Структурные, оптические и магнитные характеристики пленок феррит-гранатов после ионного травления

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

В работе представлены экспериментальные результаты исследования влияния ионного травления монокристаллических пленок катион-замещенных феррит-гранатов на их структурные, магнитные, оптические и магнитооптические свойства. Показано, что ионное травление монокристаллических гранатов существенно уменьшает шероховатость поверхности. Анализ доменной структуры, спектров ферромагнитного резонанса и магнитооптического гистерезиса в эпитаксиальной пленке висмут-замещенного феррит-граната при послойном ионном стравливании показал наличие трех различных слоев, состояние которых меняется относительно точки компенсации, а границы слоев соответствуют переходу через точку компенсации. Показано, что положение границ слоев можно изменять за счет изменения температуры образца. Исследование оптических и магнитооптических характеристик показало, что в монокристаллических (эпитаксиальных) пленках феррит-гранатов ионное травление не ухудшает оптическое пропускание и не разрушает структуру граната вплоть до толщины десятки нанометров (эффект Фарадея сохраняется).

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

С. В. Томилин

Крымский федеральный университет им. В.И. Вернадского

Автор, ответственный за переписку.
Email: tomilin_znu@mail.ru
Россия, Симферополь

А. А. Сыров

Крымский федеральный университет им. В.И. Вернадского

Email: anatoly199824@rambler.ru
Россия, Симферополь

Т. В. Михайлова

Крымский федеральный университет им. В.И. Вернадского

Email: tatvladismikh@cfuv.ru
Россия, Симферополь

С. Д. Ляшко

Крымский федеральный университет им. В.И. Вернадского

Email: tomilin_znu@mail.ru
Россия, Симферополь

А. Н. Шапошников

Крымский федеральный университет им. В.И. Вернадского

Email: tomilin_znu@mail.ru
Россия, Симферополь

А. Г. Шумилов

Крымский федеральный университет им. В.И. Вернадского

Email: tomilin_znu@mail.ru
Россия, Симферополь

Е. Ю. Семук

Крымский федеральный университет им. В.И. Вернадского

Email: tomilin_znu@mail.ru
Россия, Симферополь

А. А. Федоренко

Крымский федеральный университет им. В.И. Вернадского

Email: tomilin_znu@mail.ru
Россия, Симферополь

В. Н. Бержанский

Крымский федеральный университет им. В.И. Вернадского

Email: tomilin_znu@mail.ru
Россия, Симферополь

О. А. Томилина

Крымский федеральный университет им. В.И. Вернадского

Email: tomilin_znu@mail.ru
Россия, Симферополь

Список литературы

  1. Golubev L.V., Kirin D.V., Polozov A.Yu., Popkov A.F., Red’ko V.G., Vorotnikova N.V., Zvezdin K.A. // Proceeding of the Institute of Physics and Technology HAS. 1997. V. 13. P. 1.
  2. Tang D.D., Wang P.K., Speriosu V.S., Le S., Kung K.K. // IEEE Trans. Magn. 1995. V. 31. № 6. P. 3206. https://www.doi.org/10.1109/20.490329
  3. Мокляк В.В. // Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. 2015. Т. 18. № 1. C. 62 https://www.doi.org/10.17073/1609-3577-2015-1-62-68
  4. Бучельников В. Д., Даныпин Н. К., Линник А. И., Цымбал Л. Т., Шавров В. Г. // ЖЭТФ. 2002. Т. 122. № 1. С. 122.
  5. Bogun P.V., Gusev M.Yu., Kandyba P.E., Kotov V.A., Popkov A.F., Sorokin V.G. // Solid State Phys. 1985. V. 27. № 6. P. 2776.
  6. Тихонов В.В., Литвиненко А.Н., Садовников А.В., Никитов С.А. // Известия РАН. Сер. физ. 2016. Т. 80. № 10. С. 1389. https://www.doi.org/10.7868/S0367676516100252
  7. Изотов А.В., Беляев Б.А., Соловьев П.Н., Боев Н.М. // Известия высших учебных заведений. Физика. 2018. Т. 61. № 12. С. 153.
  8. Adachi N., Denysenkov V.P., Khartsev S.I., Grishin A.M., Okuda T. // J. Appl. Phys. 2000. V. 88. № 5. P. 2734.
  9. Тихонов В.В., Губанов В. А. // Известия высших учебных заведений. ПНД. 2022. Т.30. № 5. C. 592. https://www.doi.org/10.18500/0869-6632-003005
  10. Зигерт А.Д., Дунаева Г.Г., Сдобняков Н.Ю. // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. 2021. № 13. С. 134. https://www.doi.org/10.26456/pcascnn/2021.13.134.
  11. Ткалич А.К. Влияние точечных дефектов и концентрационных неоднородностей на свойства монокристаллических пленок магнитных гранатов: Дис. канд. физ.-мат. наук. Москва, 1992. 153 с.
  12. Арзамасцева Г.В., Балбашов А.М., Лисовский Ф.В., Мансветова Е.Г., Темирязева М.П., Темирязев А.Г. // ЖЭТФ. 2015. Т. 147. № 4. С. 793.
