапозициям. Найден радиус однозарядных ионов кислорода, катионных вакансий в окта- и тетраэдрической подрешетках, установлен их вклад в структурные и электромагнитные свойства. Предложен способ прогнозирования периода кристаллической решетки и намагниченности насыщения феррогранатов с учетом однозарядных ионов кислорода и неизовалентных замещений в анионной подрешетке.

Дано объяснение закономерностей изменения электрических свойств феррогранатов в зависимости от состава с учетом возможности возникновения проводимости по анионной подрешетке.

Установлены зависимости фотоиндуцированных эффектов в явлениях проводимости от концентрации иновалентной примеси.

Впервые изучены механизмы взаимодействия оксидных ферримагнитных полупроводников с жидкими окислительно-восстановительными средами, в результате дано обоснование способов управления содержанием кислорода в тонких пленках указанных материалов и создания локальных микронеоднородностей.

Разработана методика определения магнитных характеристик дефектов в феррогранатовых пленках путем их зондирования цилиндрическими доменами (ЦМД) с учетом эллиптической деформации последних, измерены магнитные моменты дефектов.

Установлены новые закономерности изменения характеристик дефектности феррогранатовых пленок в зависимости от концентрации иновалентной примеси и содержания кислорода.

Практическая ценность. Установленные закономерности позволяют прогнозировать влияние дефектности и отклонений от стехиометрии на формирование электрических, магнитных и оптических свойств феррогранатов и феррошпинелей, что может быть использовано для управления технологическими процессами синтеза новых материалов.

Полученные значения радиусов однозарядных ионов кислорода и катионных вакансий, вкладов вакансий и замещений в анионной подрешетке в период кристаллической решетки могут служить табличными данными при расчетах структурных характеристик твердых гранатообразующих растворов.

Выполненные методические разработки расширяют исследовательский арсенал и могут быть рекомендованы для применения в производстве материалов магнито-полупроводниковой электроники.

Основные положения о существовании в гранатообразующих твердых растворах структурного гистерезиса, критических значений концентрации ионов иновалентной примеси кислорода, при которых происходит смена механизмов зарядовой компенсации и изменение характера зависимости электромагнитных свойств, методика определения магнитных параметров дефектов, способ расчета периода кристаллической решетки и намагниченности насыщения феррогранатов в зависимости от концентрации однозарядных ионов кислорода и неизовалентного замещения в анионной подрешетке нашли применение в программах учебных курсов «Магнитные полупроводники», «Нелинейные электрические свойства материалов», «Структура магнитных материалов», а также в тематике бакалаврских работ и магистерских диссертаций студентов, обучающихся по направлениям «Материаловедение и технология новых материалов» и «Физико-математическое образование».

Результаты диссертационного исследования внедрены в Астраханском научно-исследовательском и технологическом институте вычислительных устройств и в Научно-производственном предприятии «Карат» (г.Львов, Украина), имеются акты внедрения.

В результате выполнения работы созданы 3 объекта интеллектуальной собственности, зарегистрированные в Депозитарии ноу-хау МИСиС (№95-034-2005 ОИС, №96-0342005 ОИС, №97-034-2005 ОИС от И февраля 2005г.).

На защиту выносятся:

- комплекс результатов исследования взаимосвязи электрических, магнитных и оптических явлений в твердых растворах феррогранатов с отклонениями от стехиометрии в катионной и анионной подрешетках;

- результаты определения валентного состояния ионов железа и кислорода в феррогранатовых твердых растворах в зависимости от концентрации иновалентной примеси;

- связь характеристик структуры и дефектности твердых растворов феррогранатов с электронно-ионным разупорядочением, отклонениями от стехиометрии в катионной и анионной подсистемах;

- результаты исследований фотоиндуцированных эффектов в явлениях проводимости;

- последовательность смены механизмов зарядовой компенсации при изменении содержания иновалентной примеси и кислорода;

- интерпретация влияния состояния ионов на электрические и магнитные характеристики феррогранатов;

- установленные значения радиусов катионных и анионных вакансий, однозарядных ионов кислорода и представления об их влиянии на структурные и электромагнитные параметры сред;

- методики определения магнитных характеристик дефектов в феррогранатовых пленках и регулирования в них содержания кислорода;

- температурные зависимости содержания редкоземельных ионов в октаэдрической подрешетке и двухвалентных ионов железа в тетраэдрической подрешетке;

- способ прогнозирования периода кристаллической решетки и намагниченности насыщения феррогранатов с учетом однозарядных ионов кислорода и неизовалентных замещений в анионной подрешетке.

Апробация работы и публикации. Материалы диссертации были представлены и обсуждены на 13-й , 15-й, 17-й и 19-й международных школах-семинарах «Новые магнитные материалы микроэлектроники» (Астрахань, 1992г.; Москва, 1996г; Москва, 2000г.; Москва, 2004г.), на Шестом

Всероссийском совещании вузов по физике магнитных материалов (Иркутск, 1992г.), Всероссийской научно-технической школе «Запоминающие устройства ЭВМ и информационных систем» (Астрахань, 1993г.), The 6th Joint МММ—INTERMAG Conference (Albuquerque, USA, 1994), Всероссийской научно-практической конференции «Оксиды. Физико-химические свойства и технологии» (Екатеринбург, t Ь

1995 и 1998гг.), The 40 Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials (Philadelphia, USA, 1995), 4-й и 5-й международных конференциях «Нелинейные процессы и проблемы самоорганизации в современном материаловедении» (Астрахань, 2002г.; Воронеж, 2004г. ); Euro-Asian Symposium «Trends in Magnetism» (Ekaterinburg, Russia, 2001), Joint European Magnetic Symposia EMMA-MRM (Grenoble, France, 2001); 16th Conference «Soft Magnetic Materials» (Düsseldorf, Germany, 2003); Russian-Japanese seminar «Material research and " metallurgy. Advanced technologies and equipment» (Moscow, 2005).

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка цитированной литературы. Работа содержит 280 страницы, включая 84 рисунка, 11 таблиц, список литературы на 31 странице, содержащий 228 названий, приложения на 29 страницах.

Эти выводы подтверждаются также соответствием экспериментальных значений периода кристаллической решетки расчетным, полученным в предположении, что при концентрации кальция 0,05 и 0,17 ат.% образуются ионы Ре4+ при промежуточных концентрациях (0,26 и 0,35 ат.%) возникают однозарядные ионы кислорода, а далее (0,42-0,46 ат.%) появляются анионные вакансии. Расчет осуществлялся с использованием формулы Петрова, найденных вкладов кислородных вакансий и однозарядных ионов кислорода в изменении периода решетки (раздел 3.4).

