Локальный атомный порядок и магниторезистивный эффект в

Вестник БГУ. Сер. 1. 2012. № 2
УДК 539.216.2
Ю.В. КАСЮК, Ю.А. ФЕДОТОВА, И.A. СВИТО, М. МИЛОСАВЛИЕВИЧ (СЕРБИЯ)
ЛОКАЛЬНЫЙ АТОМНЫЙ ПОРЯДОК И МАГНИТОРЕЗИСТИВНЫЙ ЭФФЕКТ В ПЛЕНКАХ
FeCoZr-CaF2, СИНТЕЗИРОВАННЫХ В КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩЕЙ АТМОСФЕРЕ
Structure, phase and magnetic state as well as magnetoresistance of granular nanocomposite films (FeCoZr)х(CaF2)100–х were
studied depending on their composition (х = 16÷75 at. %) and oxygen pressure during synthesis (РО = 0÷9,8 mPa). Investigations
were carried out by means of Mössbauer spectroscopy, transmission electron, atomic force and magnetic force microscopy.
Magnetoresistance was measured in the broad temperature (10÷300 K) and field (0÷80 kOe) range. The influence of metallic
particles oxidation on the magnetoresistive effect was analyzed. The enhancement of low temperature tunneling magnetoresisitivity
was established for composites with partially oxidized granules. The predominant direction of α-FeCo(Zr) nanoparticles magnetic
moments perpendicular to the film surface was revealed for nanocomposites with high FeCoZr concentration (х ~70÷75 aт. %).
Изучение физических свойств гранулированных нанокомпозитов (ГНК), состоящих из наноразмерных металлических частиц (гранул), случайным образом распределенных в диэлектрической матрице,
представляет интерес как ввиду практического использования данных материалов для создания магнитоэлектронных устройств, так и благодаря проявляемым ими принципиально новым свойствам, связанным с протеканием иных физических явлений в наноразмерных материалах по сравнению с массивными образцами. Особое место среди физических характеристик, присущих наноматериалам, занимают
магнитные свойства. Так, экспериментально установлено, что намагниченность (в расчете на один
атом) и магнитная анизотропия наночастиц могут быть заметно выше, чем у массивного материала [1].
Магнитные свойства наночастиц определяются многими факторами, среди которых химический
состав, тип кристаллической решетки, их размер, форма, состояние поверхности и взаимодействие
с окружающей матрицей и соседними гранулами. Таким образом, изменяя морфологию, состав и
строение наночастиц, можно влиять на магнитные характеристики материалов на их основе. Особую
роль в формировании необходимой структуры и свойств ГНК играет выбор материалов диэлектрической
матрицы и металлических частиц, обладающих определенными химическими (состав, сродство
к кислороду, энтальпия связи между различными элементами) и физическими (намагниченность,
коэрцитивная сила, электропроводность, поверхностная энергия) свойствами. Ранее показано [2–5],
что методом ионно-лучевого распыления металлического (FeCoZr, FeCoB, CoNbTa) и диэлектрического
(Al2O3, SiO2, Pb(Zr,Ti)O3 и т. п.) материалов удается синтезировать нанокомпозиты с гранулированной структурой, которые характеризуются наличием практически значимых свойств. Среди них –
повышенный магниторезистивный эффект в результате поверхностного окисления металлических
частиц (FeCoZr-Al2O3 [5]), анизотропия формы частиц (рост в направлении, перпендикулярном плоскости образца) (Co-Al-O [3]), дающие возможность применения данных материалов при разработке
сенсоров магнитного поля и носителей со сверхвысокой плотностью записи информации.
В качестве объекта исследования в данной работе выбраны ГНК пленки FeCoZr-CaF2 с варьируемым
соотношением металлической и диэлектрической фракций для изучения возможности формирования
в этих материалах скоррелированных по направлению магнитных моментов металлических частиц,
56
Физика
перпендикулярных плоскости пленки. Добавление кислорода при синтезе композитов являлось
дополнительным фактором, позволяющим целенаправленно изменять магнитное состояние гранул
и механизмы электротранспорта в образцах.
