МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І науки УКРАЇНИ

прикарпатський національний університет

імені василя стефаника

МОКЛЯК Володимир Володимирович

УДК 538.975

ОСОБЛИВОСТІ КРИСТАЛІЧНОЇ ТА МАҐНІТНОЇ

МІКРОСТРУКТУРИ LаGа – ЗАМІЩЕНИХ

ЕПІТАКСІЙНИХ ПЛІВОК ЗАЛІЗО-ІТРІЄВОГО ҐРАНАТУ

01.04.18 – фізика і хімія поверхні

А в т о р е ф е р а т

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата фізико-математичних наук

Івано-Франківськ – 2007

Дисертацією є рукопис

Робота виконана на кафедрі матеріалознавства і новітніх технологій Прикарпатського національ-ного університету імені Василя Стефаника Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник: доктор фізико-математичних наук,

член-кор. НАН України, професор,

Остафійчук Богдан Костянтинович,

Прикарпатський національний універ-си-тет

імені Василя Стефаника, ректор

Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, професор

Фодчук Ігор Михайлович,

Чернівецький національний університет

імені Юрія Федьковича,

професор кафедри фізики твердого тіла

кандидат фізико-математичних наук, доцент

Юр’єв Сергій Олексійович,

Національний університет

“Львівська політехніка,

доцент кафедри фізики

Провідна установа: Інститут фізики НАН України,

відділ фотонних процесів, м. Київ

Захист відбудеться “22” червня 2007 р. о 14.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д .051.06 у Прикарпатському національ-ному університеті імені Василя Стефаника за адресою: 76025, м. Івано-Франківськ, вул. Шевченка, 79, конференц-зал Будинку вчених.

З дисертацією можна ознайомитись у науковій бібліотеці Прикарпатського національного університету імені Василя Стефаника (76025, м. Івано-Франківськ, вул.Шевченка, ).

Автореферат розісланий “21” травня 2007 року.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Г.О. Сіренко

Загальна характеристика роботи

Актуальність роботи. Інтенсивне вивчення та практичне застосування епі-таксійних ферит-ґранатових плівок (ЕФҐП) як матеріалу для напів-про-від-ни-ко-вої електронної техніки розпочалося на початку 80-х років, що було обу-мов-ле-но їх високою радіаційною стійкістю в порівнянні із тра-ди-цій-ни-ми мате-ріа-ла-ми.

На даний час сфера їх використання в якості активного середовища вклю--чає пристрої на спінових хвилях, що працюють в області надвисоких час-тот (НВЧ) в діапазоні 108-1011 Гц, елементи твердотільних лазерів, маг-ні-то-оп-тич--ні пристрої (точкові модулятори, аналізатори, корелятори, дефлектори з ро-бо--чими частотами 20-25 ГГц), сенсорні пристрої візуалізації неоднорідностей маг-нітних полів та при-строї для магнітометрії ультрамалих полів.

Залізо-ітрієвий ґранат (ЗІҐ) в даному випадку слугує базовим ма-те-ріа-лом, оскільки наявність трьох пов’язаних антиферомагнітною взаємодією ка-ті-он-них позицій різних розмірів дозволяє в найширших межах керувати хі-міч-ним складом шляхом заміщення, що одночасно з варіюванням умовами росту дає можливість створення магнітної мікро- та макроструктури необхідного ти-пу, із змі-ною намагніченості насичення, константи одновісної анізотропії та па--ра-метрів згасання магнітостатичних хвиль. Тому епітаксійні плівки ЗІҐ є зруч--ними модельними об’єктами для відпрацювання та вдоско-на-лен-ня нових ме--тодів та методик до-слі-джен-ня кристалічної та маг-ніт-ної мікро-струк-тури да-них матеріалів.

LaGa – заміщені плівки ЗІҐ використовуються як матеріал для створення НВЧ пристроїв для обробки та передачі сигналів, які працюють в більш низь-ко--му діапазоні частот порівняно з базовим матеріалом (0.2-2.0 ГГц), що зу-мов--ле-но пониженою величиною намагніченості насичення внаслідок діамаг-ніт--но-го заміщення іонами ґалію. Основні проблеми, які пов’язані з кон-струк-тив-ною реа-лі-зацією таких пристроїв, полягають в мінімізації згасання елек-тро-маг-ніт-них хвиль в НВЧ діапазоні та одночасно високою магнітною доб-рот-ніс-тю, що ви-значається, в першу чергу, структурною досконалістю функ-ціо-наль-но-го ма-те-ріалу, оскільки дефекти є об-лас-тями утворення 0о-доменних гра-ниць, які спри-чиняють додаткові магнітні втра-ти. Детальні дослідження епі-так-сійних ге-те-роструктур LaGa:ЗІҐ/ҐҐҐ про-во-дились з метою покращення їх тех-нологічних ха-рак-теристик, таких як вели-чи-на намагніченості насичення, по-ле магнітної ані-зо-тропії, ширина лінії феро-маг-нітного резонансу, тер-мо-ста-біль-ність маг-ніт-них параметрів, що зумовлено безпосеред-нім застосуванням їх на прак-тиці. Од-нак, при цілеспрямованій мо-ди-фі-ка-ції приповерхневих ша-рів та--ких структур (іонна імплантація, лазерний відпал і т. п.) виникають труд-но-щі в прог-нозу-ванні їх властивостей, що пов’язано із відсутністю ці-ліс-ної кар-ти-ни про їх кристалічну та магнітну мікро-струк-туру.

Таким чином, комплексне дослідження закономірностей формування кри--сталічної структури та магнітної мікроструктури об’ємних і при-по-верх-не-вих ша-рів в епітаксійних гетероструктурах ЗІҐ/ҐҐҐ та LaGa:ЗІҐ/ҐҐҐ є ак-ту-аль-ним та необ-хідним для розробки фізичних основ науково-обгрунтованого уп-рав--ління структурними і магнітними властивостями плівок, вдосконалення та уза--галь-нення методик їх аналізу, отримання інформації apriori для прог-но-зу-ван-ня впли-ву зовнішніх факторів, а також формулювання рекомендацій щодо мож--ли-вос-ті вдосконалення технологічних умов формування функ-ціо-наль-ного ма--теріалу.

Зв’язок роботи з науковими програмами, темами. Робота виконана у хо-ді розробки наукових програм Національної Академії наук України та до-слі-джень, пов’язаних з науковою тематикою Міністерства освіти і науки України “Вплив іонної імплантації і дифузійних процесів на формування структури і влас-тивостей приповерхневих шарів ферит-гранатових і напівпровідникових плі-вок” (№ держ. реєстр. 01890070690), “Структура та магнітні властивості при-поверхневих шарів моно- і полікристалічних матеріалів, модифікованих іон-ною імплантацією” та у процесі досліджень, виконаних у спільній науково-до-слідній лабораторії фізики магнітних плівок Прикарпатсь-ко-го національного університету іме-ні Василя Стефаника МОН України та Інсти-ту-ту метало-фі-зи-ки ім. Г.В. Кур-дю-мова НАН України.