Сопоставление расчетных данных с экспериментальными приведено на рис. 4.4.1.

1,2400 -1,2395 1,2390 1,2385 -со

1,2380 1,2375 -1,2370 0 Г

1— 0,1

•

• ▲

• ■ \ " / / ♦

- А

0,2 0,3 0,4

Концентрация Са, ат. %

0,5

Рисунок 4.4.1 - Зависимость параметра кристаллической решетки пленок от концентрации Са. * - эксперимент, • - расчет, без учета зарядовой компенсации; ■ - расчет с учетом , ▲ - расчет с учетом однозарядных ионов кислорода О', ♦ - расчет с учетом кислородных вакансий.

Исходя из всего комплекса полученных выше результатов и с использованием литературных данных, можно предложить приближенную схему энергетических уровней для изученных феррогранатовых твердых растворов с различным содержанием двухвалентной примеси (рис. 4.4.2).

Зона проводимости

48, 3<Зб) 1 эВ

0,4-0,5 эВ

Са2++0~ ~.~А:

0,3-0,35 эВ

Бе2+ 2Са2++0^~

0,4-0,5 эВ

Ек

Са2++Ре4+

Бе3+(Зс15)

Валентная 2р-зона

Рисунок 4.4.2 - Схема энергетических уровней.

Строго говоря, полученные данные не отрицают возможность сосуществования различных механизмов зарядовой компенсации и проводимости, а свидетельствует о включении новых механизмов по мере изменения концентрации кальция и преобладании одного из них.

КОРРЕЛЯЦИИ МАГНИТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ФЕРРОГРАНАТОВ С СОСТОЯНИЕМ ИОНОВ И

ДЕФЕКТНОСТЬЮ

5.1. Интегральные магнитные характеристики и доменные структуры эпитаксиальных пленок с различной концентрацией иновалентной примеси

Для установления взаимосвязи магнитных свойств феррогранатов и состояния ионов, интегральные магнитные характеристики пленок определялись с помощью измерения и использования в расчетах параметров доменных структур, а также ферромагнитного резонанса. При этом анализировалась зависимость магнитных характеристик от состава пленок, а также некоторые новые особенности поведения доменных границ под действием магнитных полей и при их взаимодействии с дефектами.

Намагниченность насыщения Мз вычислялась по результатам измерений периода полосовой доменной структуры, поля коллапса, точки Кюри и паспортным данным о толщине пленок из системы уравнений, приведенной в разделе 2.2.9. Результаты представлены в табл. 5.1 в сопоставлении со значениями Мб, определенными методом ФМР ([161], см. также разд. 2.2.8).

Как следует из представленных результатов, значения намагниченности, измеренные различными методами, различаются не более чем на 10-15%, что не превышает

1. Рандошкин В.В., Червоненкис А.Я. Прикладнаямагнитоонтика. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 320с.

2. Рандошкин В.В., Червоненкис А.Я. Зарядовая компенсация и электромагнитные свойстваферрогранатов // ЖТФ. - 1985. - Т.55. - Вып.7. - с.1382-1386.

3. М. Pardavi-Horvath. Defects and their avoidance in LPE of garnets // Progr. of Crystal Growth Charact. - 1982. - V.5.- P.175-220.

4. Басе Ф.Г., Бочков B.C., Гуревич Ю.Г.. Электроны и фононы в ограниченных полупроводниках. - М.: Наука,1984, - 216с.

5. Карпасюк В.К., Щепеткин А.А. Взаимосвязь магнитных свойств и структуры объемных микродефектов феррит-гранатовых пленок // 13-я школа-семинар «Новыемагнитные материалы микроэлектроники». Тезисыдокладов. 4 .1 . - Астрахань, 1992. - с.146-147.

6. Левин Б.Е., Третьяков Ю.Д., Летюк Л.М.. Физико- химические основы получения, свойства и применениеферритов. - М.: Металлургия, 1979. - 472с.

7. Гончаров О.Ю. Кристаллографическое упорядочение и дефекты в редкоземельных алюмо-, галло- иферрогранатах // Автореф. дис. канд. хим. наук. -Екатеринбург: УрГУ, 1997.- 23с.219

8. Туров Е.А. Физические свойства магнитоупорядоченных кристаллов. - М.: Наука, 1963. - 193с.

9. Белов К.П. Ферриты в сильных магнитных полях. - М.: Наука, 1972. - 112с.

10. V.K.Karpasyuk, M.F.Bulatov. Domain walls interactions with attractive and repulsive defects in the garnet films //IEEE Trans, on Magnetics. - 1994. - V.30.- N6. - P.4344-4346.

11. Нреображенский A.A. Теория магнетизма, магнитные материалы и элементы. - М.: Высшая школа, 1972. -126с.

12. Кащеев В.Н. Ферромагнетизм при высоких температурах. - Рига: Зинатне, 1972.- 272с.

13. Хачатурян А.Г. Теория фазовых нревращений и структура твердых растворов. - М.: Наука, 1974. - 384с.

14. Крупичка Физика ферритов и родственных им магнитных окислов. - М.: Мир, 1976. - Т.1. - 353 с. -Т.2. - 504 с.

15. Ксендзов Я.М., Котельникова A.M., Думова В.Е. Электрические свойства литиевого феррита и литиевогоферрита, легированного марганцем // Изв. АН СССР.Сер. физ. - 1971. - Т.35. - №6. - с.1143-1148.

16. T.E.Whall, K.K.Yeung, Y.G.Proykova, V.A.M.Brabers. The electrical conductivity and thermoelectric power of mickel220ferrous ferrite // Phil. Mag. B. - 1984. - V.50. - N.6. -P.689-707.

17. Самохвалов A.A., Рустамов A.Г. Электрические свойства ферритов-шпинелей с переменнымсодержанием двухвалентных ионов железа // ФТТ. -1965. - Т.7. - №4. - с.1198-1207.

18. Исмаилов А., Давыдов А.Б., Самохвалов А.А. Электропроводность ферритов в сильных электрическихСВЧ полях // ФТТ. - 1968. - Т.10. - ^211. - с.3164-3168.

