МНОГОСЛОЙНЫЕ МАГНИТНЫЕ НАНОСТРУКТУРЫ Fe/Si ПОЛУЧЕННЫЕ ТЕРМИЧЕСКИМ ИСПАРЕНИЕМ В СВЕРХВЫСОКОМ ВАКУУМЕ. Лаборатория ФМЯ ИФ СО РАН Кафедра ТФ СибГАУ к.т.н. Варнаков С.Н. Работа проводилась при активном участии: С.Г. Овчинникова, А.С. Паршина, С.В. Комогорцева, Г.С. Патрина, Н.В. Волкова, Е.В. Еремина, А.А. Лепешева, D. Rafaja, L. Kalvoda, А.Д. Балаева, Г.В. Бондаренко М.М. Коршунова, J. Bartolomé, J. Sesé, P. Nevoral. Цель работы: Усовершенствование сверхвысоковакуумной технологии на базе технологического комплекса «Ангара» для воспроизводимого получения систем нанометрового диапазона магнитных (Fe) и полупроводниковых материалов (Si), а также in situ определения толщины, элементного и химического состава полученных систем. Определение влияния технологических условий на структурные, химические и магнитные свойства получаемых пленочных систем. Программно-аппаратное управление сверхвысоковакуумным технологическим ЭПМ – камера эпитаксии комплексом элементарных полупроводников, БК ЭОС ЭПС В И НП В И ПАП В И ЭПМ МРН МРН МРН НП ШЗ ШЗ НП ВК БЭ ДО БС ИПИ ИПИ RS232 Компьютер 1 БС Вход "видео" RS232 RS232 БУИ Д ОБ Э ИМ ШЗ БУИ RS232 ЗиВП ИМ БЛ Э Э БЛ 12 разрядное АЦП с переменным усилением Компьютер 2 Приборы и техника эксперимента, 2004 №6., с. 125-129. С.Н.Варнаков и др. металлов и диэлектриков; ЭПС – камера эпитаксии полупроводниковых соединений; ПАП – камера анализа и подготовки подложек; ЗиВП – камера загрузки и выгрузки подложек; ШЗ – шиберный затвор; М - манипулятор; ИМ – испарительный модуль; НП – нагреватель подложки; ИВ – ионизационный вакуумметр; МРН – магниторязрядный насос; БК – блок контроля вакуумной системы; ДОБЭ – дифрактометр отраженных быстрых электронов; ВК – видеокамера; ЭОС – электронный ожеспектрометр; БЛЭ – быстродействующий лазерный эллипсометр. , град. ПАРАМЕТР ПСИ КАК ФУНКЦИЯ ВРЕМЕНИ В ПРОЦЕССЕ РОСТА Fe/Si/Fe СТРУКТУРЫ 24 B 22 20 18 16 14 A 12 10 Fe(10nm) 8 6 4 2 0 0 20 40 Fe(10nm) C Si 60 D Приборы и техника эксперимента, 2004 №6., с. 125-129. С.Н.Варнаков и др. 80 100 120 t , мин. Участки AB, BC, CD соответствуют росту отдельных слоев железа, кремния и железа. Низкоэнергетический участок оже - спектра от структуры Si(100 А) / Fe(5 А) 7 dN(E)/dE 6 5 4 3 2 Euro-Asian symposium “Trends in magnetism” Krasnoyarsk, 2004., p. 318. А.С. Паршин и др. Fe 1 0 40 60 80 100 Энергия электронов Е, эВ 120 6 4 dN(E)/dE 20 Si Низкоэнергетический участок оже - спектра от структуры Si(100 А) / Fe(15 А) 2 0 -2 Si -4 -6 20 Fe 40 60 80 100 Энергия электронов Е, эВ 120 МАЛОУГЛОВАЯ ДИФРАКЦИЯ МНОГОСЛОЙНОЙ СТРУКТУРЫ Fe-Si Письма в ЖТФ, 2005, том 31, вып. 22. с. 1-8. С.Н.Варнаков, А.С. Паршин и др. D. Rafaja, Institute of Physical Metallurgy, TU Bergakademie Freiberg, Germany ВЛИЯНИЕ ТОЛЩИНЫ ФЕРРОМАГНИТНОГО СЛОЯ НА МЕЖСЛОЕВОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ В ПЛЕНКАХ Fe/Si/Fe Письма в ЖЭТФ,2004, том 80, вып. 7. с. 560-562. Г.С.Патрин, Н.В. Волков и др. Зависимости энергии межслоевого взаимодействия от толщины ферромагнитного слоя для пленок с кремниевой прослойкой tSi = 2 nm. 1 – Т = 200 К, 2 – Т = 300 К. ТЕМПЕРАТУРНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ НОРМИРОВАННОЙ НАМАГНИЧЕННОСТИ НАСЫЩЕНИЯ ПЛЕНОК [Fe(x)/Si(1.5nm)]2/Fe(x)/Si(10nm) nm nm nm nm J. Bartolomé, Instituto de Ciencia de Materiales de Aragon, Zaragoza , Spain ВЛИЯНИЕ ТОЛЩИНЫ ФЕРРОМАГНИТНОГО СЛОЯ НА НАМАГНИЧЕННОСТЬ ПЛЕНОК СИСТЕМЫ Fe/Si Варнаков С.Н., Комогорцев С.В., Институт физики им Л.В. Киренского СО РАН ОЦЕНКА НАМАГНИЧЕННОСТИ НАСЫЩЕНИЯ М0 И ТОЛЩИНЫ ХИМИЧЕСКОГО ИНТЕРФЕЙСА МЕЖДУ СЛОЯМИ Fe И Si. M 0 M b nb M a na M b (M b M a ) t2Fe Параметр слабомагнитного интерфейса Предел существования Намагниченность насыщения М0(Gs) 0 < М0 ≤ 850 Толщина (nm) 0,6 ≤ 2 ≤ 1,2 ВЫВОДЫ 1. 2. 3. 4. 5. Модернизирован комплекс технологического оборудования на базе многомодульной установки «Ангара». Отработана технология воспроизводимого получения однослойных и многослойных структур на основе Fe и Si на различных подложках. Получены многослойные наноструктуры системы (Fe/Si)N , где варьировались такие параметры, как N = 1, 2, … 10; толщина кремния 1 нм ≤ dSi ≤ 350 нм, а также толщина железа 1 нм ≤ dFe ≤ 20 нм. С помощью методов электронной спектроскопии, лазерной эллипсометрии in situ контролировались элементный и химический состав, толщины получаемых слоев. Структурные характеристики были определены ex situ методом малоуглового рентгеновского рассеяния. Исследованы трехслойные магнитные пленки Fe/Si/Fe методом магнитного резонанса. Обнаружен эффект влияния толщины ферромагнитного слоя на величину межслоевого взаимодействия. Определены основные магнитные параметры для пленочных структур, получаемых с помощью модернизированной установки «Ангара». Определены пределы существования намагниченности насыщения М0 и толщины химического интерфейса между слоями Fe и Si.