Об’єкт дослідження. Епітаксійні гетероструктури ЗІҐ/ҐҐҐ та LaGa:ЗІҐ/ҐҐҐ отримані при різних технологічних умовах росту методом рідко-фаз-ної епітаксії (РФЕ).

Предмет дослідження. Кристалічна структура та магнітна мікро-струк-тура об’ємних і приповерхневих шарів епітаксійних гетероструктур ЗІҐ/ҐҐҐ та LaGa:ЗІҐ/ҐҐҐ отриманих при різних технологічних умовах росту.

Мета і задачі дослідження. Основною метою даної роботи було ви-вчен--ня кристалічної структури та магнітної мікроструктури об’ємних і при-по-верх--невих шарів епітаксійних гетероструктур ЗІҐ/ҐҐҐ та LaGa:ЗІҐ/ҐҐҐ от-ри-ма-них при різних технологічних умовах росту. При цьому вирішувалися наступні нау-кові завдання:

1.

2.

3.

4.

5.

Методи дослідження. При виборі методів вивчення кристалічної струк-ту-ри та магнітної мікроструктури ЕФҐП необхідною ставилась умова екс-прес-нос-ті та не-руй-нівного контролю, що зумовлено потребами практичного вико-рис-тання. Ви-рі-шен-ня окресленого завдання вимагало застосування комп-лек-су екс-периментальних ме-тодів та теоретичних досліджень, що несуть у собі взаємодоповнювані якісні і кіль-кісні характеристики. Вибрані ме-то-ди до-слі-джень – двокристальна рент-ге-нів-ська дифрактометрія, рентгено-ди-фрак-то-метрична тен-зометрія, мо-ди-фі-ко-ва-ний ін-дук-ційний метод вимірювання на-маг-ніченості насичення, конверсійна елек-трон-на мессбауерівська спек-тро-ско-пія (КЕМС), відповідне програмне забезпечення для ма-те-ма-тич-ної обробки екс-пе-ри-мен-тальних результатів та моделювання фізичних про-це-сів пов-ніс-тю від-по-ві-да-ють таким вимогам.

Наукова новизна отриманих результатів. Поєднання сучасних преци-зій-них експериментальних методів та існуючих методик із засобами ма-те-ма-тич-ного моделювання, які застосовувалися у дисертаційній роботі, дали мож-ли-вість вивчити кристалічну структуру та магнітну мікроструктуру об’ємних і при-по-верх-невих шарів епі-так-сій-них гетероструктур ЗІҐ/ҐҐҐ та LaGa:ЗІҐ/ҐҐҐ от-ри-ма-них при різних техноло-гіч-них умовах росту. Наукова новизна отриманих ре-зуль-татів полягає в наступ-ному:

- вперше представлено цілісний комплекс існуючих неруйнуючих методів та ме-тодик, який забезпечує проведення повної оцінки структурної дос-ко-на-лос-ті ЕФҐП;

- експериментально отримано функціональні залежності кое-фіці-єн-тів вхо-джен-ня іонів Ga3+ та La3+ від температури переохолодження при ви-ро-щу-ванні гетероструктур LaGa:ЗІҐ/ҐҐҐ та встановлено оптимальну з точ-ки зору відповідності реального складу очікуваному величину пере-охо-ло-джен-ня =25 K;

- вперше отримано та проаналізовано повний тензор малих деформацій та тен-зор за-лишкових напруг набутих епітаксійною плівкою в процесі росту і піс-ля-рос-тової обробки;

- вперше виявлено вплив процесу порізки на формування результуючого роз-по-ділу де-формацій та залишкових напруг в ЕФҐП, що приводить до значної ані-зо-тро-пії механічних характе-рис-тик в площині плівки;

- вперше встановлено наявність в приповерхневих шарах епітаксійної плівки ЗІҐ іонів заліза у парамагнітному стані із проміжним ступенем валентності +2…+3, що зумовлено порушенням стехіометрії аніонної підгратки;

- експериментально отримано функціональні залежності просторової кутової орі-єнтації век-тора результуючого магнітного моменту плівки від ступеня за-міщення іонами галію та від значення при-кла-де-но-го зовнішнього маг-ніт-но-го поля;

- вперше встановлено факт старіння приповерхневих шарів епітаксійних ге-те-ро-струк-тур ЗІҐ/ҐҐҐ та LaGa:ЗІҐ/ҐҐҐ, які полягають у відновленні кисневої підґратки (тер-мін ? 1 календарний рік).

Практичне значення отриманих результатів. Представлений в дисер-та-цій-ній роботі цілісний комплекс існуючих неруйнуючих методів та мето-дик за-без-печує проведення повної оцін-ки структурної досконалості ЕФҐП. От-ри-ма-ні експериментальні результати дозволяють покращити вибір технологічних умов вирощування епітаксійних гетероструктур ЗІҐ/ҐҐҐ та LaGa:ЗІҐ/ҐҐҐ та вра-хо-ву-вати ефекти їх післяростової обробки і порізки. Проведені в роботі КЕМС до-слідження доповнюють експериментальну базу для формування ціліс-ної кар-тини магнітних та електричних надтонких взаємодій в ЕФҐП. Перебіг про-це-сів старіння, а саме відбудови ані-он-ної підґратки в приповерхневих шарах епі-таксійних гетероструктур, не-об-хід-но враховувати при використанні даних ма-те-ріалів на виробництві.

Особистий внесок здобувача:

– участь у постановці наукових задач [3, 7-9] та плануванні методів їх ви-рі-шен-ня [1, 3-9];

– обґрунтування вибору об’єктів та методів дослідження [3, 7-9];

– проведення прецизійних рентгенодифрактометричних досліджень та от-ри-ман-ня кривих дифракційного відбивання [7, 8];

– отримання конверсійних електронних мессбауерівських спектрів [1,3,4,6,9];

– математична обробка отриманих результатів [1, 3, 6-9];

– участь у створенні узагальнюючих теоретичних моделей та оцінка меж їх за-сто-сування [1, 3-9];

– участь в аналізі та інтерпретації отриманих результатів [1-9].

Апробація результатів дисертації. Основні результати роботи доповіда-лися та обговорювалися на наукових семінарах та конференціях, в тому числі на ІІI Всеукраїнській конференції молодих науковців “Інформаційні технології в науці, освіті, техніці” (Черкаси, 2002), IХ-й міжнародній конференції з фізики і технології тон-ких плівок (Івано-Франківськ, 2003), Х-й міжнародній конференції з фізики і технології тон-ких плівок (Івано-Франківськ, 2005), в Інституті фізики НАН України, на об’єднаних наукових семінарах кафедр “Матеріало-знавства і новітніх технологій” та “Фізики твердого тіла” Прикарпатського національного університету імені Василя Стефаника.

Публікації. Матеріали дисертації викладені в 9 публікаціях, у тому чис-лі в 4 статтях, опублікованих у наукових фахових журналах.