19. Белов К.П. Электронные процессы в ферритах. - М.: МГУ, 1996. - 104 с.

20. Tucciarone А. and DeGasperis P. Electrical properties of iron garnet films // Thin Solid Films. - 1984. - V.I 14. -№1/2. - P.109-134.

21. Nassau K. A model for the Fe^^-Fe'*'^ equilibrium in flux- grown yittrium iron garnet // J. Cryst. Growth. - 1968. -V.2. - P.215-221

22. Antonini В., Blank S.L., Lagomarsino S., Paoletti A., Paroli P., Tucciarone A. Stability and site occupancy ofFe'*'" in Ga-doped YIG films // IEEE Trans, on Magnetics. -1981. - V.MAG-17. - No6. - P.3220-3222.

23. Gyorgy E.M., LeCraw R.C., Luther L.C.. Rapid diffusion in garnets doped with Si, Ge, or Ca. //J.Appl. Phys.-1982.-V.53->ro3.-Pt.2.-P.2492-2494.221

24. Antonini В., Blank S.L., Lagomarsino S., Paoletti A., Paroli P., Tucciarone A. Multiple type of Fe'*"*^ centers inGa-doped YIG films // J. Appl. Phys.- 1982. - V.53 - No3.- Pt.2. - P.2495-2497.

25. W.H.deRoode, C.A.P.W.Van de Pavert. Annealing effects and charge compensation mechanism in calcium-dopedYsFesOn films // J. Appl. Phys. - 1984. - V.55. - No8. -P.3115-3124.

26. B. Antonini, S. L. Blank, S. Lagomarsino e. a. Oxidizing effects of high temperature annealing in reducing atmospherein Ca-doped YIG film / // J. Magn. And Magn. Mater. 1980.Vol. 20. P. 216-219.

27. Larsen P., Robertson J. Electrical and optical properties of thin films of Pb^^ and Si"^ ^ doped YIG produced by liquidphase epitaxy // J.Appl. Phys. 1974. Vol. 45, N 7. P. 2867-2873.

28. Духовская E, Л., Саксонов Ю. Г. // Кристаллография. 1977. Т. 22. Вып. 5. 1092-1095.

29. Воробьев Ю.П., Новиков А.В., Фетисов В.Б.. Дефекты гранатов-германатов, содержащих катионы 3d-элементов и ЗА подгруппы // Ж. иеорганической химии.- 1993. -Т.38. -№7. - 1153-1156.

30. Воробьев Ю. П., Меиъ А. Н. Расчет и прогнозирование свойств оксидов. - М.: Наука, 1983. - 200с.222

31. R.Hergt. Defect generation in LPE garnet films during annealing // Kristall und Technik. - 1980. - V.15. - N06. -P.673-682.

32. Левин Б. E., Летюк Л. М. Физико-химические основы получения, свойства и применение ферритов. - М.:Металлургия, 1979. - 300с.

33. E.M.Gyorgy, R.C.LeCraw, S.L.Blank, R.D.Pierce, D.W.Johnson. Dependence of oxygen in epitaxial YIGiCaon defect concentration // J. Appl. Phys - 1981. V.49. -No3. - P.1885-1887.

34. L.C.Hsia, P.E.Wigen, P.DeGasperis, C.Borghese. Enhancement of uniaxial anisotropy constant byintroducing oxygen vacancies in Ga-doped YIG // J. Appl.Phys.- 1981. -,V.53 - No3. - P.2261-2263.

35. Карпасюк В. К., Булатов М. Ф. // ФТТ. 1999. Т. 41. Вын. 11. с.2016-2019.

36. Петров Ю. А. Исследование кристаллохимических и магнитных свойств замещенных железо-иттиевыхгранатов: Автореф. дис. канд. хим. наук. - Свердловск:ИМЕТ УНЦ АН СССР, 1984. - 23с.

37. Нонков А. Ю. Исследование физико-химических свойств многокомпонентных гранатов: Автореф. дис. канд. хим.наук. - Свердловск: ИМЕТ УНЦ АН СССР, 1984. - 21с.

38. Воробьев Ю.П. Фазовые превращения, нестехиометричность, кристаллографическое и223магнитное упорядочение в ферритовых оксидныхкоординационных кристаллах: Дис. ... д. хим. наук. Л.Ин-т химии силикатов АН СССР, 1980, с. 357.

41. Y.J.Song, R.E.Bornfreund, G.B.Turpin, P.E.Wigen. Effects of oxygen vacancies on magnetic properties of Ca-substituted yttrium iron garnet // J. Appl. Phys. - 1994. -V.75. - NolO. - P.5740-5748.

42. Борнманн С , Гернерт Н., Боков В.А., Быстров М.В., Яценко В.А. Исследование влияния условий роста намагнитные свойства эпитаксиальных пленок состава{Y,Sm,Ca):i{Fe,Ge)^OQ II ФТТ. - 1979. - Т.21. - J^ol2. -С.3687-3694.

43. М.Н.Randies. Liquid phase epitaxial growth of magnetic garnets // J. Cryst. Growth, properties, and applications. -Berlin-Heidelberg: Springer-Verlag, 1978. - P.71-96.224

44. S.Lagomarsino, A.Tucciarone. Structural properties of magnetic garnet films // Thin Solid Films. - 1984. - V.I 14.- N.1-2. - P.45-67.

45. Балбашов A.M., Червоненкис A.Я. Магнитные материалы для микроэлектроники. - М.: Энергия, 1979. -216с.

46. Х.Ван Бюрен. Дефекты в кристаллах. - М.: ИЛ, 1962. - 584с.

47. Чернов А.А., Гиваргизов Е.И., Багдасаров Х.С., Демьянец Л.Н., Кузнецов В.А., Лобачев А.Н.Образование кристаллов // Современнаякристаллография. ТЗ. - М.: Наука, 1980. - 408с.

48. Avgin, D.L. Huber. Exchange stiffness of Ca-doped YIG /I J.Appl.Phys.-1994.- V.75.- №10.- P. 5517-5519.

49. Булатов М.Ф., Карнасюк В.К., Лянин А.А., Булатова А.Н. Влияние ионов марганца и калия на свойстваферрогранатовых нленок после обработки растворамиКМпО4 // Материалы электронной техники. - М.:МИСиС - 2004, - №4. с.43-46.

50. Кузнецов Г.Ф., Семилетов А.// Микроэлектроника. - 1975. - Т.4. - с.195-212.

