Фізичні властивості плівкових гранульованих сплавів на основі магнітних і благородних металів

Abstract

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико- математичних наук за спеціальністю 01.04.07 – фізика твердого тіла. – Сумський державний університет, Суми, 2015. Дисертацію присвячено комплексному дослідженню структурно-фазового стану, електрофізичних та магніторезистивних властивостей плівкових гранульованих сплавів і твердих розчинів на основі Co або Fe та Ag або Au. У роботі визначені оптимальні умови формування плівкових сплавів і досліджені процеси фазоутворення в них під час відпалювання. Удосконалена методика отримання плівкових зразків методом пошарової конденсації з подальшою термообробкою до температури відпалювання 700–900 К. Досліджені тензорезистивні властивості т. р. з елементами гранульованого стану плівок, осаджених на металеві підкладки. Визначені оптимальні загальні концентрації магнітних компонент (с = 40–60 ат. %) у плівкових зразках, що забезпечують утворення термічно стабільних, із максимальною величиною магнітоопору т. р. з можливим утворенням гранульованого стану Со або Fe. Максимальні значення МО спостерігаються в термовідпалених до Тв = 900 К зразках при поперечній геометрії на основі Со та Ag (Co(5)/Ag(20)/Co(5)/П – МО = 1,5–1,8 %, сСо = 58 ат. %), а при сСо = 70 ат. % МО = 0,4–0,5 %. Цей факт можна пояснити додатковими процесами розсіювання електронів провідності на межах гранул. Установлена кореляція між структурно-фазовим станом та термо-, тензо- і магніторезистивними властивостями плівкових гранульованих сплавів. Запропонована та апробована теоретична напівфеноменологічна модель КТ для плівкових гранульованих сплавів.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико- математических наук по специальности 01.04.07 – физика твердого тела. – Сумский государственный университет, Сумы, 2015. Диссертация посвящена комплексному исследованию структурно- фазового состояния, электрофизических и магниторезистивных свойств пленочных гранулированных сплавов и твердых растворов на основе Co или Fe и Ag или Au. В работе определены оптимальные условия формирования пленочных сплавов. Кроме того, исследованы процессы фазообразования в образцах при термоотжиге. Усовершенствованная методика получения пленочных образцов методом послойной конденсации с последующей термообработкой до температуры отжига 700–900 К дала возможность получать термичностабильные структуры. Так, образцы, полученные одновременной конденсацией, были температурно нестабильны, что проявлялось при отжиге увеличением кристаллитов т. р. и, соответственно, уменьшением величины магнитосопротивления. Исследованы тензорезистивные свойства пленочных образцов, осажденных на металлические подложки, в которых при термоотжиге формируется т. р. с элементами гранулированного состояния. Для этого были использованы металлические подложки с нанесенным специальным шаром диэлектрика «полиимид». В таких образцах наблюдается рост коэффициента тензочувствительности (КТ) примерно в 2 раза относительно однослойной пленки металла. Увеличение КТ можно объяснить образованием в структуре образца гранул Co или Fe. На зависимостях lм от l для пленочной системы Ag(45)/Co(36)/П наблюдается эффект аномального увеличения коэффициента тензочувствительности от деформации. Максимум на зависимости мгновенного КТ соответствует границе перехода упругая / пластическая деформация. Определены оптимальные общие концентрации магнитных компонент (с = 40–60 ат. %) в пленочных образцах, обеспечивающих образование термически стабильных, с максимальной величиной магнитосопротивления (МС) т. р. с возможным образованием гранулированного состояния Со или Fe. Так, максимальные значения МС наблюдаются в термоотоженных до Тот = 900 К образцах при поперечной геометрии на основе Со и Ag (Co(5)/Ag(20)/Co(5)/П – МС = 1,5–1,8 %, сСо = 58 ат. %), а при сСо = 70 ат. % МС = 0,4–0,5 %. Данный факт можно объяснить дополнительными процессами рассеяния электронов проводимости на границе гранул. Таким образом, интерфейсное рассеяние способствует увеличению величины МС. Максимальное значение SB будет наблюдаться в пленочных образцах с максимальным значением МО и минимальным значением поля насыщения. Если говорить о температуре отжига, то при 700 и 900 К чувствительность имеет минимальное значение и существенно возрастает (в 2–3 раза) при Тот = 800 К. Установлена корреляция между структурно-фазовым состоянием, термо-, тензо- и магниторезистивными свойствами пленочных гранулированных сплавов. Определено, что для пленочных структур, в которых при термоотжиге образовался т. р. наблюдается рост ТКС, КТ и МС. Предложена и апробирована теоретическая полуфеноменологическая модель КТ для пленочных гранулированных сплавов. Результаты, рассчитанные по теоретической модели для ТКС с точностью до 12 %, согласуются с экспериментальными.

Thesis for a Doctor of Philosophy degree (Ph. D.) in Physics and Mathematics on speciality 01.04.07 – Solid State Physics. – Sumy State University, Sumy, 2015. The thesis is devoted to comprehensive investigation of phase structural state, electrophysical and magnetoresistive properties of granular alloys and solid solution based on Co or Fe and Ag or Au. This paper contains the study of optimal conditions for formation of the granular alloys that provide the least imperfection of the samples. Phase formation processes in such systems during annealing were investigated. Method for obtaining of the film samples by condensation with subsequent heat treatment to 700–900 K temperature annealing is improved. Tensoresistive properties of the s.s. with elements of the granular state deposited on metallic substrates are investigation. Optimal general concentration of the magnetic components (с = 40–60 at. %) in thin samples that provide thermally stable and the greatest value of magnetoresistance of the s.s. with the possible formation of the granular state of Co or Fe are determined. The correlation between phase structural, thermo-, tenso- and magnetoresistance properties of granular alloys based on Co or Fe and Ag or Au was found. Theoretical semiphenomenological model of strong coefficient of the granular alloys are proposed and tested.