Структура та обсяг дисертації. Робота складається із вступу, 4-х розділів, висновків та списку використаних джерел. Дисертація викладена на 146 сторінках, у тому числі містить 47 рисунків, 20 таблиць та 120 бібліо-графічних джерел.

Основний зміст роботи

У вступі обґрунтовано актуальність теми, сформульовано мету і зав-дан-ня дослідження, відзначено наукову новизну і практичну цінність отриманих ре-зуль-татів.

Перший розділ містить аналітичний огляд літератури, що висвітлює стан проблеми дослідження кристалічної та магнітної мікроструктури ферит-ґра-натів (ФҐ). Розглянуто формування кристалічної струк-ту-ри ЕФҐП та ут-во-рен-ня струк-турних дефектів в про-цесі їх вирощування методом рідкофазної епі-таксії. По-казано ефективність застосування методу КЕМС при дослідженні ЕФҐП. Ін-фор-мативність методу КЕМС значно зростає при зйомці зразків у зов-нішньому маг-нітному полі і дозволяє ідентифікувати магнітно- та кри-ста-ло-графічно-не-ек-вівалентні положення на-віть при близькості їх параметрів, які ха-рак-теризують магнітні та електричні надтонкі взаємодії на резонансних яд-рах Fe57, та одер-жати повну ін-формацію про орієнтацію результуючого век-то-ра на-маг-ні-че-нос-ті. Також проведено аналіз літературних джерел по до-слі-джен-ню за-мі-щен-ня катіонів ос-нов-ного складу ФҐ іонами Ga3+ та La3+, який до-зво-ляє ствер-джу-ва-ти, що переважаюча кількість робіт по даній тематиці при-свя-че-на до-слі-джен-ню таких суто технічних характеристик як ширина лінії фе-ро-маг-нітного ре-зонансу, величина намагніченості насичен-ня, термостабільність маг-нітних па-раметрів та вплив на них навколишнього середови-ща. Однак, при ці-ле-спря-мованій модифікації приповерхневих шарів ЕФҐП (іонна ім-план-та-ція, ла-зерний відпал і т.п.) виникають труд-нощі в прогнозуванні їх влас-ти-вос-тей, які пов’язані із відсутністю цілісної картини про кристалічну та магнітну мік-ро-структуру даних матеріалів, що викликає необхідність проведення до-слі-джень у даному напрямку.

У другому розділі описано технологію вирощування ЕФҐП, а також по-ка-зано ефективність застосування методів двокристальної рентгенівської ди-фрак-тометрії, кон-вер-сійної електронної мессбауерівської спектроскопії та мо-ди-фікованого ін-дук-ційного методу для здійснення неруйнівного контролю їх струк-турних та маг-нітних параметрів.

Досліджувані епі-так-сій-ні гетероструктури ЗІҐ/ҐҐҐ та LaGa:ЗІҐ/ҐҐҐ (пло-щи-на зрізу (111)) отримані методом РФЕ при різних техноло-гіч-них умовах рос-ту. Процес вирощування здійснювався на обладнанні НВП “Карат” (м.Львів). В якості роз-чин-ника було взято PbO-B2O3. Склад шихти ви-зна-ча-єть-ся молярними кое-фі-ці-єнтами Блен-ка-Нільсена.

Однак, незважаючи на значний теоретичний та експериментальний ма-те-ріал накопичений в даному напрямку досліджень, залишилися відкритими пи-тання вибору технологічних умов та параметрів процесу РФЕ для от-ри-ман-ня ЕФҐП наперед визначеного заданого складу.

Для дослідження структурних характеристик монокристалічних ЕФҐП бу-ло застосовано метод двокристального спектрометра, який дозволяє уник-ну-ти проб-леми розбіжності рентгенівського пучка, що суттєво підвищує точність ви-мірювань. При вивченні деформованої кристалічної гратки ЕФҐП ви-ко-рис-та-но метод кривих дифракційного відбивання (КДВ), який дозволив нам ви-зна-чити всі шість ком-по-нент тензора де-формації і чотири недіагональні ком-поненти тензора дис-тор-сії. Тут потрібно відмітити той факт, що на даний час не сформовано єди-ного комплексного підходу для оцін-ки структурної дос-ко-на-лос-ті ЕФҐП та вста-новлення ступеня їх де-фект-ності.

Для дослідження магнітної мікроструктури ЕФҐП застосовано метод КЕМС, оскільки реалізувати зйомки в геометрії “на проходження” неможливо в зв’яз-ку із наявністю не-прозорої для г– квантів з енергією 14.4 кеВ підкладки із ҐҐҐ. Він дозволяє про-вести якісний та кількісний аналіз надтонких взаємодій на ядрах Fe57, які зу-мовлені їхнім локальним оточенням. КЕМ спектри Fe57 от-ри-мано при кім-нат-ній температурі з використанням джерела г – квантів Co57 в хро-мовій мат-риці. Калібрування отриманих cпект-рів проводилось відносно ме-та-лічного б-Fe. Нестабільність нульового рів-ня сиг-налу швидкості за час на-бо-ру спек-тру в 256 каналів не перевищувала 0.5 ка-на-лу, а пів-ши-рина лінії на ніт-ро-прусиді натрію – 0.28 мм/с.

При застосуванні методу КЕМС залишається відкритим питання ство-рен-ня теоретичної моделі, яка б належним чином описувала отримані КЕМ спект-ри епітаксійної плівки ЗІҐ, що є базовою основою для усіх ЕФҐП. Для ви-рі-шен-ня даної проблеми було використано метод діагоналізації матриці ядер-но-го гамільтоніану при застосуванні моделі змішаної магнітної дипольної та елек-тричної ква-дру-поль-ної взаємодій.

У третьому розділі представлено сформований цілісний комплекс іс-ную-чих неруйнуючих методів та методик, який забезпечує проведення повної оцін-ки структурної досконалості ЕФҐП. Він включає наступні етапи:

1. Аналіз структурних параметрів (в припущенні кубічної структури).

2. Відновлення параметрів ромбоедризованої кристалічної ґратки плівки.

3. Оцінка розподілу деформацій по товщині ЕФҐП.

4. Пере-вір-ка критеріїв можливості виникнення дислокацій невідповідності та їх існування, а також оцінка максимально можливої концентрації їх густини.

5. Проведення кристалохімічного та термо-дина-міч-но-го аналізу стабільності ви-хідних продуктів в процесі РФЕ та встановлення на його основі природи структурних дефектів.