51. Хапачев Ю.П., Колпаков А.В., Кузнецов Г.Ф., Кузьмин Р.Н. Дифракция рентгеновских лучей вмонокристаллических пленках переменного состава сквазипериодической структурой // Вестник МГУ. Серия

52. Физика, астрономия. - 1980. - Т.21. - №5. - с.57-63.

53. Пергамент А.Л., Стефанович Г.Б., Чудновский Ф.А. Фазовый переход металл-полупроводник и эффектпереключения в оксидах переходных металлов // ФТТ. -1994. - Т.36. - №10. - с.2988-3001.

54. Шаповалов А.Г. Физико-химические основы синтеза и спекания феррограната иттрия // Авторефератдиссертации на соискание ученой степени кандидатахимических наук.-Свердловск,: Ур ГУ, 1981. - с.22.

55. Ткаченко Е.В., Паздников И.П., Нейман А.Я., Ривкин М.Н., Кропанев А.Ю., Шаповалов А.Г. Условия имеханизм твердофазного синтеза ферритов гадолиния //Журн. неорган, химии, 1977, Т. 22, Вып. 12, 3220-3224.

56. S.H.Yuan, M.Pardavi-Horvath, P.Е.Wigen, P.DeGasperis. The mechanism of the high conduction state in theR3Fe5Oi2 system // J. Appl. Phys. - 1988. - V.63. - N8. -P.3306-3308.

57. Карпасюк В.К., Карташев B.C., Лебедев А.В., Орлов Г.Н., Лимонов П.Я., Щепеткин А.А. Эпитаксиальныепленки феррита с отрицательным дифференциальнымсопротивлением. // Изв. АН СССР. Неорганическиематериалы. - 1987. - Т.23. - № 9. - с.1531-1537.

58. Одынец Л.Л., Пергамент А.Л., Стефанович Г.Б., Чудновский Ф.А. Механиз фазообразования втонкопленочных структурах металл-оксид-металл соксидами переходных металлов // ФТТ. - 1995. - Т.37. -.№7. - с.2215-2218.

59. Коломиец Б.Т., Лебедев Э.А., Цэндин К.Д. Электронно- тепловая природа низкообменного состояния,возникающего при переключении в халькогенидных227стеклообразных полупроводниках // ФТП. - 1981. - Т. 15.- .№2. - с.304.

60. Квасков В.Б. Полупроводниковые приборы с биполярной проводимостью. - М.: Энергоатомиздат,1988. -с.128.

61. M.Pardavi-Horvath, A.Thavendrarajah, P.E.Wigen and P.De Gasperis. Magnetization anomalies and temperatute-dependent hole localization I the Ca^ "*" Fe'^ ^Ga '^^ yittriumiron garmet system // J. Appl. Phys.-1988-V.63.-№8.-P.3107-3109.

62. M.Pardavi-Horvath, P.E.Wigen, and G.Vertesy. Photomagnetism in Ca^ '*^ Fe'^ '*^ -doped yittrium iron garnet //J. Appl. Phys.-1988-V.63.-№8.- P.3110.-3 112.228

63. K.Hisatake, I.Matsubara, K.Maeda, T,Fujihara, Y.Kawai and S.Kimura. A thermally stimulated process in magneticcomplex permeabillities of light illuminated yittriumgarnet with some degress of oxygen vacancy // J. Appl.Phys. 1991 V.69. №8. P .6034-6036.

64. Надеждин M.Д.//Электронный журнал «Исследовано в. России», http://zhurnal.ape.relan.ru/articles/2004/206

65. Палов В.В., Писарев Р.В. Генерация оптических гармоник в эпитаксиальных пленках магнитныхгранатов в облисти края фундаментального поглощения// ФТТ.-2003.- Т.45.- J^o4.- с.630-637.

66. Булатов М. Ф. Микронеоднородности в эпитаксиальных пленках феррогранатов нестехиометрического состава:Дис. канд. физ.-мат. наук. - Астрахань, 1997.- 156

67. Зюзин A.M., Бажанов А.Г. Магнитные свойства атомов и магнитные резонансы // Изд-во Мордовскогоуниверситета. - 2000. - 52 с.229

68. A. Эшенфельдер. Физика и техника цилиндрических магнитных доменов.- М.: Мир, 1983. - 123 с.

69. Раев В.К., Ходенков Г.Е. Цилиндрические магнитные домены в элементах вычислительной техники. - М.:Энергоиздат, 1981. - 217 с.

70. Убизский С Б . Диссертация на соискание ученой степени доктора физико-математических наук. - Львов;:2001.-318 с.

71. K.W.Blazey. Wavelength-modulated spectra of some Fe^^ oxides // J. Appl. Phys.-V.45.-2273 (1974).

72. S.H. Wemple, S.L. Blank, J.A. Seman, W.A. Biolsi. Optical properties of epitaxial iron garnet thin films //Phys. Rev. В 9, 2134 (1974).

73. G.B. Scott, D.E. Lacklison, J.L. Absorption spectra of YsFesOiz (YIG) and YsGasOn'. Fe^"" // Page. Phys. Rev. В10, 971 (1974).

74. Кричевцов Б.Б., Очилов О., Писарев Р.В. Подрешеточная анизотропия магнитного линейногодихроизма иттриевого феррограната Y3Fe5Oi2 // ФТТ. -Т25. - №7. - 1983. - с.2404-2410.

75. Brandle C D . , Blank S.L. Magnetic moments for mixed substituted rare earth iron garnets // IEEE Trans. Magn.-MAG-12.-1976.-№ 1.-P.14-19.

76. Dionne G.F. Molecular-field coefficients of rare-earth iron garnets // J. Appl. Phys. 1976. - V.47. - № 9. P.4220-4229.230

77. Roschmann P., Hansen P. Molecular field coefficients and cation distribution of substituted yttrium iron garnets // J.Appl. Phys. 1981. - V.52. - № 10.-P.6257-6263.

78. G.F. Dionne, G.A. Allen. Spectral origins of giant Faraday rotation and ellipticity in Bi-substituted magnetic garnets// J. Appl. Phys. (1993)-73.-6127.

79. Третьяков Ю.Д. Термодинамика ферритов. - Л.: Химия, 1968. - 304с.S6. Мень А.Н., Воробьев Ю.П., Чуфаров Г.И. Физико-химические свойства нестехиометрических окислов. -Л.: Химия, 1973. - 233с.