Методика эксперимента
ГНК пленки (Fe45Co45Zr10)x(СaF2)100–x, 16 ат. % ≤ x ≤ 75 ат. % (h = 0,5÷6 мкм), синтезировались методом ионно-лучевого распыления составных мишеней в атмосферах аргона и аргона с кислородом
(РО = 4,3 и 9,8 мПа) на подложки алюминия и ситалла [6]. Концентрации химических элементов,
входящих в состав композитов, измерялись с помощью электронно-зондового рентгеноспектрального
микроанализатора в составе растрового электронного микроскопа LEO 1455 VP с точностью ~1 ат. %.
Структура пленок исследовалась методом просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) на
микроскопе Philips EM400T (при 120 кВ). Анализ структурно-фазового состояния железосодержащих
гранул в образцах проводился методом ядерной гамма-резонансной (ЯГР) спектроскопии на изотопе
57
Fe в просвечивающей геометрии при комнатной температуре c использованием источника 57Co/Rh
(40 мКи). Обработка спектров осуществлялась с помощью программы MOSMOD [7].
Полевые (Н = 0÷80 кЭ) и температурные (Т = 10÷300 К) зависимости магнитосопротивления (МС)
Δρ/ρ0 нанокомпозитов измерялись стандартным 4-зондовым методом с помощью системы High Field
Measurement System на базе рефрижератора замкнутого цикла Cryogenic Limited.
Изучение топографии поверхности, фазового и магнитного контрастов ГНК проводилось методами
атомно-силовой и магнитосиловой микроскопии (АСМ и МСМ) на атомно-силовом микроскопе
NanoScope III (Veeco Instruments) в динамическом режиме. При получении МСМ изображений
использовался покрытый слоем CoCr магнитный зонд с диаметром закругления 40 нм.
Результаты и их обсуждение
1. Структурно-фазовое и магнитное состояние
Для подтверждения гранулированной наноструктуры пленок и оценки размера металлических
частиц композиты FeCoZr-CaF2 исследовались методом ПЭМ. Изображение образца с х = 39 ат. %
и его электронограмма приведены на рис. 1 б, в. Металлические наночастицы в исследуемом ГНК
обладают близкой к сферической формой и размерами d ~ 1÷6 нм. Они разделены прослойками
диэлектрической матрицы CaF2. Для данного образца характерна малая дисперсия по размерам
(<D> = 3,3 нм, σ = 0,25) и форме наночастиц. Наличие большого числа достаточно узких колец на
электронограмме ГНК пленки от металлических наночастиц α-FeCo(Zr) с ОЦК структурой и матрицы
CaF2 с ГЦК решеткой (см. рис. 1 в) свидетельствует о кристаллическом состоянии металлических
гранул и диэлектрической матрицы.
Рис. 1. ЯГР-спектры (а), изображение ПЭМ (б) и электронограмма (х = 39 ат. %) (в)
ГНК пленок (FeCoZr)x(CaF2 )100–x различных составов, синтезированных в бескислородной атмосфере
57
Вестник БГУ. Сер. 1. 2012. № 2
Локальный атомный порядок и магнитное состояние металлических наночастиц исследовались
методом ЯГР-спектроскопии. Спектры ГНК пленок с составами х = 29÷73 ат. % представлены
на рис. 1 а. Детальное описание обработки спектров и их сверхтонкие параметры приведены в [8].
Аппроксимация спектров образцов с малыми концентрациями FeCoZr (х ~ 29÷39 aт. %) показала, что
данные пленки содержат частицы металлического сплава α-FeCo(Zr) в суперпарамагнитном (СП)
состоянии. СП-состояние наночастиц при комнатной температуре обусловлено их малым размером
(см. рис. 1 б), который существенно меньше критического размера, отделяющего СП-частицы от частиц
в ферромагнитном (ФМ) состоянии (~10 нм для α-Fe [9]). ГНК с высоким вкладом FeCoZr
(х ~ 73 aт. %) содержат ферромагнитно взаимодействующие частицы α-FeCo(Zr). Уширенный синглет, присутствующий в спектрах образцов с промежуточным содержанием FeCoZr (х ~ 39÷44 aт. %),
характеризует металлические наночастицы в переходном при комнатной температуре состоянии
от СП к ФМ. Присутствие в ЯГР-спектре пленки (FeCoZr)39(CaF2)61 магнитно-расщепленного секстета
и уширенного синглета связано с проявлением ферромагнитного взаимодействия между наночастицами через немагнитные прослойки матрицы. Наличие ферромагнитного взаимодействия между
наночастицами в образцах с достаточно низким содержанием FeCoZr (до 29 aт. %) (рис. 2) отличает
нанокомпозиты FeCoZr-CaF2 от пленок FeCoZr-Al2O3 близких составов. Для последних минимальная
концентрация металлической фракции, при которой на спектрах при комнатной температуре наблюдается магнитно-расщепленный секстет, зарегистрирована в области х = 44÷47 ат. % [10]. Таким
образом, увеличение концентрации FeCoZr в неокисленных ГНК пленках приводит к постепенному
увеличению размеров и агломерации частиц α-FeCo(Zr), а также к усилению ферромагнитного взаимодействия между ними.