Приведений алгоритм було апробовано на модельному зразку – епі-так-сій-ній плівці ЗІҐ товщиною h = 2.85 мкм, яка ви-рощена методом РФЕ на під-клад-ці із ҐҐҐ (площина зрізу (111)), згідно тех-но-ло-гічного процесу АУЭ.01001.00001 ТУ для отримання високоякісних плівок ЗІҐ з вузькою лі-нією ФМР 0.5 Е  А/м. Встановлено, що плівка володіє ромбоедричною струк-турою з параметрами ромбоедра aромб .3710 Е та б = 90.0032о і од-но-рід-но деформована по товщині. Величина компоненти тензора деформації (в напрямі росту гетероструктури) становить ? -9.6·10-4. Для плівки ви-ко-ну-ють-ся критерії можливості утворення та існування дис-ло-ка-цій невідповідності і мак-симальне значення їх поверхневої гус-тини становить у = 2.4·107 см-2. В струк-турі плівки присутні домішкові немагнітні іони Ga3+, які призводять до змен-шення величини параметру сталої кристалічної ґратки. Це зумовлено тех-но-логічними умовами росту, зокрема підвищеною температурою на-си-чен-ня Ts=1270 K для зменшення входження в структуру плівки іонів Pb2+.

Запропонований комплексний підхід було застосовано для оцінки струк-тур-ної досконалості епітаксійних гетероструктур LаGа:ЗІҐ/ҐҐҐ (табл. ). Вста-нов-лено, що усі досліджувані плівки “ромбоедризуються” з кутом при вер-шині ром-боедра б > 90o. Перевірка критеріїв можливості виникнення та існування дис-локацій невідповідності показує, що для зразків YIG-25 та YIG-35 ха-рак-тер-ним є процес деформації кристалічної ґратки до практично повного уз-го-джен-ня параметрів сталих кристалічних ґраток без утворення дислокацій не-від-повідності (рис. , табл. ). Процес ром-бо-едризації в плівках YIG-13 та YIG-51 про-хо-дить із утворенням дислокацій не-відповідності з максимальними зна-чен-ня-ми їх поверхневої густини 0.6 та 1.6·107 см-2 відповідно. Екс-пе-ри-мен-таль-на оцін-ка значень компоненти тензора деформації плівок в напрямку рос-ту ге-те-ро-струк-тур показала, що усі плівки зазнають стиску в даному на-прям-ку, тоб-то під-твер-джується механізм ромбоедризації з кутом при вер-шині ром-бо-ед-ра б > 90o. Порядок величини деформації в усіх ви-падках становить ? ·10-4, що є доволі відчутною величиною з якою не-об-хід-но рахуватися при подальшому ви-користанні та цілеспрямованій модифікації даної серії зразків.

Таблиця 1

Молярні коефіцієнти Бленка-Нільсена та

умови вирощування гетероструктур LаGа:ЗІҐ/ҐҐҐ |

X | z | R1 | R2 | R3 | R4 | R5

YIG-13 | 0.10 | 0.093 | 30 | 50.0 | 15.6 | 0.140 | 6.37

YIG-25 | 0.45 | 0.120 | 30 | 27.8 | 15.6 | 0.140 | 4.76

YIG-35 | 0.70 | 0.143 | 30 | 16.8 | 15.6 | 0.143 | 4.00

YIG-51 | 0.80 | 0.200 | 30 | 7.7 | 15.6 | 0.151 | 2.86

hfilm, мкм | Ts, K | Tgrowth, K | н, мкм/хв

YIG-13 | 3.66 | 1264 | 1248 | 16 | 0.24

YIG-25 | 3.44 | 1258 | 1234 | 24 | 0.25

YIG-35 | 3.06 | 1253 | 1230 | 23 | 0.25

YIG-51 | 2.19 | 1250 | 1236 | 14 | 0.22

X та z – прогнозований вміст іонів Ga3+ та La3+ в плівці (ат./форм.од.)

Динаміка зміни кількісних зна-чень величини компоненти де-фор-ма-ції доб-ре корелює із поведінкою екс-периментальної величини неузго-дже-ності f, од-нак, відмінна від по-ве-дін-ки величини розуз-го-джен-ня тео-ре-тич-но роз-ра-хо-ва-но-го зна-чення параметра сталої ґратки та параметра ром-боедричної структури (табл. ).

Для зразків YIG-25 та YIG-35 си-туа-ція яка склалась є цілком за-ко-но-мірною. Тобто ми маємо малу екс-пе-ри-мен-тальну величину не-уз-го-дже-нос-ті f < 10-3, що зумовлює від-сут-ність дис-локацій в даних зразках, і та-кож у нас є практично рівні і малі за вели-чи-ною значення роз-уз-го-дже-нос-тей тео-ре-тич-но розрахованого зна-чення сталої ґратки та параметра ром-боедричної струк-тури. Сам факт на-явності відмінної від нуля ве-ли-чи-ни роз-уз-го-дження в плів-ках YIG-13 та YIG-51 говорить про не-від-по-від-ність ре-аль-но-го складу плів-ки і тео-ре-тично очікуваного. Існує два мож-ли-ві і, в дея-кій мірі, конкурентні ме-ха-нізми для пояснення даного факту:– 

додаткове входження в структуру вирощуваних плівок під час процесу РФЕ ка-тіо-нів із малим іонним радіусом, зокрема іонів Ga3+. Це може бути зу-мов-ле-но збільшенням концентрації оксиду ґалію у шихті в результаті під-трав-лю-ван-ня підкладки та можливим збільшенням коефіцієнта входження іонів Ga3+;– 

зменшення коефіцієнта входження великих іонів La3+ в структуру виро-щу-ва-них плівок, внаслідок чого формується структура із неповністю ском-пен-со-ва-ним параметром кристалічної ґратки.

Таблиця 2 |

f, 10-3 | ,

10-3 | , | , | ,

10-3 Е

YIG-13 | 0.45 | 0.05 | 0.6 | -6.1 | 6.7

YIG-25 | 0.19 | 0.17– | -3.4 | 1.6

YIG-35 | 0.19 | 0.12– | -3.3 | 0.5

YIG-51 | 0.73 | 0.06 | 1.6 | -8.1 | 11.6

Входження в структуру плівки домішкових немагнітних іонів Ga3+ обо-в’яз-ко-во повинно вплинути на магнітну структуру даного зразка. Натомість, не-маг-ніт-ні іони La3+, які заміщають катіони основного складу Y3+ у до-де-ка-ед-рич-них позиціях, не вносять спотворення у магнітну структуру плівок.

З метою розділення вкладів двох вищезгаданих механізмів нами було про-ведено дослідження магнітних характеристик досліджуваних гетеро-струк-тур. Отримано цілком прогнозо-ва-ний результат: за рахунок входження доміш-ко-вих немагнітних іонів Ga3+ в струк-туру плівок значення величини намаг-ні-че-ності насичення є меншими за від-повідні теоретично розраховані величини (табл. ). Шляхом узгодження експериментальних та тео-ре-тич-них даних ве-ли-чи-ни намагніченості насичення нами було проведено відновлення значень кіль-кості домішкових немаг-ніт-них іонів Ga3+. Беручи до уваги роз-раховані зна-чення та враховуючи розподіл іонів Ga3+ по крис-та-ло-гра-фіч-них по-зи-ці-ях ґранатової структури, із рентгеноструктурних даних шляхом узгодження екс-пе-ри-мен-таль-но от-риманих значень ста-лих ґраток та теоретично роз-ра-хо-ва-них також від-новлено величину дефіциту іонів La3+. Їх функ-ціо-наль-ні за-леж-ності від ве-ли-чини переохолодження розчину-розплаву можна опи-са-ти на-ступ-ни-ми функціями:

,

.