80. Варшавский М.Т., Пащенко В.П., Мень А.Н., Сунцов Н.В., Милославский А.Г. Дефектность структуры ифизико-химические свойства феррошнинелей. - М.;Наука, 1988. - 244с.

81. Коллонг Р. Нестехиометрия. М.:Мир, 1974. - 288с.

82. Ария С М . Химия окислов неременного состава: Автореф. дне. д-ра хим. наук. - Л.: ЛГУ, 1964.

83. Чеботин В.Н. Физическая химия твердого тела. - М.: Химия, 1982. - 320с.

84. Чыонг Тхи Хонг. Нсследование структуры нестехиометрической закиси железа методамиэлектронной и рентгеновской дифракции: Автореф. дис.канд. физ.-мат. наук. - Л.: ЛГУ, 1973.231

85. Чуфаров Г.И., Мень А.Н., Щенеткин А.А. Термодинамика и кристаллохимия многокомионентныхмногофазных равновесий. - В кн.: Физическая химияокислов металлов. - М.: Наука, 1981. - 72-82.

86. Мурин А.Н. Химия несовершенных кристаллов. - Л.: ЛГУ, 1975. - 270с.

87. Третьяков Ю.Д., Олейников Н.Н., Граник В.А. Физико- химические основы термической обработки ферритов. -М.: Изд-во МГУ, 1973. - 202с.

88. M.Pardavi-Horvath, A.Cziraki, I.Fellegvari, G.Vertesy G., J.Vandlik, B.Keszei. Origin of coercivity of Ga-Gesubstituted epitaxial YIG crystals // IEEE Trans, onMagnetics. - 1984. - V.20. - N.5. - Pt . l . - P.I 123-1125.

89. Воробьев Ю.П. Разновидности дефектов в оксидных кристаллах // Оксиды. Физико-химические свойства итехнологии. Тезисы докладов Всеросс. конференции. -Екатеринбург, 1995. 5-8 с.

90. Летюк Л.М., Журавлев Г.И. Химия и технология ферритов. - Л.: Химия, 1983. - 256с.

91. Григоренко А.Н., Мишин А., Рудашевский Е.Г. Магнитные микродефекты в «бездефектных» феррит-гранатовых пленках // ФТТ. - 1988. - Т.30. - № 10. -с.2948-2954.

92. P.Chaudhari. Defects in garnets suitable for magnetic bubble domain devices // IEEE Trans, on Magnetics. -1972. - V.MAG-8. - No3. - P.333-338.

93. Лисовский Ф.В. Физика цилиндрических магнитных доменов. - М.: Сов. Радио, 1979. - 192с.

94. Николаев Е.И., Рахманин П.Н., Власов В.Н., Мильман Ю.В. Электронная техника. Сер.6: Материалы. - 1980. -Вып.1. - с.29-35.

95. J.W. Nielsen. Magnetic bubble materials // Annual review of material science. - 1979.- V.9 - P.187-191.

96. A.H. Bobeck, E.G. Spencen, L.G. Van Uitent, S. Abrahams, R.L. Brans, W.H. Grodkiewicz, R.C. Sharewood, R.H.Shmitt, D.H. Smith, W.M. Walters. Uniaxial magneticgarnets for domain wall «bubble» devices // Appl. Phys.-1.ett., 1970.-V.17 - P.131-134.

97. S. Jida. Magnetostriction constants of rare earth garnets // J. Phys. Soc. Japan, 1967, V.22 - N.5 - P.1201-1209.

98. R.C. Le Graw, R. Wolfe, A.H. Bobeck, R.D. Pience, L.G. Van Uiterd. Radio-frequency determination of new growthincluded anisitropy in garnets for bubble devices // J.Appl. Phys.-1971.-V.42. - N.4. - P.1641-1642.233

99. Н. Callen. Crowth-included anisotropy by professional site ordering in garnet crystals // J. Appl. Phys.-1971.- V.18. -N.7 - P.311-313.

100. Rosencwaing, W.J. Tabor, R.D. Pierce. Pain-Preference and site-preference models for rare-earth ion garnetsexibiting nincubic magnetic anisotropis // Phys. Rev. Lett.- 1971, V.26. -N.4. - P.779-783.

101. E.J. Heilner, W.H. Grodkiewicz. Compositional dependence of cubic and uniaxial apisotropies in somemixed rare-earth garnets // J. Appl. Phys.-1973.-V.44 - N.9- P.4218-4219.

102. Akselhead, H. Callen. Growth-included noncubic anisotropy arising from the tetrahedral sites in garnets // J.Appl. Phys.-1971.-V.19 - P.464-466.

103. E.M. Gyorgy, M.D. Sturge, L.G. Van Uitert. Growth- included apisotropie of some mixed rare-earth iron garnets// J. Appl. Phys.-1973.-V.44 - P.438-446.

104. F.B. Hagedorn, W.J. Tabor., L.G. Van Witert. Growth- included magnetic apisotropy in seven different mixedrare-earth iron garnets // J. Appl. Phys.-1973.-V.44 - N.I -P.432-437.

105. S.L. Blank, J.W. Nielen. Growth of magnetic garnets by liquid phase epitazy // J.Cryst.Growth.1973, V.17 - N.I -P.302-311.234

106. J.W. Nielsen, S.L. Blank, D.H. Smith // Vella-Coleino G.P., Hagedorn F.B., Barns R.L., Biolse W.A. Three garnetcomposition for bubble domain memories // J.Electron.Mat.- 1974, V.3 - N.3.- P.693-707.

107. Котельникова A.M. Исследование механизма электронроводности монокристаллов ферритов //Автореферат диссертации на соискание ученой степеникандидата химических наук. - Свердловск: УрГУ, 1978.-21с.

108. Инденбом В.Л. Строение реальных кристаллов. -В сб.: Современная кристаллография. Т.2. Структуракристаллов. - М.: Наука, 1979. - 297-341.

109. Стоунхэм A.M. Теория дефектов в твердых телах. - М.: Мир, 1978. - Т.1. - 572с. - Т.2. - 360с.

110. Барьяхтар В.Г., Леонов И.А., Соболев В.Л., Суслин В.А. Геометрическая классификация линейных магнитныхдефектов в одноосных ферромагнетиках. - Пренринт. -Ин-т теор. физики АН УССР. - 1986. - №86Р. - 33с.

