Crystalline Structure and Physical Properties of High-Entropy Film Alloys

Abstract

Представлені результати дослідження фазового складу, електрофізичних (опір, температурний коефіцієнт опору), магніторезистивних (гігантський магнітоопір) та магнітних (намагніченість) властивостей тонких високоентропійних плівкових (до 100 нм) сплавів на основі Al, Cu, Ni, Fe та Co. Встановлено, що після формування зразків методом пошарової конденсації на дифракційній картині фіксуються лінії від двох фаз з ГЦК-решіткою та сліди ОЦК-фази. Після гомогенізації шляхом термічного відпалювання зразків залишається одна ГЦК-фаза т.р. HEA (а = 0,360-0,365 нм) і сліди ОЦК-фази (швидше за все, s.s. α-Fe(Cr)), тобто плівки стають фактично однофазними. Отримано, що залежність магнітоопору від індукції має ознаки ГМО з амплітудою 0,15-0,20 %. Величини питомого опору і термічного коефіцієнту опору мають відносно великі значення ρ ~ 10 – 7 Oм.м і β ~ 10 – 3 К – 1. У рамках моделей розмірного ефекту в термічному коефіцієнті опору розрахована величина середньої довжини вільного пробігу електронів (λ = 73-85 нм). Представлені польові і температурні залежності намагніченості в інтервалах індукції магнітного поля В = 0-5 Т (Т = 2 і 300К) при польовому охолодженні (FC) і охолоджені без дії магнітного поля (ZFC) в інтервалі температур 2-400 К.

The results of the study of phase composition, electrophysical (resistivity, thermal coefficient of resistance), magnetoresistivity (giant magnetoresistance) and magnetic (magnetization) properties of thin films (up to 100 nm) of high-entropy alloys based on Al, Cu, Ni, Fe and Co are presented. It was established that after the formation of samples by layered deposition on diffraction pattern, lines from two phases with a fcc lattice and traces of the bcc phase are fixed. After homogenization by thermal annealing of the samples, there remains one fcc phase s.s. HEA (а = 0.360-0.365 nm) and traces of the bcc phase (most likely s.s. α-Fe(Cr)), that is, in fact, single-phase. It was received that the dependence of the magnetoresistance versus induction has all the features of the GMR with amplitude 0.15-0.20 %. Resistivity and thermal coefficient of resistance have relatively large values ρ ~ 10– 7 Ohm.m and β ~ 10– 3 К– 1. Within the size effect models in the temperature coefficient of resistance, the mean free path of electrons (λ = 73-85 nm) is calculated. The field and temperature dependences of the magnetization at the magnetic field induction B = 0-5 T (T = 2 and 300 K) at the conditions field of cooling (FC) and cooling without a magnetic field (ZFC) in the temperatures range from 2 to 400 K are presented.