Дисертації
Permanent URI for this collectionhttps://devessuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/106
Browse
3 results
Search Results
Item Фізичні властивості плівкових приладових структур на основі Ru і Cо(Сумський державний університет, 2021) Логвинов, Андрій Миколайович; Логвинов, Андрей Николаевич; Lohvynov, Andrii MykolaiovychДисертаційна робота присвячена комплексному дослідженню фізичних властивостей приладових структур сформованих на основі тонких плівок Ru i Cо та взаємозв’язку особливостей структурно-фазового стану та розмірних ефектів в електрофізичних і магніторезистивних властивостях як одношарових плівок Ru та Со, так і плівкових систем на їх основі, отриманих методами магнетронного та електронно-променевого осадження. Додатково пояснюються фізичні процеси, що виникають при заліковуванні дефектів у одношарових плівках під час термічної обробки при дослідженні їх електрофізичних властивостей. Встановлено, що для отримання однофазних тонких плівок ГЩП-Ru без слідів оксиду однією з необхідних умов є значення товщини зразка d > 10 нм та додаткова послідуюча термічна обробка до 900 К. За даних умов параметри решітки складають a = (0,270 ± 0,001) нм та c = (0,430 ± 0,001) нм і є близькими до табличних значень для Ru у масивному стані. Уперше були проведені дослідження електрофізичних властивостей тонких плівок Ru у широкому інтервалі ефективних товщин та температур та розраховані значення енергії активації заліковування дефектів Em згідно методики Венда. Встановлено, що піки на графіках залежностей спектрів дефектів кристалічної гратки відповідають енергіям заліковування дефектів вакансійного типу. Значення Em лежать у межах (0,4 - 0,9) еВ і є величиною обернено пропорційною товщині зразка d. Показано, що явище протікання процесів термостабілізації у плівках Ru за товщин 10 - 100 нм призводить до незворотнього зменшення величини питомого опору у порівнянні із щойносконденсованими зразками у 1,58-2,22 разів відповідно. Величина питомого опору ρ має порядок 10-7 Ом·м, а температурний коефіцієнт опору β - 10-3 К-1. Уперше на основі експериментальних даних були побудовані розмірні залежності ρ(d) та β(d) для інтегрального ТКО плівок Ru в діапазоні товщин від 10 до 100 нм. У структурах сформованих на основі Ru і Со було встановлено, що розділення двох магнітних шарів Со прошарком Ru викликає появу між ними непрямої антиферомагнітної взаємодії. Особливістю даних структур є те, що за умови послідуючої термічної обробки до 600 К, фіксується перехід до ізотропного характеру МО, який грунтується на реалізації спін-залежного розсіювання електронів провідності. Проведений комплекс досліджень магніторезистивних властивостей спін-клапанних структур сформованих на основі тонких плівок Cо i Ru або ж Со і Cu дозволив створити температурно-стабільні чутливі елементи датчиків магнітних полів, які виконані у вигляді модифікованої структури з використанням мультишару типу [Ru/Cо]n та [Сu/Cо]n замість одного з магнітних шарів. Представлені у роботі моделі можуть слугувати для фіксації зміни величини магнітоопору в діапазоні (0,02-1) % та працювати в інтервалі магнітних полів до 500 мТл.Item Особливості електротранспорту в плівкових нанорозмірних системах на основі феромагнітних сплавів(Сумський державний університет, 2020) Салтиков, Дмитро Ігорович; Салтыков, Дмитрий Игоревич; Saltykov, Dmytro IhorovychДисертаційна робота присвячена встановленню загальних закономірностей впливу температури і розмірних та концентраційних ефектів на електро- та магніторезистивні властивості одношарових плівок FexCo1-x та тришарових плівкових систем FexCo1-x/Cu/FexCo1-x. Встановлено закономірності формування кристалічної структури і фазового складу, поведінки електрофізичних (питомий опір, ТКО), магніторезистивних (анізотропний і гігантський магнітоопір) і їх взаємозв’язку для плівкових сплавів та тришарових систем на їх основі в інтервалі товщин d = 5 – 80 нм і концентрацій CFe = 10 – 90 ат.% у температурному інтервалі 120 – 700 К. Виявлено, що свіжосконденсовані плівкові сплави FeхСо1-х (x > 0,3) мають фазовий склад, що відповідає ОЦК - FeхСо1-х з параметром гратки а = 0,292 – 0,293 нм. При x < 0,3 фазовий склад свіжосконденсованих одношарових плівок відповідає ОЦК - FeхСо1-х-y + ГЩП - Соy з параметром гратки а = 0,291 – 0,294 нм та аСо = 0,250 – 0,253 нм і сСо = 0,410 – 0,413 нм. Після відпалювання за 700 К для плівок з x > 0,3 фіксується ОЦК - FeхСо1-х та при x < 0,3 ОЦК - FeхСо1-х-y + ГЦК - Соy. Фазовий склад свіжосконденсованих тришарових плівок з х < 0,3 відповідає ОЦК - FeхСо1-х-y + ГЦК - Cu + ГЩП - Соy. Для тришарових плівок FeхСо1-х/Cu/FeхСо1-х з x > 0,3 dF = 20 – 40 нм та dN = 5 – 20 нм фазовий склад відповідає евтектиці ОЦК - FeхСо1-х + ГЦК - т.р. Cu(Fe) або т.р. Cu(Co) незалежно від умов термообробки. Після термообробки таких зразків з х < 0,3 за температури 700 К фазовий склад відповідає ОЦК - FeхСо1-х+ ГЦК - Cu(Fe) або т.