111. Карнасюк В.К., Киселев В.Н., Орлов Г.Н., Щепеткин А.А. Электромагнитные свойства и нестехиометрияферритов с прямоугольной петлей гистерезиса. - М.:Наука, 1985. - 149с.

112. Карнасюк В.К., Ключарев Ю.В., Кралькин В.П., Орлов Г.Н. Некоторые вопросы идентификации и контролядефектов феррит-гранатовых пленок // Вопросы235радиоэлектроники. Серия ЭВТ. - 1983. - Вын.12. - 42-46.

113. T.Suzuki, H.Kawai, H.Umezawa. Bi-substituted iron garnet films for stable Faraday rotation against wavelenghvariation in the 1.55 цш band // Abstracts of the 1997INTERMAG Conf. - New Orleans, USA. - 1997. - EC-11.

114. Вонсовский В. Магнетизм. - М.: Наука, 1971. - 1032с.

115. Тикадзуми. Физика ферромагнетизма. Магнитные характеристики и практические применения. - М.: Мир,1987. - 419с.

116. Кандаурова Г.С. Ведущие центры в ангерном состоянии феррит-гранатовых нленок // Докл. РАН. - 1993. - Т.331.- №4. - 428-430. :

117. Федотова В.В., Гесь А.П., Горбачевская Т.А. Влияние дефектов на образование спиральных доменов^^ // 14-яшкола-семинар «Новые магнитные материалымикроэлектроники». Тез. докладов. Ч.З. - М.: МГУ,1994. - 16-17.

118. Карпасюк В.К. Автореферат на соискание ученой степени доктора физико-математических наук.Москва: МИСиС, 1998. - 49с.

119. Новакова А.А., Киселева Т.Ю. Методы мессбауэровской спектроскопии в физике твердого тела // - М.:Физический факультет МГУ.- 2003. - 41 с.236

120. Рид, Электронно-зондовый микроанализ. - М.: Мир, 1979. - 424с.

121. Гимельфарб Ф.А. Рентгеноснектральный микроанализ слоистых материалов. - М.: Металлургия, 1986. - 152с.

122. Карташев B.C., Гельвих Л . С , Карнасюк В.К., Орлов Г.Н. Программа обработки данных количественногорентгеновского микроанализа многокомпонентныхматериалов // Вонросы радиоэлектроники. Сер. ЭВТ. -1983. - Вып.12. - 76-81.

123. Уманский Я.С., Скаков Ю.А., Иванов А.Н., Расторгуев Л.Н. Кристаллография, рентгенография и электроннаямикроскопия. - М.: Металлургия, 1982. - 632с.

124. D.С.Miller. Defects in garnet substrates and epitaxial magnetic garnet films revealed by phosphoric acid etching// J. Electrochem. Soc. - 1973. V.120. - N.5. - P.678-685.

125. Отраслевой стандарт «Пленки монокристаллические феррит-гранатов для микросборок на цилиндрическихмагнитных доменах. Методы измерения основныхпараметров»: ОСТ 4Г0.070.219-82.

127. Т.О'Делл. Магнитные домены высокой подвижности. - М.: Мир, 1978. - 199с.237

128. Э.Бобек, Э.Делла Торре. Цилиндрические магнитные домены. - М.: Энергия, 1977. - 192с.

129. Бублик В.Т., Ткалич А.К., Щупегин М.Л. Природа центров закренления доменных границ в феррит-гранатовых нленках нестехиометрического состава //Кристаллография -1991 - т. 36 - с. 789-790.

130. Горелик С, Дашевский М.Я. Материаловедение нолупроводников и диэлектриков. Учебник для ВУЗов.М.: МИСИС, 2003, 471.

131. F.B.Hagedorn. Instability of an isolated straight magnetic domain wall // J. Appl. Phys. - 1970. - V.41. - N3. - Pt.2. -P.1161-1162.

132. Зюзин A.M. Влияние магнитной анизотропии и диссипации на ферромагнитный и спин-волновойрезонансы в пленках феррит-гранатов. // Авторефератна соискание ученой степени доктора физико-математических наук. - Нижний Новгород: 1998. - 36с.

133. Dionne G.F., Tumelty P.F. Molecular-field coefficients of Tm3Fe5Oi2 // J. Appl. Phys. 1979. - V.50 - N.12. - P.8257-8264.

134. Хейкер Д.М., Зевин Л.С. Рентгеновская дифрактометрия. - М.: Физматгиз, 1963.- 380с.

135. Hansen Р., Klages -Р., Witter К. Magnetic and magneto- optic properties of praseodymium- and bismuth-substituted238yttrium iron garnet films // J. Appl. Phys. 1986. - V.60. -N.2. P. 721-728.

136. Горобец Ю.И., Косачевский Л.Я., Ильчишин О.В. Движение цилиндрических магнитных доменов вблизиточечного дефекта // ФТТ. - 1978. - Т.20. - М5. - с.1570-1571.

137. Балбашев A.M., Лисовский Ф.В., Раев В.К. и др. Элементы и устройства на цилиндрических магнитныхдоменах. - М.: Радио и связь, 1987. - 488с.

138. Балбашов A.M., Бахтеузов В.Е., Цветкова А.А. и др. Влияние примесей на спектры поглощения пленок Bi-содержащих гранатов // ЖПС. 1981. Т. 34. Вып. 3. 537-539.

139. Gornert Р., Aichele Т., Lorenz А. et al. Liquid phase epitaxy (LPE) grown Bi, Ga, Al substituted iron garnetswith huge Faraday rotation for magneto-optic applications// Phys. Status solidi (a). 2004, V.201 - N.7 - P.1398.

140. Д. Бриггс, M. Сих. Анализ поверхности методом оже- и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. - М.:Мир,- 1987.- 315с.239

141. Жданов Г.С, Илюшин А . С , Никитина С В . Дифракционный и резонансный структурный анализ. М.:Наука. - 1980.

142. Шнинель. B.C. Резонанс гамма-лучей в кристаллах. М.: Наука.-1969.

143. Вертхейм Г. Эффект Мессбауэра. М.: Мир.- 1966.

144. Новакова А.А., Кузьмин Р.Н. Мессбауэровская конверсионная снектроскопия и ее нрименения. М.:МГУ.- 1989.

145. Булатов М.Ф. Диссертация на соискание ученой стенени кандидата физико-математических наук.Екатеринбург: УрГУ, 1998. - 148с.