а
б
Рис. 2. Экспериментальные (точки) и аппроксимированные (сплошная огибающая линия)
ЯГР-спектры нанокомпозитов FeCoZr-CaF2 различных составов, синтезированных в атмосфере аргона и кислорода:
РО = 4,3 мПа (а) и РО = 9,8 мПа (б)
Еще одна отличительная особенность ЯГР-спектров ГНК пленок FeCoZr-CaF2 заключается в наблюдаемом соотношении интенсивностей спектральных линий в секстетах (h3:h2:h1), которое для
образца (FeCoZr)73(CaF2)27 составляет 3:~0,3:1 (см. рис. 1 а) вследствие практически перпендикулярной
к плоскости пленки ориентации магнитных моментов атомов Fe. Оценка угла межу нормалью к плоскости пленки (направлением γ-квантов) и направлением магнитных моментов металлических частиц
θ из соотношения интенсивностей линий К = h2:h1 по формуле θ = arccos [(4–K)/(4+K)]1/2 [11] приводит к значению θ ~ 20° для состава (FeCoZr)73(CaF2)27. Подобная ситуация не является типичной для
пленок, поскольку для них характерно направление магнитных моментов гранул в плоскости образца,
что соответствует соотношению спектральных линий 3:4:1. Данное соотношение также не характерно
для композиционных материалов, полученных неравновесными методами синтеза, в частности
58
Физика
ионно-лучевым распылением. В таком случае в материале, как правило, отсутствует преимущественная ориентация магнитных моментов гранул (h3:h2:h1 = 3:2:1) [7, 11]. Для сравнения, в ГНК пленках
FeCoZr-Al2O3, полученных тем же методом напыления при таких же условиях, изучаемое соотношение
изменялось в диапазоне 3:1÷1,5:1 [12]. Возникновение преимущественного направления магнитных
моментов гранул, перпендикулярного плоскости пленки, вероятно, связано с анизотропией формы
металлических частиц, т. е. с ростом так называемых столбчатых структур [3]. Причины подобной
анизотропии роста нуждаются в детальном изучении, однако, вероятнее всего, они связаны с большой разницей в величине поверхностных энергий FeCoZr и CaF2, играющей значительную роль
в процессах упорядочения частиц при напылении.
Результаты аппроксимации ЯГР-спектров окисленных ГНК пленок FeCoZr-CaF2 приведены на
рис. 2. Наиболее простая спектральная картина характерна для пленок, синтезированных при большем РО (9,8 мПа). Аппроксимация их спектров [8] свидетельствует о присутствии в образцах частиц
железа в окисленном немагнитном (СП) состоянии Fe2+ и Fe3+ независимо от состава пленок. Отсутствие подспектров, относящихся к частицам α-FeCo(Zr) в неокисленном состоянии, свидетельствует
о полном окислении железосодержащих металлических гранул при таком давлении кислорода
(рис. 2 б). Более сложные спектры наблюдаются для нанокомпозитов, синтезированных при
РО = 4,3 мПа (см. рис. 2 а). Это связано с одновременным присутствием в них подспектров, характеризующих неокисленные частицы α-FeCo(Zr) и оксиды Fe(Co) [8]. Наблюдаемое с ростом концентрации FeCoZr в пленках увеличение размера гранул, их агломерация и усиление взаимодействия между
ними характерны как для неокисленных частиц α-FeCo(Zr), так и для формируемых в композите
оксидов (появление магнитно-расщепленного секстета с параметрами, соответствующими оксиду при
х = 72 ат. %). Следует обратить внимание на тот факт, что наблюдаемые в спектре частично окисленного нанокомпозита (FeCoZr)74(CaF2)26 секстеты также обладают соотношением спектральных линий
3:~0,2:1, подобно тому, что наблюдалось для неокисленной пленки соответствующего состава.