р Cu(Co). З’ясовано, що плівки сплаву FexСо1-x є гомогенними за товщиною. Вивчено дифузійні процеси у плівкових системах FexCo1-x/Cu/FexCo1-x з dF = 30 – 40 нм та dN = 10 – 20 нм та показано, що у них в цілому зберігається індивідуальність окремих шарів. Термо- та іонно-стимульована дифузія спричиняє дифузію атомів Fe та Co, які є результатом дисоціації молекул FeCo. Встановлено закономірності в польових залежностях анізотропного та ізотропного магнітоопору для одношарових плівкових матеріалів та тришарових структур із різною товщиною магнітних та немагнітних шарів та концентрацією компонент в шарах FeхСо1-х. Експериментально виявлені інтервали концентрацій і товщин шарів, у яких спостерігався анізотропний (позитивний поздовжній і негативний поперечний магнітоопір) та ізотропний (негативний поздовжній і поперечний магнітоопір) характер магнітоопору. Результати експериментальних досліджень впливу відпалювання на величину ізотропного магнітоопору та вид магніторезистивних петель показують, що характер поведінки МО і його величина в загальному випадку визначаються як товщиною феромагнітних і немагнітних шарів, так і концентрацією компонент у шарах. Експериментально показано, що при dF = 25 – 40 нм та dN = 3 – 20 нм в усіх досліджуваних свіжосконденсованих тришарових системах спостерігається ізотропний характер магнітоопору, обумовлений спін-залежним розсіюванням електронів провідності. Максимальне значення ізотропного МО в 1 % при кімнатній температурі для невідпалених плівок спостерігається для системи Fe0,1Co0,9/Cu/Fe0,1Co0,9 при однакових товщинах магнітних шарів і товщині прошарку 3 нм. При термомагнітному поетапному відпалюванні (через проміжні температури 400, 500 К) для всіх систем за виключенням зразків з утворенням гранульованого стану спостерігається перехід від ізотропного до анізотропного характеру магнітоопору. Для структур з концентрацією СFe = 10 – 20 ат. % та відносно тонкими шарами (dF = 10 – 20 нм, dN = 5 – 15 нм) спостерігається анізотропний характер магнітоопору в вихідному стані. Відпалювання за температури 550 К призводить до появи ізотропного магнітоопору, що обумовлено формуванням гранульованого сплаву на основі Cu та атомів Со. Термообробка зразків незалежно від вмісту компонент та з dF = 20 – 30 нм, dN = 5 – 15 нм при температурі 400, 550 К стимулює збільшення ізотропного МО до 3,5 % при кімнатній температурі. Зниження температури вимірювання від кімнатної до 120 К приводить до збільшення амплітуди ізотропного магнітоопору в 1,2 – 1,5 рази. Отримані експериментальні результати свідчать про досить велику температурну стабільність властивостей плівкових структур на основі сплаву FexСо1-x та Cu, що дозволяє рекомендувати при виготовленні магніторезистивних елементів, як один з етапів технологічного процесу, термостабілізаційне відпалювання у вакуумі за температури 550 або 700 К безпосередньо після осадження плівок. Показано, що на температурних залежностях питомого опору тришарових плівок незалежно від концентрації компонент фіксуються три характерні ділянки, на яких реалізується розсіювання електронів на дефектах кристалічної будови, межах зерен та інтерфейсах. Експериментально та теоретично показано, що із ростом товщини плівкового сплаву FexСо1-x та товщини прошарку у тришарових системах (dF = 30 нм) значення ТКО зростає. Експериментальні та розрахункові дані співпадають з точністю до 20%. Вивчені фізичні прoцеси в плівкoвих матеріалах із тoчки зoру їх мoжливoгo застoсування як чутливих елементів з високою температурною та часовою стабільністю багатoфункціoнальних сенсoрних та інфoрмаційних приладів різнoгo призначення.Item Електромеханічні властивості плівкових матеріалів на основі магнітних металів(Сумський державний університет, 2018) Тищенко, Костянтин Володимирович; Тищенко, Константин Владимирович; Tyshchenko, Kostiantyn VolodymyrovychДисертацію присвячено комплексному дослідженю електромеханічних властивостей дво- і тришарових металевих плівок і плівкових сплавів на основі Fe і Pt, Gd або Ni та поясненню фізичних ефектів, які виникають у плівках в області пружної, квазіпружної і пластичної деформації. Встановлено взаємозв’язок між структурно-фазовим станом досліджуваних плівок і їх елекромеханічними властивостями. Показано, що зменшення розмірів зерен призводить до зменшення значення межі переходу від пружної до пластичної деформації. Уперше встановлені закономірності появи нелінійних ефектів у електромеханічних властивостях тонких плівок, запропоновано модель, яка описує реалізацію таких ефектів у тонких плівках. Запропоновано пояснення реалізації аномально малих значень коефіцієнта γl у тонких плівках, внаслідок двох фізичних механізмів: зміни коефіцієнта Пуассона, викликаної зміною температури Дебая при їх деформації; зменшення ефективної товщини плівок внаслідок дифузії поверхневих атомів на межі зерен.