Введение
Глава 1 Обзор литературы 10
1.1 Эпитаксиальные магнитные наночастицы на основе переходных металлов 10
1.1.1 Свойства объемных кристаллов кобальта и никеля 11
1.1.2 Эпитаксиальный рост кобальта и никеля 12
1.1.3 Слои фторида кальция на подложках кремния 15
1.1.4 Гетерограницы в системах большим рассогласованием параметров решетки -Со (Ni) HaCaF2 19
1.2 Эпитаксиальные пленки фторидов-антиферромагнитетиков 20
1.2.1 Антиферромагнитные фториды переходных металлов группы железа 20
1.2.2 Структурные и магнитные свойства объемных кристаллов и тонких пленок MnF2 21
1.3 Размерные эффекты и эффекты близости 23
1.3.1 Однодоменность и суперпарамагнетизм 23
1.3.2 Эффект магнитной близости 26
1.4 Эффект обменного смещения петли магнитного гистерезиса 31
1.4.1 Однонаправленная анизотропия в системе ферромагнетик-антиферромагнетик 31
1.4.2 Основные теоретические модели 33
1.4.3 Современное состояние проблемы 37
1.4.4 Эффект магнитной близости в гетероструктурах ферромагнетик / антиферромагнетик 38
1.4.5 Практическая значимость эффектов магнитной близости и обменного смещения 40
Глава 2 Методика эксперимента 43
2.1 Технология создания эпитаксиальных магнитоупорядоченных гетероструктур 43
2.1.1 Установка молекулярно-лучевой эпитаксии 43
2.1.2 Кварцевый толщиномер 44
2.1.3 Источники для роста фторидов 45
2.1.4 Диодный источникдля роста металлов 45
2.1.5 Дифракция быстрых электронов 45
2.1.6 Физико-химическая подготока подложек 47
2.2 Методы исследования структурно-морфологических свойств 48
2.2.1 Атомно-силовая микроскопия 48
2.2.2 Сканирующая и просвечивающая электронные микроскопии 50
2.2.3 Рентгеновская дифракция в геометрии скользящего падения 50
2.2.4 Малоугловое рассеяние рентгеновского излучения в геометрии скользящего падения 51
2.2.5 Рентгеновская рефлектометрия 54
2.2.6 Спектроскопия рассеяния ионов средних энергий 55
2.3 Методы исследования магнитных свойств 56
2.3.1 Установка векторной магнитометрии на основе магнитооптического эффекта Керра (МОЭК) 56
2.3.2 Магнитооптическая Керровская микроскопия 58
2.3.3 Рентгеновский магнитный циркулярный дихроизм 59
2.3.4 Рентгеновская резонансная магнитная рефлектометрия 64
2.3.5 Вибрационная магнитометрия 65
Глава 3 Самоорганизованные массивы эпитаксиальных наночастиц кобальта и никеля на фториде кальция з
3.1 Оптимизация технологии роста буферных слоев CaF2 на Si 66
3.2 Процессы формирования эпитаксиальных наночастиц Со на поверхности CaF2 на подложках Si (111)
3.2.1 Влияние температуры подложки и количества нанесенного материала 69
3.2.2 Роль атомных ступеней поверхности CaF2 (111) на процессы зарождения и роста наночастиц 74
3.2.3 Кристаллическая структура эпитаксиальных наночастиц Со 77
3.2.4 Двухстадийная технология роста с использованием низкотемпературного затравочного слоя; механизм коалесценции 81
3.3 Самоупорядоченные массивы эпитаксиальных наночастиц Со с различной ориентацией 3.3.1 Рост Со на поверхности буферного слоя CaF2 с ориентацией (111), (001) и (110) 85
3.3.2 Эпитаксиальные соотношения, анализ картин дифракции быстрых электронов 87
3.3.3 Исследование формы и огранки эпитаксиальных наночастиц 88
3.3.4 Рентгеноструктурный анализ 92
3.4 Самоупорядоченные массивы эпитаксиальных наночастиц Ni с различной ориентацией... 3.4.1 Эпитаксиальные наночастицы Ni на поверхностях буферного слоя CaF2 с ориентацией (111), (001) и (110) 99
3.4.2 Исследование формы и огранки островков методом малоуглового рентгеновского рассеяния 101
3.4.3 Рентгеноструктурный анализ 103
3.5 Основные результаты исследования процессов роста и структуры массивов наночастиц Сои№ 106
Глава 4 Гетероструктуры на основе ферромагнитных кобальта и никеля и антиферромагнитного фторида марганца 108
4.1 Процессы формирования и структура эпитаксиальных слоев фторида марганца 108
4.1.1 Эпитаксиальные слои MnF2 с ориентацией (111) 108
4.1.2 Двухстадийная методика выращивания MnF2 110
4.1.3 Рентгеноструктурный анализ MnF2 (111) 111
4.1.4 Процессы формирования и кристаллическая структура эпитаксиальных слоев MnF2 с ориентацией (100) 114
4.1.5 Процессы эпитаксиального роста слоев MnF2 с ориентацией (110) 120
4.2 Гетероструктуры ферромагнетик/антиферромагнетик 123
4.2.1 Эпитаксиальные гетероструктуры ферромагнетик / антиферромагнетик 123
4.2.2 Гетероструктуры Co/MnF2 (111) 123
4.2.3 Гетероструктуры Co/MnF2 (110) 128
4.2.4 Эпитаксиальные магнитные наночастицы Со на поверхности MnF2 (100) 131
4.2.5 Гетероструктуры Ni/MnF2 134
4.3 Основные результаты исследования процессов роста и структурных свойств, гетероструктур ферромагнетик/антиферромагнетик 136
Глава 5 Магнитные свойства эпитаксиальных гетероструктур на основе фторидов (CaF2; MnF2) и металлов (Со и Ni) 138
5.1 Магнитные свойства массивов эпитаксиальных наночастиц металлов на поверхности
CaF2 на Si 138
5.1.1 Магнитные и магнитооптические свойства массивов наночастиц Со 138 5.1.2 Магнитные свойства массивов эпитаксиальных наночастиц Ni 144
5.2 Магнитные свойства эпитаксиальных гетероструктур
ферромагнетик / антиферромагнетик 145
5.2.1 Магнитные свойства гетероструктур Co/MnF2 (111) 145
5.2.2 Одноосная магнитная анизотропия гетероструктур Co/MnF2 (110) 148
5.2.3 Особенности магнитных свойств гетероструктур Ni/MnF2 155
5.3 Обменное смещение петли гистерезиса и эффект магнитной близости в эпитаксиальных
гетероструктурах ферромагнетик/антиферромагнетик 159
5.3.1 Однонаправленная магнитная анизотропия гетероструктур Со (Ni) / MnF2 159
5.3.2 Эффект магнитной близости в гетероструктурах Co/MnF2, исследование методом рентгеновского циркулярного магнитного дихроизма 166
5.3.3 Эффект магнитной близости в гетероструктурах Ni/MnF2 176
5.3.4 Исследование эффекта близости методом рентгеновской резонансной рефлектометрии 177
5.4 Основные результаты исследования магнитных свойств эпитаксиальных гетероструктур
183
Заключение 186
Благодарности 189
Список работ, опубликованных автором по теме диссертации 190