Это свидетельствует о наличии анизотропии роста частиц металлического сплава также в частично
окисленных композитах с высоким содержанием FeCoZr.
Влияние давления кислорода на фазовый состав и магнитное состояние ГНК пленок изучалось
также методами АСМ и МСМ. Исследования проводились для образцов с близкими составами
(х = 72 ат. %), напыленными в атмосферах с разным содержанием кислорода. Изображения поверхности,
а также фазовые контрасты соответствующих областей исследуемых пленок приведены на рис. 3.
Практически полное отсутствие фазового контраста для ГНК, полученного в бескислородной среде
(рис. 3 а), вероятно, свидетельствует о существенном преобладании вклада металлической фракции
над матрицей в пленках с таким высоким содержанием FeCoZr. Частичное окисление, согласно
данным ЯГР-спектроскопии, металлических частиц в пленках, полученных при РО = 4,3 мПа
(см. рис. 2 а), отражается в появлении четкого фазового контраста на скане АСМ (рис. 3 б), вероятно,
между агломерациями (субмикронного размера) металлических частиц α-FeCo(Zr) и оксидами.
Детальное рассмотрение фазового контраста данной пленки позволяет обнаружить мелкие нанометровые
вкрапления одной фазы в другую, которые соответствуют отдельным наночастицам α-FeCo(Zr),
окруженным слоем оксидов. Значительное ослабление фазового контраста характерно для ГНК пленки,
полученной при РО = 9,8 мПа (см. рис. 3 в). Подобное является следствием полного окисления
металлической фракции. Слабый фазовый контраст на скане АСМ может регистрироваться вследствие
неоднородного фазового состава формируемых оксидов, что подтверждается результатами
ЯГР-спектроскопии (рис. 2 б, [8]).
Результаты МСМ приведены на рис. 3 (нижний ряд). Наблюдаются существенные различия в размерах областей со скоррелированными магнитными моментами частиц для пленок, полученных в
разных атмосферах. Для неокисленной пленки характерны наиболее крупные магнитные домены
(см. рис. 3 а), тогда как увеличение содержания кислорода в атмосфере синтеза приводит к уменьшению соответствующих областей (рис. 3 б, в). Наиболее сильный магнитный контраст, как и в случае
фазового контраста, наблюдается для ГНК пленки (FeCoZr)72(CaF2)28, синтезированной при
РО = 4,3 мПа (см. рис. 3 б). Вероятно, подобное также обусловлено частичным окислением металлических наночастиц. Наиболее слабый магнитный контраст характерен для полностью окисленной
ГНК пленки (см. рис. 3 в). Следует обратить внимание на тот факт, что наибольшим магнитным
моментом обладает неокисленный нанокомпозит (FeCoZr)72(CaF2)28, а полученный от него магнитный
контраст регистрировался при расположении кантилевера на расстоянии 300 нм от поверхности
59
Вестник БГУ. Сер. 1. 2012. № 2
образца. Запись магнитного контраста на меньшем расстоянии от пленки не представлялась возможной вследствие сильного взаимодействия между зондом и образцом. Два других изображения магнитного контраста для пленок, синтезированных при РО = 4,3 и 9,8 мПа, получены на расстоянии 20 и
50 нм от поверхности композитов соответственно.
а
б
в
Рис. 3. Топография поверхности (верхний ряд), фазовый контраст (средний ряд)
и магнитный контраст (нижний ряд) пленок (FeCoZr)72(CaF2)28, синтезированных в бескислородной (а)
и кислородсодержащих атмосферах с РО = 4,3 мПа (б) и с РО = 9,8 мПа (в)
Таким образом, результаты АСМ и МСМ согласуются с выводами ЯГР-спектроскопии о частичном либо полном окислении ГНК пленок FeCoZ-CaF2, полученных в кислородсодержащей атмосфере
при разном давлении кислорода.