146. Кошкин Л.И. Физические свойства монокристаллических нленок ферритов-шнинелей // Всб.: «Магнетизм и электроника». Вын.11. — Куйбышев:КГПИ, 1979. - 3-89.

147. Кооу С , Enz и. Experimental and theoretical study of the domain configuration in thin layers of BaFei2Oi9 // Phil.Res. Rept., 1960. Vol. 15, N. 1. P. 7-29.

148. Башкиров Ш.Ш., Либерман A.Б., Парфенов В.В. Влияние оптического излучения на параметры мессбауэровскихспектров полупроводников. Письма в ЖЭТФ.- 1978 - Т.27- № 1 - 295-297.

149. Hansen Р., Krumme J.-P. Magnetic and magneto-optical properties of garnet films // Thin Solid Films, 1984. Vol.114, N. 1-2. P. 69-107.240

150. Ткалич А.К. Влияние точечных дефектов и концентрационных неоднородностей на свойствамонокристаллических пленок магнитных гранатов.Автореферат на соискание ученой степени кандидатафизико-математических наук. - Москва: 1993. - 28с.

151. Larsen Р., Robertson J. Changes in optical absorption in iron garnet films due to impurity incorporation // Appl. Phes.,1976. Vol. 11. P. 259-263.

152. Зюзин A.M., Бажанов A.Г. Магнитные свойства атомов и магнитные резонансы. Изд. Мордовского университета.-2000. 53

153. Грошенко Н.А., Прохоров A.M., Рандошкин В.В. и др. Исследование неоднородности состава висмутсодержащихпленок феррит-гранатов субмикронных толщин / // ФТТ.1985. Т. 27. Вып. 6. 1712-1717.

154. Scott G. В., Page J.L. Pb-valence in iron garnets // J. Appl. Phys. 1977. Vol. 48, N.3. P. 1342-1349.

155. Hibiya Т., Nakayama J. Optical absorption of liquid phase epitaxical garnet films at 1,3 /^wavelength for magneto-optical application // J. Appl. Phys. 1983. Vol. 54, N. 12. P.7110-7113.

156. Логинов H.A., Рандошкин В.В. «Просветление» пленок (Тт Bi)3 (Fe, Ga)5Oi2 с повышенным гиромагнитнымотношением // ЖТФ. 1988. Т. 58. Вып. 4. 11Ъ-111.

157. Агекян Т.А. Основы теории ошибок для астрономов и физиков. - М.: Наука, 1972. - 172 с.

158. Филиппов Б.П., Танкеев А.П. Динамические эффекты в ферромагнетиках с доменной структурой. М.: Паука,1987.241

159. Thiele A.A. The theory of cylindrical magnetic domains // Bell Syst. Techn. J. 1969. Vol. 48, N 10. P. 3287-3385.

160. Аваева И.Г., Лисовский Ф.В., Мансветова Е.Г. и др. Влияние структурной стратификации эпитаксиальныхпленок магнитных гранатов на свойства несквозных ЦМД/// ФТТ. 1979. Т. 21. Вын. 2. 406-415.

161. Червоненкис А.Я., Балбашов A.M. Цветные домены в энитаксиальных нленках Bi-содержащих гранатов // ФТТ.1976. Т. 18. Вып. 4 . 1106-1108.

162. Телеснин Р.В., Балбашов A.M., Мартынов А.Ф. и др. Аномальная магнитная вязкость в эпитаксиальныхпленках ферригранатов / // Письма в ЖТФ. 1981. Т. 7.Вып. 8. 1001-1003.

163. Gilleo М.А. Ferromagnetic insulators: garnets. Ferromagnetic Materials. Vol. 2 North-Holland PublishingCompany, 1980, p.53

164. Радошкин В.В., Сигачев В.Б. О механизме зарождения микродоменов вблизи движущейся доменной стенки //ФТТ. 1986. Т. 28. Вып. 5. 1522-1525.

165. Зюзин A.M., Ваньков В.Н., Радайкин В.В. Определение намагниченности анизотропных магнитных пленок поинтенсивности и ширине линии ФМР // Письма в ЖТФ.1991. Т. 17, вып. 23. с. 65-69.

166. Nagao Y., Тапака F., Imamura N. Dinamic characteristics of TbFeCo magneto-optical disk with CLV method // IEEETransl. Magn. Jap. Vol. TJMJ-1, N 5. P. 644-645. 1985.

167. Червоненкис A.Я., Кубраков П.Ф. Магнитооптическая визуализация и топографирование магнитных полей //Письма в ЖТФ, 1982. Т. 8. Вып. П. 696-699.242

168. Червоненкис А.Я., Кубраков Н.Ф., Кащеев М.В. Магнитооптическая визуализация поля магнитныхголовок // ЖТФ. 1986. Т. 56. Вып. 6. 1215-1218.

169. Червоненкис А.Я., Кубраков Н.Ф., Меркулова Г.Я. и др. Магнитооптическая визуализация распределений полей отпленочных редкоземельных магнитов / // ЖТФ. 1984. Т.

171. Червоненкис А.Я., Чани В.И., Бахтеузов В.Е., Павлова Г. Определение состава Bi-содержащих феррит-гранатов по физическим свойствам / // Изв. АН СССР.Неорганические материалы. 1986. Т. 22. Вып. 9. 1530-1533.

172. Strocka В., Hoist Р., Tolksdorf W. An empirical formula for the calculation of lattice constants of oxide garnets // Phil. J.Res. 1978. Vol. 33. P. 186-202.

173. Tolksdorf W., Tolle HJ. , Klages С P. SIMS analysis of lead and boron in yttrium garnet epilayers // J. Cryst. Growth.1982. Vol. 56. P. 217-218.

174. Рандошкин В.В., Мартынов А.Ф., Михайлов Л.Н. и др. Выявление дефектов материалов-носителей ЦМДдинамическим методом / // Электронная техника. Сер.Материалы. 1983. Вып. 5. С 77-79.

175. Мень А.Н., Богданович М.П., Воробьев А.П. и др. Состав-дефектность - свойство твердых фаз. Методкластерных компонентов. М.: Наука, 1977.

176. Третьяков Ю.Д., Олейников Н.Н., Граник В.А. Физико- химические превращения при термической обработкеферритов. М.: Изд-во МГУ, 1973.243

177. Гортер Е.В. Намагниченность насыщения и кристаллохимия ферромагнитных окислов. - УФН, 1955,т. 57, с. 279-346, 435-483.