Таблиця 3

, , | , | , | , | , | YIG-130.1 | 0.18 | 0.093 | 0.043 | 1640 | 1310 | YIG-250.45 | 0.07 | 0.120 | 0.006 | 1040 | 960 | YIG-350.7 | 0.02 | 0.143 | 0.001 | 660 | 620 | YIG-51 | 0.8 | 0.32 | 0.200 | 0.068 | 525 | 145 |

Відповідно до отриманих нами залежностей, величина переохолодження =25 K є оп-тимальною з точки зору відповідності реального складу очі-ку-ва-но-му для ви-ро-щування гетероструктур LaGa:ЗІҐ/ҐҐҐ при виборі усіх решту па-ра-метрів згід-но табл. .

Для отримання більш детальної інформації apriori про деформації крис-та-лічної ґратки та розподіл залишкових напруг в ЕФҐП в результаті процесу ви-рощування та післяростової обробки нами було про-ведено апробацію ме-то-ду рентгенодифрактометричної тензометрії [1]. Побудовано повний тен-зор ма-лих де-формацій та відновлено тензор залишкових на-пруг для епітаксійної плів-ки но-мі-нального складу Y2.907La0.093Fe4.9Ga0.1O12 (YIG-13 в табл. ). Отримані чис-лові зна-чен-ня компонент тен-зора ма-лих деформацій вка-зу-ють на ані-зо-троп-ний характер ме-ханічних властивостей в площині зрізу плів-ки:

,

про що свідчать різні за зна-ком та величиною компоненти = .5·10-5 та = .5·10-5, а також від-мін-ні від нуля величини деформації сколу: , та . Це, очевидно, зу-мов-ле-но післяростовою обробкою ЕФҐП та способом по-різки зразків. Графічна інтерпретація отриманого тензора малих деформацій та при-в’яз-ка лабораторної сис-те-ми координат до криста-ло-гра-фіч-них напрямків у до-слі-джу-ва-но-му зразку та до його форми приведено на рис. та 3 від-по-від-но:

Даний факт обов’язково необхідно враховувати при ви-ко-ристанні ЕФҐП в якості функціональних матеріалів на виробництві.

У четвертому розділі викладено результати КЕМС досліджень маґніт-них та електричних надтонких взаємодій в епітаксійних ферит-ґранатових ге-те-ро-структурах LаGа:ЗІҐ/ҐҐҐ. Для відпрацювання методики та створення мо-де-лей розшифровки експериментальних КЕМ спектрів дослідження попередньо про-водились на модельному зразку – епітаксійній гетероструктурі ЗІҐ/ҐҐҐ.

В переважаючій більшості експериментальних досліджень для ін-тер-пре-та-ції КЕМ спектрів епітаксійної плівки ЗІҐ (площина зрізу (111)) ви-ко-рис-то-ву-ють наступну модель – накладання зеема-нів-ських секстетів від ядер Fe57 в d – під-ґратці з полярним кутом між напрямком ҐЕП на ядрі та напрямком ходу – про-менів ( вісь [111]= 44 та 1/4 частини і 3/4 частин ядер Fe57 в а – під-ґратці відповідно з кутами  та  32. Однак, це призводить до не-пов-ного узгодження експериментального та модель-но-го спектрів, ос-кіль-ки до-сягти належного співвідношення 2 та 5 ліній резуль-тую-чого спектру у при-пу-щенні лише однієї d – позиції неможливо (рис. ). То-му для отримання при-йнятних результатів апроксимації бу-ло висловлено при-пу-щен-ня про на-яв-ність двох магнітонееквівалентних d – по-зи-цій з різними зна-чен-нями та орієн-та-ціями ефективних магнітних полів на яд-рах Fe57 та не-знач-ної кількості іонів за-ліза, які формують парамагнітний дуб-лет (рис. ). Даний факт пояснюється по-рушенням стехіометрії ані-он-ної під-ґрат-ки та не-конт-ро-льо-ваним входженням в гранатову структуру до-мішкових ато-мів з розчину-роз-плаву на завершальних ета-пах епітаксії.

На користь кисневої нестехіометрії приповерхневих шарів свідчить зрос-тан-ня вкла-ду 4s-електронів у густину електронного заряду на міченому ядрі для до-дат-ково введеної нами d – позиції іонів заліза порівняно із основною вна-слідок збіль-шення від-далі обмінної взаємодії в ланцюжку Fea3+– O2-– Fed3+ при від-сут-ності іонів кис-ню. Більша чутливість d – позиції до кисневої не-стехіометрії в да-но-му випадку зу-мовлена малою кількістю аніонів, які її фор-мують, по-рів-ня-но із а – по-зи-цією. Наявність дублетної компоненти на рівні ? 2.2 % є, оче-вид-но, прямим на-слід-ком формування двох типів d – позиції вна-слі-док знач-ної концентрації аніонних вакансій в приповерхневій зоні та рос-том ковалентності хімічного зв’язку в перехідному шарі плівка – по-віт-ря. Зна-чен-ня квадрупольного розщеплення мессбауерівського дублету рівне 2.05±0.04 мм/с, що свід-чить про зниження валентності іонів заліза в при-по-верх-невому шарі з +3 до +2. Результат про наявність двовалентного заліза в при-поверхневому шарі плів-ки підтверджується значеннями ізомерного зсуву для парамагнітної ком-по-ненти.

Застосування методу діагоналізації гамільтоніану змішаної квадру-поль-ної та маг-ніт-ної взаємодій [3] дало змогу відновити інформацію про про-сто-ро-ві орі-єн-тації напрямків ефективних магнітних полів на ядрах Fe57 та по-бу-ду-ва-ти век-торні діаграми формування результуючого вектора магнітного моменту (рис. та 7). Необхідно відмітити факт виявлення незначної не-коленіарності маг-нітних моментів а – та d – позицій заліза, яка становить ? о, і вказує на част-кове порушення антиферомагнітного впоряд-ку-вання.