2. Магнитотранспортные свойства
Анализ МС нанокомпозитов FeCoZr-CaF2 различных составов, синтезированных в бескислородной
атмосфере, показал, что в пленках с составами х = 24÷33 ат. % (рис. 4, [8]) преобладает неметаллический
(туннельный) механизм проводимости, о чем свидетельствуют отрицательные значения МС во всем
исследуемом интервале температур. Спин-зависимый характер электротранспорта в данных композитах подтверждает также хорошее совпадение полевых зависимостей магнитосопротивления Δρ/ρ0
и приведенной намагниченности –(M/MS)2, где MS – намагниченность насыщения (см. рис. 4 а) [13].
Следует обратить внимание на немонотонный характер температурной зависимости МС для пленки
(FeCoZr)24(CaF2)76 (рис. 4 б). В области температур 150÷300 К отрицательный магниторезистивный
эффект увеличивается. Данный рост сопровождается постепенным выходом на насыщение полевых
60
Физика
зависимостей Δρ/ρ0 (при Т = 150 К). Подобное обусловлено снижением роли тепловых флуктуаций
магнитных моментов наночастиц с понижением температуры. Дальнейшее уменьшение температуры
позволяет наблюдать обратную тенденцию, связанную с уменьшением эффекта МС. Наряду с этим
регистрируется, однако, монотонное уменьшение поля насыщения зависимостей Δρ/ρ0 (Н) данного
нанокомпозита, которое достигает менее 10 кЭ при Т = 25 К [8]. Образующийся, таким образом, максимум зависимости Δρ/ρ0 (Т) в области Т = 150 К, вероятно, связан с влиянием двух конкурирующих
процессов, активизирующихся с понижением температуры: (i) уменьшением воздействия тепловых
флуктуаций на направления магнитных моментов наночастиц и (ii) снижением энергии электронов,
которой становится недостаточно для процесса туннелирования. Последнее может вызывать уменьшение эффекта МС с понижением температуры, поскольку туннелирование является термоактивационным процессом.
а
б
Рис. 4. Полевые зависимости Δρ/ρ0 и –(М/МS)2 (а) и температурные зависимости эффекта отрицательного Δρ/ρ0 (б)
ГНК пленок FeCoZr-CaF2, синтезированных в бескислородной (верхний ряд) и кислородсодержащей
с РО = 4,3 мПa (нижний ряд) атмосферах
С увеличением концентрации FeCoZr наблюдается ослабление эффекта МС в неокисленных ГНК
пленках, что является следствием смены режимов проводимости в них с туннельного на металлический.
Помимо прочего, о расположении состава (FeCoZr)33(CaF2)67 в окрестности порога перколяции свидетельствует температурная независимость величины эффекта отрицательного МС данного образца
(–0,2 %) [8, 13]. За порогом перколяции (х = 58 ат. %) МС пленок характеризуется близкими к нулю
значениями, что вызвано преобладанием в них проводимости металлического типа [8].
Окисленные нанокомпозиты FeCoZr-CaF2 (РО = 4,3 мПа) обладают отрицательным МС во всем исследованном диапазоне концентраций (х = 27÷63 ат. %), что связано с отсутствием перколяционного
перехода в пленках вследствие окисления металлических гранул и формирования дополнительных
препятствий для агломерации частиц в виде оксидных прослоек. Таким образом, добавление кислорода
при синтезе и вызываемое им частичное окисление металлических гранул способствуют проявлению
и усилению отрицательного магниторезистивного эффекта в пленках тех составов (х = 37÷63 ат. %),
в которых в неокисленном состоянии формируется перколяционная сеть. Спин-зависимый (туннельный) механизм проводимости, присущий нанокомпозитам этой серии, подтверждается, как и в случае
неокисленных образцов, совпадением характера полевых зависимостей МС и приведенной намагниченности ГНК пленок различного состава (см. рис. 4 а для (FeCoZr)49(CaF2)51).
