Магниторезистивные свойства многослойной наноструктуры {[(Co41Fe39b20)33.9 (SiO2)66.1]/[In35.5y4.2o60.3]}93

И.В. Бабкина, К.С. Габриельс, O.В. Жилова, аспирант, А.В. Ситников

Кафедра физики твердого тела

Исследованы магниторезистивные свойства новых многослойных структур композит – полупроводник, в которых слои композита ферромагнетик – диэлектрик (Co₄₁Fe₃₉B₂₀)_33.9 (SiO₂)_66.1, находящегося в суперпарамагнитном состоянии, разделены полупроводниковой (диэлектрической) прослойкой In_35.5Y_4.2O_60.3.

Образцы были получены ионно–лучевым методом напыления с использованием составной мишени из металлического сплава (Co₄₁Fe₃₉B₂₀) с пятнадцатью равномерно распределенными на его поверхности навесками SiO₂ и мишени из полупроводника сложного состава In_35.5Y_4.2O_60.3 на вращающуюся подложку. За один оборот карусели формировались слой композита (Co₄₁Fe₃₉B₂₀)_33.9 (SiO₂)₆₆ и полупроводниковая прослойка In_35.5Y_4.2O_60.3. Пленка многослойной гетерогенной структуры состояла из 93х бислоев {[(Co₄₁Fe₃₉B₂₀)_33.9 (SiO₂)_66.1]/[In_35.5Y_4.2O_60.3]}₉₃.

Установлено, что толщина полупроводниковой прослойки влияет на удельное сопротивление пленок. Это связано с изменением механизма электропереноса в материале. При толщине меньше 0.5 нм процесс переноса заряда определяется композитом (Co₄₀Fe₄₀B₂₀)_33.9(SiO₂)_66.1, состав которого находится до порога перколяции. При толщинах от 0.5 до 1.2 нм наблюдается перераспределение проводимости от электропереноса металл – диэлектрик – металл к каналам металл – полупроводник – металл, в результате чего удельное сопротивление уменьшается в несколько раз. При толщине > 1.2 нм в проводящих каналах металл – полупроводник – металл увеличивается толщина полупроводника, что приводит к росту сопротивления.

П осле отжига при температуре 300 ⁰С в течение 30 минут в атмосфере водорода при давлении 7.8 Торр в многослойной гетерогенной структуре выявлен максимум на зависимостях действительной и мнимой частей комплексной магнитной проницаемости от толщины прослойки In_35.5Y_4.2O_60.3 в диапазоне 1 – 1.5 нм, положение которого коррелирует с зависимостями электрического сопротивления образцов от толщины полупроводниковой прослойки.

П

Магниторезистивный эффект многослойной структуры после термической обработки при Т = 300 ^оС в течение 30 мин в атмосфере водорода при давлении 7.8 Торр при толщине In_35.5Y_4.2O_60.3: 0.4 нм (кривая 1) и 1.44 нм (кривая 2)

роведенные исследования магниторезистивных свойств данной структуры показали, что после термической обработки толщина полупроводниковой прослойки In_35.5Y_4.2O_60.3 оказывает определяющее значение на величину и вид полевой зависимости сопротивления. При толщине > 1.0 нм наблюдается рост магнитосопротивления, что коррелирует с увеличением электрической проводимости образцов и увеличением комплексной магнитной проницаемости.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проект №13-02-97512-р_центр_а).

УДК 537.633.9

Магнитосопротивление тонкопленочных нанокомпозитов на основе ферромагнетика и пьезоэлектрика

З.Х. Граби, аспирант, С.А. Гриднев, М.А. Каширин, А.В. Калгин, докторант

Кафедра физики твердого тела

С

(1)

овременная электроника развивается по пути уменьшения размеров устройств и расширения их функциональных возможностей. Один из подходов для изготовления мультифункциональных устройств малых размеров − создание композитов по планарной технологии. В настоящее время пристальное внимание исследователей уделяется композитам типа ферромагнетик-пьезоэлектрик. Дело в том, что в композитах ферромагнетик-пьезоэлектрик сосуществуют ферромагнитные и пьезоэлектрические фазы, благодаря чему такие композиты обладают рядом важных свойств для практических приложений. К числу таких свойств относится магнитосопротивление (МС), заключающееся в изменении электрического сопротивления материала при помещении его во внешнее магнитное поле. Величина МС находится по формуле:

где R(H) – электросопротивление материала в присутствии внешнего магнитного поля напряженностью H₌ и R(0) – электросопротивление материала в нулевом магнитном поле.

Целью работы являлось обнаружение и объяснение закономерностей поведения магнитосопротивления в аморфных тонкопленочных наногранулированных композитах (x)Ni – (1-x)[Pb_0,81Sr_0,04(Na_0,5Bi_0,5)_0,15][(Zr_0,575Ti_0,425)]O₃ (далее (x)Ni − (1-x)PZT), полученных методом ионно-лучевого распыления.

Образцы композитов (x)Ni − (1-x)PZT имели размеры 10 мм × 3 мм × d мкм, где толщина d увеличивалась от 0,56 до 0,61 мкм с ростом х в композите от 0,23 до 0,39.

Полевые и концентрационные зависимости МС показаны на рис. 1 и 2.

Рис. 1. Зависимости ∆R/R(0) от Н= для композитов (x)Ni − (1-x)PZT при комнатной температуре	Рис. 2. Зависимость ∆R/R(0) от x для композитов (x)Ni − (1-x)PZT при Н= = 8000 Э

Согласно модели туннельного магнитосопротивления, в композитах доперколяционного состава перенос заряда происходит путем туннелирования электронов через диэлектрический барьер PZT между соседними гранулами Ni с параллельными магнитными моментами. Чем больше величина Н₌, тем больше соседних гранул с параллельными магнитными моментами, что соответствует росту туннельного тока, и, как следствие, росту ΔR/R(0) (рис. 1). С увеличением х в композитах ΔR/R(0) увеличивается, так как вероятность туннелирования электронов возрастает из-за уменьшения расстояния между гранулами, и становится максимальной при х, близкой к порогу перколяции. За порогом перколяции х = 0,35 все больше гранул объединяется друг с другом, что приводит к уменьшению туннельного тока, а, значит, и падению ΔR/R(0) (рис. 2).

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ по гранту № 13-02-00663.

УДК 537.312.6