178. Смит Я., Вейн X. Ферриты. М.: ИЛ, 1962.

179. Такэи Т. Ферриты. М.: Металлургия, 1964.

180. Смоленский Г.А. и др. Физика магнитных диэлектриков. М.: Наука, 1974.

181. Физика и химия ферритов / Под ред. К.Н. Белова, Ю.Д.Третьякова. М.: МГУ, 1973, с. 25-136.

182. Lovell B.W., Epstein D.J. Dynamic squareness in polycrystalline garnets. - J. Appl. Phys., 1963, vol. 34, N4, p. 1115, 1116.

183. Nesbitt E.A., Geller S., Espinosa C.F., Williams A.J. Square-loop polycrystalline garnets with and withoutmagnetic field heat theatment. 1964, vol. 35, N 10, p.2934-2935.

184. Магакова Ю.Г., Перекалина T.M., Фонтон С. Магнитная анизотропия тулиевого феррита-граната. -Кристаллография, 1972, т. 17, .№ 5, с. 1069, 1070.

185. Балбашов A.M., Червоненкис А.Я. Вопросы получения ЦМД-материалов. - Изв. АН СССР. Неорг. материалы,1974, т. 38, № 11 с.2434-2443.

186. Larsen Р.К., Metselaar R. Defects and electronic properties of yttrium iron garnet (YsFesO^). - J. Solid State Chem.,1975, vol. 12, N У4, p. 253-258.

188. Катаев А.А., Ущаповский Л.В., Ильин А.Г. Электронографическое и рентгенографическоеисследование окислов редкоземельных металлов втонких нленках. - Кристаллография, 1975, т. 20, № 1, с.192-194.

189. Духовская Е.Л., Ерастова А.П., Саксонов Ю.Г. Кислородные параметры некоторых соединений соструктурой граната. - Изв. АН СССР. Неорг. материалы,1973, т. 9, № 5, с. 809-813.

190. Bertaut, F., Forrat, F.: Structure des ferrites ferrimagnetiques des terres rares. Compt. Rend 242, 382(1956)

191. Geller, S., Gilleo, M. A.: The crystal structure and ferrimagnetism of yttrium iron garnet, Y3Fe2(FeO4)3. J.Phys. Chem. Solids 3, 30 (1957)

192. Geller, S.: Crystal chemistry of the garnets. Z. Krist 125,1 (1967)

193. Landolt-Bornstein: Numerical data and functional relationship in science and technology. New Serias HI 12a.Berlin-Heidelberg-New York: Springer 1978

194. Van Hook, H. G.: Phase relations in the system Fe2O3- Fe3O4-YFeO3 in air. J. Am. Ceram. Soc. 44, 208 (1961)

195. Van Hook, H. G.: Phase relations in the ternary system Fe2O3-Fe3O4-YFeO3. J. Am. Ceram. Soc. 45, 162 (1962)

196. Van Hook, H. G.: Phase relations in the garnet region of the system Y2O3-Fe2O3-FeO-Al2O3. J. Am. Ceram. Soc. 46,121 (1963)245

197. Van Hook, H. G.: Phase equilibrium studies in the system iron oxide - Y2O3-Gd2O3. J. Am. Ceram. Soc. 45, 369(1962)

198. Paladino A. E., Maguire, E. A.: Microstructure development in yttrium iron garnet. J. Am. Ceram. Soc. 53,98(1970)

199. Metselaar, R., Huyberts, M. A.: The stoichiometry and defect structure of yttrium iron garnet and the centresactive in the photomagnetic effect. J. Phys. Chem. Solids34, 2257 (1973)

200. Larsen, P. K., Metselaar, R.: Defects and the electronic properties of YsFesO^.// J. Solid State Chemistry 12, 253(1975)

201. Jonker, H. D.: Investigation of the phase diagrams of the system РЬО-В2Оз-Ре2Оз-У2Оз for the growth of singlecrystals of Y3Fe5Oi2. J. Crystal Growth 28, 231 (1975)

202. Tolksdorf, W.: Preparation and imperfections of magnetic materials with garnet structure. Proc. Internat. School ofPhysics «Enrico Fermi». Course LXX (1977) Paoletti, A.(ed.). Amsterdam: North Holland in press

203. Нарфенов В.В. Электронные свойства и мессбауэровские снектры полупроводниковыхсоединений железа и олова. Автореферат на соисканиеученой степени кандидата физико-математических наук.- Казань: 1982. - 18с.

204. РагоИ, Р., Geller, S.: Saturation of Fe^^ ion concentration in single-crystal YIG(Si). J. Appl. Phys. 48, 1364 (1977)

205. Stacy, W. Т., Rooymans, J. M.: A crystal field mechanism for the non cubic magnetic anisotropy in garnet: oxygen246vacancy ordering. Solid state communication 9, 2005(1971)

206. Metselaar, R., Larsen, P.K.: Diffusion of oxygen vacancies in yttrium iron garnet investigated by dynamic conductivitymeasurements. J. Phys. Chem. Solids 37, 599 (1976)

207. Adachi N., Okida Т., Denysenkov V.P., Jalali-Roudsar A., Grishin A.M. Magnetic properties of single crystal filmBi3Fe5Oi2 prepared onto Sm3(Sc,Ga)5Oi2(l 11). Journal ofmagnetism and magnetic materials. Vol. 242-245. 2002.part I. p. 775.

208. Deschanvres J.L., Cenda D. Deposition of Bi-substituted iron garnet magnetooptic thin films by MOCVD. Journal ofmagnetism and magnetic materials. Vol. 242-245. 2002.part I. p. 1172.

209. Памятных Л.А., Кандаурова Г.С, Лысов М.С., Шматов Г.А. Дрейф полосовых магнитных доменов в кристаллахферритов-гранатов. Новые магнитные материалымикроэлектроники. Сборник трудов XIX международнойшколы-семинара. Москва - 2004. с.125.

210. Зюзин A.M., Бажанов А.Г., Калинин А. Температурная зависимость константы обменного взаимодействия впленках (BiSmTm)3(FeGa)5Oi2. Новые магнитныематериалы микроэлектроники. Сборник трудов XIXмеждународной школы-семинара. Москва - 2004. с. 290.248

211. Susamu Т., Shull R.D. Magnetic behavior of yttrium-iron- garnet nanoparticles dispersed in glass composites.-- J.Appl. Phys., 2002, vol. 91, N 10, p. 8468.250