В отличие от неокисленных нанокомпозитов полевые зависимости МС окисленных пленок всех
исследованных составов не выходят на насыщение в полях до 80 кЭ в широком температурном диапазоне Т = 10÷300 К [8]. Кроме того, температурные зависимости их магниторезистивного эффекта
характеризуются монотонным ростом с понижением температуры, что также отличает окисленные
пленки от образцов, полученных в бескислородной атмосфере (см. рис. 4 б). Очевидной, таким образом,
61
Вестник БГУ. Сер. 1. 2012. № 2
является высокая степень разупорядочения направлений магнитных моментов наночастиц в окисленных
композитах, которая не может быть объяснена исключительно ролью температурных флуктуаций.
Частичное окисление металлических гранул, обнаруженное ЯГР-спектроскопией для ГНК пленок
данной серии, способствует уменьшению размера ферромагнитных частиц, между которыми происходит туннелирование, что приводит к снижению времени тепловых флуктуаций их магнитных
моментов, для преодоления которых необходимы более низкие температуры и большее магнитное
поле. Однако следует отметить, что неокисленная пленка (FeCoZr)24(CaF2)76 также характеризуется
малыми размерами наночастиц (для сравнения, в неокисленном образце с х = 39 ат. % размер частиц
не превышает 3÷5 нм; см. рис. 1 б), что тем не менее не приводит к отсутствию насыщения зависимостей
Δρ/ρ0 (Н) и монотонному росту эффекта МС данного образца с понижением температуры. Кроме
того, обращают на себя внимание высокие значения эффекта МС для окисленных пленок при низких
температурах (достигают 7÷8 % при Т = 10÷25 К), не наблюдавшиеся в композитах, полученных
в бескислородной атмосфере (см. рис. 4 б). Следовательно, ненасыщенный характер зависимостей
Δρ/ρ0 (Н) и значительное усиление низкотемпературного эффекта МС вызваны присутствием оксидных прослоек между металлическими гранулами. Подобное наблюдалось для окисленных ГНК
FeCoZr-Al2O3, в которых установлено формирование структур «металлическое ядро – оксидная
оболочка» [5]. Кроме того, для них выявлено разупорядочение направлений магнитных моментов
в области границы раздела между наночастицей и ее оксидной оболочкой.
Величина магниторезистивного эффекта в ГНК пленках FeCoZr-CaF2, полученных при
РО = 9,8 мПа, близка к нулю, что связано с полным окислением металлических гранул в образцах.
Невысокие значения магниторезистивного эффекта ГНК FeCoZr-CaF2, не превышающие при комнатной температуре 2 %, значительно уступают по величине соответствующему параметру пленок
FeCoZr-Al2O3, для которых в частично окисленном состоянии эффект МС составлял порядка 6 % [5].
Можно предположить, что данные различия в определенной мере обусловлены анизотропией роста
металлических гранул, зафиксированной ЯГР-спектроскопией для пленок с высоким содержанием
FeCoZr (см. рис. 1 а, 2 а). Перпендикулярное к плоскости пленки направление магнитных моментов
частиц не наблюдалось для композитов FeCoZr-Al2O3 [2, 10, 12]. Поскольку в процессе измерения
МС магнитное поле прикладывается перпендикулярно к плоскости образца, то оно направлено вдоль
либо под малым углом к направлению магнитных моментов гранул. Следовательно, эффект «выравнивания» спинов в направлении магнитного поля не будет играть такой значительной роли в транспорте носителей заряда, как в случае хаотически ориентированных магнитных моментов частиц.
***
Таким образом, структурный анализ ГНК пленок (FeCoZr)х(CaF2)100–х, синтезированных методом
ионно-лучевого распыления составных мишеней, показал, что исследуемый композиционный материал состоит из наноразмерных кристаллических частиц α-FeCo(Zr) (1÷6 нм для х = 39 ат. %), хаотически распределенных в кристаллической матрице CaF2 с ГЦК решеткой.
Методом ЯГР-спектроскопии и АСМ установлено, что синтез ГНК пленок FeCoZr-CaF2 в кислородсодержащей среде приводит к частичному (РО = 4,3 мПа) либо полному (РО = 9,8 мПа) окислению
железосодержащих наночастиц в композитах.