Для ідентифікації близьких нееквівалентних крис-та-ло-гра-фіч-них поло-жень ре-зонансних ядер було застосовано зйомки у зовнішньому маг-ніт-ному по-лі. Це та-кож дозволяє вивчити поведінку ре-зуль-тую-чого вектора магнітного мо-менту при змі-ні величини поля. Суттєве звуження ліній секс-те-тів від ядер за-ліза в тет-ра-по-зи-ці-ях у зовнішньому магнітному полі підтверджує ви-ще-при-ве-дені мір-ку-вання про на-яв-ність спектру магніто-не-ек-ві-ва-лент-них по-зи-цій за-лі-за в тет-ра-під-гратці. Також потрібно відмітити, що інтегральна ін-тен-сив-ність па-ра-маг-ніт-ної компоненти, яка в да-но-му випадку характеризує ве-ли-чи-ну кіль-кос-ті іонів заліза, що не беруть участі в об-мін-них взаємодіях, прак-тич-но не мі-няє сво-го значення і залишається на рівні ?2.2-2.4 %. Це вказує на те, що зов-ніш-нє магнітне поле не чинить на них орієн-та-цій-ного впливу, а це мож-ливо ли-ше у випадку коли парамагнітна компонента фор-му-ється не-маг-ніт-ни-ми іона-ми Fe2+ (електронна конфігурація 3d6). Даний факт свід-чить про перебування іонів Fe2+ в низькоспіновому стані, який формується вна-слі-док збільшення ве-ли-чини розщеплення енергетичних рівнів eg та t2g кри-ста-ліч-ним полем.

Було встановлено лінійний характер зміни кутової орієнтації век-то-ра ре-зультуючого магнітного моменту від ве-ли-чи-ни прикладеного зов-ніш-ньо-го по-ля в усьому використаному діапазоні полів. Швид-кість зміни кута нахилу при накладанні зовнішнього поля рівна приб-лиз-но ? 18o/1 кЕ. Необхідно та-кож від-мітити, що накладання зовнішніх магнітних по-лів не усуває неко-ліне-ар-ності магнітних моментів окремих підграток, яка за-ли-шається на рівні ? о.

При проведенні повторних зйомок через 1 рік відмічено суттєві змі-ни на КЕМ спектрі модельного зразка залізо-ітрієвого гранату, а саме збіль-шен-ня ве-личини ізомерного зсуву та зменшення ефективного магнітного поля на ре-зо-нансних ядрах практично для всіх виділених позицій. Це свідчить про пе-ре-біг процесів старіння приповерхневого шару епітаксійної плівки. Спо-сте-ре-жу-ва-ні зміни знаходять своє логічне пояснення припускаючи пе-ре-біг із ча-сом про-цесів відновлення порушеної внаслідок кисневого збіднення ані-он-ної під-грат-ки в приповерхневому шарі епітаксійної гетероструктури. Част-кова від-бу-до-ва кисневих поліедрів приводить до зростання ступеня іон-нос-ті хімічного зв’яз-ку в тетра- та октаедричних комплексах заліза, і, від-по-від-но, до перерозподілу електронної густини в ланцюжках Fea3+– O2-– Fed3+ з ло-ка-лізацією хвильової функції 4s – електронів заліза на ядрах кис-ню. Реалізація та-кого механізму власне і зумовлює збільшення величини ізо-мерного зсуву. Змі-ну величини Hеф також слід пов’язати із змен-шен-ням спінової густини 4s – елек-тронів на резонансному ядрі, оскільки останні приймають участь при фор-муванні кон-такт-ного поля Фермі, яке вносить основний вклад у ре-зуль-тую-че значення ве-ли-чини ефективного магнітного поля на резонансних ядрах. Сут-тєве звуження ши-рини лінії, яке спостерігається тільки для обидвох ви-ді-ле-них d –позицій, ціл-ком зрозуміле з точки зору більшої чутливості d – позиції до росту симетрії аніонної підгратки.

Приймаючи до уваги результати КЕМС досліджень проведених на мо-дель-ному зразку, здійснено аналіз КЕМ спектрів (табл. ) епітаксійних ферит-ґра-на-то-вих ге-те-ро-структур LаGа:ЗІҐ/ҐҐҐ, в результаті чого встановлено:– 

існує квазінеперервний спектр параметрів надтонких взаємодій на ре-зо-нанс-но-му ядрі центр ваги якого визначається першою координаційною сферою, а йо-го “розмиття” – впливом наступних координаційних сфер, про що свідчить сут-тєве зрос-тан-ня ширини лінії для всіх введених секстетів по мірі збільшення сту-пеня за-мі-щен-ня іонами Ga3+;– 

іони Ga3+ (електронна конфігурація 4so), заміщаючи іони заліза в ґранатовій струк-турі LаGа:ЗІҐ, не призводять до перерозподілу електронної густини 2p – елек-трон-ної оболонки іонів O2- і не впливають, таким чином, на хви-льо-ву функцію 4s  елек-тронів заліза, оскільки величина ізомерного зсуву для всіх по-зицій іонів заліза в системі LаGа:ЗІҐ за-ли-ша-ється практично незмінною;– 

зменшення значень ефективних магнітних полів на резо-нанс-них ядрах із зро-стан-ням ступеня заміщення іонами Ga3+ в системі LаGа:ЗІҐ для усіх виді-ле-них по-зи-цій обумовлено фор-му-ванням парамагнітних зв’язків типу Fei3+– O2-– Gaj3+– O2-–Fei3+, і втра-тою, таким чином, непрямих надобмінних взаємодій в лан-цюжках Fea3+– O2-– Fed3+, що й призводить до зменшення вкладу Hdip від ди-поль-дипольної взаємодії ядра з іншими атомами. Встановлено лінійний ха-рак-тер зміни величини Hеф в залежності від ступеня заміщення іонами галію в діа-пазоні Х = .7 ат./форм.од. (рис. ). Середні значення швидкості зміни ве-ли-чини ефективного магнітного поля при зміні ступеня заміщення іонами Ga3+ відповідно рівні:

для октакоординації – (57±6) кЕ/(ат./форм.од.)

для тетракоординації – (30±3) кЕ/ (ат./форм.од.)

Таблиця 4 |

, мм/с | , мм/с | , мм/с | , | , кЕ | , град. | , % | La0.093Y2.907 Ga0.1Fe4.9O12“ | а1” | 0.47(1) | 0.63(1)– | 0.5(1) | 487(1) | -3(1) | 29.2“ | а2” | 0.43(1) | 0.64(1)– | 1.5(3) | 466(1) | 90(9) | 9.7“ | d1” | 0.47(1) | 0.33(1)– | 6.3(2) | 397(1) | -49(1) | 27.2“ | d2” | 0.51(1) | 0.46(1)– | -5.5(2) | 384(1) | -52(1) | 31.5“ | D” | 0.46(1) | 0.58(1) | 2.02(4)––– | 2.4 | La0.12Y2.88 Ga0.45Fe4.55O12“ | а1” | 0.50(1) | 0.63(1)– | 0.3(2) | 475(1) | -18(1) | 29.5“ | а2” | 0.46(1) | 0.65(1)– | 1.0(3) | 449(1) | 90(7) | 9.8“ | d1” | 0.47(1) | 0.36(1)– | 6.5(2) | 390(1) | -49(1) | 28.5“ | d2” | 0.51(1) | 0.48(1)– | -1.2(2) | 376(1) | -39(1) | 29.7“ | D” | 0.46(1) | 0.59(1) | 2.09(4)––– | 2.5 | La0.143Y2.857 Ga0.7Fe4.3O12“