Исследование полевых и температурных зависимостей МС показало, что в неокисленных ГНК
FeCoZr-CaF2 наблюдается смена механизмов проводимости от спин-зависимого (туннельного)
к металлическому в области концентраций x = 33÷58 ат. %. В ГНК пленках с частично окисленными
гранулами (РО = 4,3·10–3 Па) наблюдается туннельный механизм электротранспорта в образцах всех
исследованных составов. Исчезновение перколяционного перехода вследствие окисления вызвано
образованием между частицами оксидных прослоек (оксидных оболочек), препятствующих объединению частиц в проводящую сеть. Образование оксидов тем не менее не препятствует магнитному
взаимодействию между частицами α-FeCo(Zr) в пленках с высоким содержанием FeCoZr (х > 40 ат. %).
Усиленный в частично окисленных пленках низкотемпературный магниторезистивный эффект,
достигающий 7÷8 % при Т = 10÷25 К, и ненасыщенный характер кривых Δρ/ρ0 (Н) обусловлены
образованием оксидных оболочек вокруг наночастиц.
Обнаруженное методом ЯГР-спектроскопии в неокисленных и частично окисленных (РО = 4,3 мПа)
пленках с высоким содержанием FeCoZr (х ~ 70÷75 ат. %) преимущественное направление магнитных моментов гранул, перпендикулярное плоскости пленки, может быть связано с анизотропией
формы металлических частиц, т. е. с ростом так называемых столбчатых структур.
62
Физика
1. Г у б и н С . П . , К о к ш а р о в Ю . А . , Х о м у т о в Г . Б . , Ю р к о в Г . Ю . // Успехи химии. 2005. Т. 74. № 6. С. 539.
2. F e d o t o v a J . , K a s i u k J . , P r z e w o z n i k J . et al. // J. All. Comp. 2011. Vol. 509. P. 9869.
3. Т и м о ф е е в А . А . , Р я б ч е н к о С . М . , К а л и т а В . М . и др. // ФТТ. 2011. Т. 53. № 3. С. 463.
4. S t o g n e y O . V . , S l y u s a r e v V . A . , K a l i n i n Y u . E . et al. // Microelectronic Engineering. 2003. Vol. 69. P. 476.
5. F e d o t o v a J . А . , P r z e w o z n i k J . , K a p u s t a C z . et al. // J. Phys. D: Appl. Phys. 2011. Vol. 44. P. 495001.
6. К а л и н и н Ю . Е . , П о н о м а р е н к о А . Т . , С и т н и к о в А . В . , С т о г н е й О . В . // Физика и химия обработки
материалов. 2001. Т. 5. С. 14.
7. R a n c o u r t D . G . , P i n g J . Y . // Nucl. Instrum. Meth. 1991. Vol. В58. P. 85.
8. К а с ю к Ю . В . , Ф е д о т о в а Ю . А . , С в и т о И . А . и др. // ФТТ. 2012. Т. 54.
9. D o n g X . L . , Z h a n g Z . D . , J i n S . R . , K i m B . K . // J. Magn. Magn. Mater. 2000. Vol. 210. P. 143.
10. S a a d A . , F e d o t o v a J . , N e c h a j J . et al. // J. All. Comp. 2009. Vol. 471. P. 357.
11. B o d k e r F . , H a n s e n M . F . , K o c h C h . B . et al. // Phys. Rev. B. 2000. Vol. 61 № 10. P. 6826.
12. F e d o t o v a J . , K a l i n i n J . , F e d o t o v A . et al. // Hyper. Inter. 2005. Vol. 165. P. 127.
13. M i w a S h . , S h i r a i s h i M . , T a n a b e S h . et al. // Phys. Rev. B. 2007. Vol. 76. P. 214414.
Поступила в редакцию 05.04.12.
Юлия Владимировна Касюк – аспирант кафедры энергофизики. Научный руководитель – кандидат физико-математических наук – Ю.А. Федотова.
Юлия Александровна Федотова – кандидат физико-математических наук, заведующий лабораторией физики перспективных материалов НЦ ФЧВЭ БГУ.
Иван Антонович Свито – младший научный сотрудник кафедры энергофизики.
Момир Милосавлиевич – доктор физико-математических наук, научный сотрудник лаборатории атомной физики
Института ядерных наук Vinca (г. Белград, Сербия).
63