а1” | 0.58(1) | 0.64(1)– | 0.2(2) | 459(1) | -19(1) | 28.7“ | а2” | 0.54(1) | 0.67(1)– | 1.1(2) | 436(1) | 90(7) | 9.6“ | d1” | 0.53(1) | 0.34(1)– | 6.3(2) | 382(1) | -46(1) | 23.2“ | d2” | 0.57(1) | 0.48(1)– | -1.2(2) | 367(1) | -38(1) | 35.3“ | D” | 0.54(1) | 0.57(1) | 2.06(5)––– | 3.2–  |

заміщення ґалієм призводить до повороту результуючого вектора магнітного мо-мен-ту в сторону перпендикуляра до площини зрізу епітаксійної ге-те-ро-струк-тури (рис. ). Це пов’язано із зменшенням ефекту розмагнічування по-верх-ні феромагнетика, оскільки величина намагніченості насичення змен-шу-єть-ся внаслідок “розбавлення” магнітної тетрапідгратки немагнітними іона-ми ґа-лію. Величина кута нахилу результуючого вектора магнітного мо-мен-ту до пло-щини плівки із ростом кількості іонів ґалію в ґранатовій струк-ту-рі змі-ню-єть-ся лінійно, і швидкість її зміни становить (21±2)o/(ат./форм.од.) у діапазоні заміщення Х = .7 ат./форм.од.;– 

величина інтегральної інтенсивності, яка відповідає парамагнітній складовій, по мірі заміщення іонами Ga3+ зростає і становить ? 3.2 % для ступеня за-мі-щен-ня Х = .7 ат./форм.од.

Зважаючи на встановлений факт старіння приповерхневого шару мо-дель-ного зразка ЗІҐ, було здійснено повторну зйомку КЕМ спектрів через 1 рік для всієї системи досліджуваних гетероструктур LaGa:ЗІҐ/ҐҐҐ. По-рів-ню-ючи от-римані КЕМ спект-ри приходимо до висновку, що про-цес старіння су-про-во-джу-ється відбудовою аніонних поліедрів і, відповідно, призводить до змен-шен-ня ступеня кис-не-вої нестехіометрії. На це вказує одночасне зростання ве-ли-чини ізомерних зсу-вів для всіх виділених позицій та зменшення значень Hеф, що обумовлено од-нією і тією ж причиною: зменшенням долі 4s – елек-тро-нів заліза внаслідок ло-калізації відповідних хвильових фунцій на від-бу-до-ва-них вуз-лах кисневої підгратки. Про це свідчить також незначне звуження ши-рин ліній секстиплетів та перебудова тензорів ҐЕП. Накладання зов-ніш-ньо-го маг-ніт-ного поля величиною Hзовн= 2.8 кЕ приводить до незначного збіль-шен-ня зна-чення Hеф (порядку ?  кЕ) для а – позицій у випадку галієвого за-мі-щен-ня. Величини ефективних магнітних полів на резонансних ядрах у d – по-зи-ціях залишаються незмінними. Причини виникнення даного факту, оче-вид-но, слід пов’язувати із переважаючим заміщенням іонами Ga3+ іонів Fe3+ в тет-ра-ед-ричних позиціях. Внаслідок цього порушується симетрія кри-ста-ліч-но-го поля лі-ган-дів першої координаційної сфери для а – позицій, і стає мож-ли-ва часткова по-ля-ризація зовнішніх s - оболонок іонів за-ліза, а зо-кре-ма 3s - оболонки. Це призводить до зменшення спінової густини хви-льової функ-ції 3s - електронів іонів заліза на резонансному ядрі, і від-по-від-но до змен-шен-ня їх від’ємного вкладу у формування контактного поля Фермі.

Основні результати та висновки

1. Запропоновано цілісний комплексний підхід, щодо використання існуючих не-руйнуючих методів та методик, який забезпечує проведення повної оцін-ки структурної досконалості епітаксійних ферит-ґранатових гетероструктур і дозволяє визначити максимальну концентрацію густини дислокацій не-від-по-від-нос-ті.

2. Встановлено невідповідність очікуваного та реального складу вирощених епі-таксійних гетероструктур LaGa:ЗІҐ/ҐҐҐ, яка зумовлена додатковим вхо-джен-ням в структуру вирощуваних плівок в процесі РФЕ іонів Ga3+ внаслідок підтравлювання підкладки та змен-шенням коефіцієнта входження іонів La3+. Отримані функ-ціо-наль-ні за-лежності коефіцієнтів входження для да-них катіонів від тем-пе-ра-ту-ри пе-ре-охолодження дозволили встановити оп-ти-мальну з точки зору від-по-від-нос-ті реального складу очікуваному ве-ли-чи-ну пере-охоло-дження для ви-ро-щу-вання LaGa – заміщених плівок залізо-ітріє-во-го ґранату, яка рівна =25 K.

3. Формування результуючої картини роз-по-ділу деформацій та залишкових напруг в ЕФҐП зумовлено процесами післяростової обробки та порізки зразків, що й приводить до знач-ної анізотропії механічних характеристик в площині плівки. На це вка-зу-ють побудований для ЕФҐП повний тензор малих деформацій та від-нов-ле-ний тензор залишкових напруг.

4. Встановлено факт порушення стехіометрії аніонної підгратки при-по-верх-не-вих шарів (?  нм) епітаксійної плівки залізо-ітрієвого ґранату, про що свід-чать на-яв-ність в КЕМ спектрі додаткового секстиплету від магні-то-не-ек-ві-ва-лент-ної d – позиції іонів за-ліза та дублетна компонента, яка відповідає іонам за-ліза у парамагнітному ста-ні із проміжним ступенем валентності +2…+3.

5. Експериментально встановлено залежності, які мають лінійний характер, для кутової орієнтації век-тора результуючого магнітного моменту від сту-пе-ня заміщення іонами ґа-лію у діапазоні Х = .7 ат./форм.од. та від зна-чен-ня прикладеного зов-ніш-ньо-го поля в діапазоні Hзовн= .8 кЕ, швидкості зміни становлять від-по-від-но: (21±2)o/(ат./форм.од.) та ? 18o/1 кЕ.

6. Величина вкладу Hdip від диполь-дипольної взаємодії ядра з іншими ато-ма-ми прямо пропорційна числу непрямих надобмінних взаємодій в ланцюжках Fea3+– O2-– Fed3+, про що свідчить лінійний характер зміни величини Hеф в за-леж-ності від ступеня заміщення іонами ґалію.

7. Встановлено факт перебігу процесів старіння в приповерхневих шарах епітаксійних гетероструктур ЗІҐ/ҐҐҐ та LaGa:ЗІҐ/ҐҐҐ, які полягають у відновленні кисневої підґратки, на що вказує змен-шен-ня частки 4s – електронів заліза внаслідок локалізації від-по-від-них хвильових функцій на відбудованих аніонних вузлах (термін ? 1 календарний рік).

Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Остафійчук Б.К., Федорів В.Д., Коцюбинський В.О., Мокляк В.В. Месс-бауе-рів-ські дослідження магнітних та електричних надтонких взаємодій в епі-так-сійних плів-ках Y3Fe5O12. – ФХТТ. – Т. , № . – 2005. – С.60-64.

2. Немошкаленко В.В., Ющук С.І., Яремій І.П., Бондар В.І., Коцю-бин-ський В.О., Мок-ляк В.В. Вирощування епітаксійних плівок заміщеного за-лі-зо-ітрієвого гра-на-ту з наперед заданими властивостями // Металл. и нов. техн. – 2002. – Т.24. – №5. – С. .

3. Б. К. Остафийчук, В. Д. Федорив, В. О. Коцюбинский, В.М. Пылыпив, В. В. Мокляк, В. В. Каспрук. Исследование разупорядочения маг-нит-ной мик-ро-струк-туры CaGe-замещенных монокристаллических феррит-гра-на-то-вых пленок ме-то-дом мессбауэровской спектро-ско-пии // Металл. и нов. техн. – 2005. – Т.27. – №8. – С. .

4. Остафійчук Б.К., Федорів В.Д., Коцюбинський В.О., Мокляк В.В., Яре-мій І.П. Месс-бауерівські дослідження магнітної мікроструктури Ca-Ge–за-мі-щених мо-но-кри-сталічних ферит-гранатових плівок в зовнішньому маг-ніт-но-му полі // Вісник Прикарпатського університету. Серія: математика, фізика, хімія. Вип.1 – Івано-Фран-ківськ.: Плай, 2000. – С. 139-148.

5. Соловко Я.Т., Яремій В.О., Коцюбинський В.О., Мокляк В.В. Оцінка струк-тур-ної дос-коналості епітаксійних Ві-заміщених ферит-гранатових плівок ме-то-дом рент-ге-но-структурного аналізу. – Матеріали ІІІ Всеукраїнської кон-фе-ренції молодих нау-ковців “ ІТОНТ-2002” – Черкаси, 2002. – С.45-46.

6. Остафійчук Б.К., Федорів В.Д., Коцюбинський В.О., Мокляк В.В., Яб-лунь Л.С. Вплив зовнішнього магнітного поля на магнітну мікро-струк-туру іон-но-ім-план-то-ва-ного шару ферит-гранатових плівок. – Матеріали ІХ Між-на-родної конференції “Фізика і технологія тонких плівок”. – Т.1. – 19-24 травня 2003 р. – Івано-Франківськ, 2003. – С.220.

7. Мокляк В.В., Каспрук В.В., Гавенчук Ю.В. Вплив LaGa-заміщення на магнітні та кристалічні властивості системи LaGa:YIG. – Матеріали ІХ Міжнародної конференції “Фізика і технологія тонких плівок”. – Т.2. – 19-24 травня 2003 р. – Івано-Франківськ, 2003. – С.160.

8. Мокляк В.В. Визначення ростових напруг в епітаксійних ферит-гранатових плів-ках рентгенодифракційним методом. – Матеріали Х Міжнародної кон-фе-рен-ції “Фізика і технологія тонких плівок”. – Т.1. – 16-21 травня 2005 р. – Івано-Франківськ, 2005. – С.203.

9. Федорів В.Д., Коцюбинський В.О., Мокляк В.В. Месбауерівські до-сліджен-ня магнітної мікроструктури епітаксійної плівки залізо-ітрієвого гранату. – Матеріали Х Між-на-род-ної конференції “Фізика і технологія тонких плівок”. – Т.1. – 16-21 травня 2005 р. – Івано-Франківськ, 2005. – С.364.

Цитована література

1. Хапачев Ю.П., Чуховский Ф.Н. Деформации и напряжения в многослойных эпитаксиальных кристаллических структурах. Рентгено-дифракционные методы их определения. Обзор. // Кристаллография – 1989. – Т.34, Вып.3. – С.776–799.

2. Остафийчук Б. К., Олейник В.А., Пылыпив В.М. и др. Кристаллическая и магнитная струк-тура имплантированных слоев монокристаллических пленок железо-иттриевого граната: Препр. / АН УССР. Ин-т металлофизики; №1– 91. – К.: 1991. – 70 с.

3. Серегин П.П. Физические основы мессбауэровской спектроскопии. Учебное пособие. – Санкт-Петербург: Изд. СПбГПТУ, 2002. – 169 с.

АнотаціЯ

Мокляк В.В. Особливості кристалічної та маґнітної мікро-струк-ту-ри LaGa – заміщених епітаксійних плівок залізо-ітрієвого ґранату. – Ру-ко-пис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-мате-ма-тич-них наук за спеціальністю 01.04.18 – фізика і хімія поверхні. Прикарпатський на-ціональний університет імені Василя Стефаника, Івано-Франківськ, 2007.

У дисертації запропоновано цілісний комплексний підхід для оцінки струк-турної дос-ко-налості ЕФҐП. Встановлено оптимальну ве-ли-чину пере-охо-ло-дження для ви-ро-щу-вання LaGa – заміщених плівок ЗІҐ, яка рівна =25 K. Вивчено роз-по-діл деформацій та за-лиш-ко-вих напруг в струк-турі ЕФҐП зумовлений процесами післяростової обробки та порізки. Вста-новлено факт порушення стехіометрії аніонної підгратки при-поверхневих ша-рів ЕФҐП. Екс-пе-риментально встановлено функціональні за-лежності зміни ку-тової орі-єн-та-ції вектора результуючого магнітного мо-мен-ту від величини при-кладеного зов-ніш-нього магнітного поля та ступеня замі-щен-ня іонами га-лію. Виділено вклад від диполь-дипольної взаємодії у вели-чи-ну ефективного маг-нітного поля на резонансному ядрі при заміщенні іонами га-лію.Досліджено про-цеси ста-рін-ня в даних матеріалах.

Ключові слова: залізо-ітрієвий ґранат (ЗІҐ), епітаксійні плівки ферит-ґра-натів (ЕФҐП), рідкофазна епітаксія, рентґенівська дифрактометрія, рент-ге-но-дифрактометрична тензометрія, конверсійна електронна мессбауерівська спек-троскопія (КЕМС), ефективне магнітне поле на ядрі.

Аннотация

Мокляк В.В. Особенности кристаллической и магнитной микро-струк-ту-ры LaGa – замещенных эпитаксиальных пленок железо-ит-три-е-во-го граната. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-матема-ти-чес-ких наук по специальности 01.04.18 – физика и химия поверхности. Прикарпатский национальный университет имени Василия Стефаника, Ивано-Франковск, 2007.

В диссертации представлены результаты исследований механизмов фор-ми-рования кристаллической и магнитной микроструктуры LaGa – замещенных эпи-так-сиальных пленок ЖИГ полученных при разных тех-нологических ус-ло-ви-ях выращивания.

Предложен целостный комплексный подход по поводу использования су-ществующих неразрушающих методов и методик, который обеспечивает воз-можность проведения полной оценки струк-тур-но-го совершенства ЕФГП и по-зволяет установить максимальную