  13. Костишин В.Г., Морченко А.Т., Читанов Д.Н., Трухан В.М. // Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. 2012. № 3. C. 29. https://www.doi.org/10.17073/1609-3577-2012-3-29-34
  14. Протасов Е.А. //. Журнал технической физики. 2019. Т. 89. C. 1130. https://www.doi.org/10.21883/jtf.2019.07.47812.428-18
  15. Вишневский В.Г., Михерский Р.М., Дубинко С.В. // Журнал технической физики. 2002. Т. 72. № 2. C. 96.
  16. Lugovskoy N., Berzhansky V., Glechik D., Prokopov A. // J. Phys.: Conf. Series. 2018. V. 1124. P. 051063. https://www.doi.org/10.1088/1742-6596/1124/5/051063
  17. Ветошко П.М., Гусев Н.А., Чепурнова Д.А., Самойлова Е.В., Звездин А.К., Коротаева А.А., Белотелов В.И. // Медицинская техника. 2016. № 4 (298). С. 15.
  18. Томилина О.А., Сыров А.А., Томилин С.В., Бержанский В.Н. // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтрон. исслед. 2022. № 10. С. 29. https://www.doi.org/10.31857/S1028096022100156
  19. Ветошко П.М., Гусев Н.А., Чепурнова Д.А., Самойлова Е.В., Сыворотка И.И., Сыворотка И.М., Звездин А.К., Коротаева А.А., Белотелов В.И. // Письма в ЖТФ. 2016. Т. 42. № 16. С. 64. https://www.doi.org/10.1134/S1063785016080289
  20. Малоземов А., Слонзуски Дж. Доменные стенки в материалах с цилиндрическими магнитными доменами. Перевод с английского. М.: Мир, 1982. С. 384.
  21. Кузмичев А.Н., Ветошко П.М., Князев Г.А., Белотелов В.И., Буньков Ю.М. // Письма в ЖЭТФ. 2020. Т. 112. № 11. С. 749. https://www.doi.org/10.31857/S1234567820230068
  22. Мамонов E.A., Новиков В.Б., Майдыковский А.И., Темирязева М.П., Темирязев А.Г., Федорова А.А., Логунов М.В., Никитов С.А., Мурзина Т.В. // ЖЭТФ. 2023. Т. 163. № 1. С. 41. https://www.doi.org/10.31857/S0044451023010054
  23. Ветошко П.М., Звездин А.К., Скиданов В.А., Сыворотка И.И., Сыворотка И.М., Белотелов В.И. // Письма в ЖТФ. 2015. Т. 41. № 9. С. 103.
  24. Vetoshko P.M., Valeiko M.V., Nikitin P.I. // Sensors and Actuators. A: Phys. 2003. V. 106. P. 270.
  25. Буньков Ю.М. // Успехи физических наук. 2010. Т. 180. № 8. С. 884. https://www.doi.org/10.3367/UFNe.0180.201008m.0884
  26. Буньков Ю.М., Клочков А.В., Сафин Т.Р., Сафиуллин К.Р., Тагиров М.С. // Письма в ЖЭТФ. 2019. Т. 109. № 1. С. 43. https://www.doi.org/10.1134/S0021364019010065
  27. Кринчик Г.С. Физика магнитных явлений. М.: МГУ, 1976. C. 367.
  28. Шапошников А.Н., Бержанский В.Н., Прокопов А.Р., Милюкова Е.Т., Каравайников А.В. // Ученые записки Таврического национального университета имени В.И. Вернадского Серия “Физика”. 2009. Т. 22 (61). № 1. С. 127.
  29. Томилин С.В., Федоренко А.А., Бержанский В.Н., Томилина О.А. // Известия РАН. Серия физическая. 2022. Т. 86. № 5. С. 655. https://www.doi.org/10.31857/S0367676522050271
  30. Федоренко А.А., Бержанский В.Н., Каравайников А.В., Шапошников А.Н., Прокопов А.Р. // Журнал технической физики. 2021. Т. 91. № 2. С. 352. https://www.doi.org/10.1134/S1063784221020110

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. АСМ-изображения морфологии поверхности подложки ГГГ толщиной 500 мкм до ионной обработки (а) и после ионного стравливания слоя толщиной 200 (б) и 600 нм (в).

Скачать (57KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Пространственно-неоднородное травление через маску: схема травления с помощью цилиндрической маски (а), профиль ЭПФГ после травления (б).

Скачать (29KB)
Метаданные
4. Рис. 3. АСМ-изображения морфологии поверхности ЭПФГ (YBi)3(FeAlGa)5O12 (h = 2 мкм) после ионного травления на различных участках профиля с шагом в 2.5 мм (а–г — от центра к краю).

Скачать (78KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Оптические (а) и магнитооптические (б) характеристики ЭПФГ на разных участках профиля травления (координаты участка в миллиметрах указаны в легенде, соответствуют рис. 2б).

Скачать (32KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Вид доменной структуры ЭПФГ (YBi)3(FeAlGa)5O12 при различном значении остаточной толщины: а) h = 7.6 мкм (до травления); б) h = 6.3 мкм; в) h = 5.1 мкм; г) h = 3.8 мкм; д) h = 2.5 мкм; е) h = 1.3 мкм; ж) h → 0 мкм; з) зависимость периода доменной структуры d от толщины пленки (точки — экспериментальные данные, линия — аппроксимация уравнением (2)).

Скачать (69KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Резонансные кривые ФМР пленки (YBi)3(FeAlGa)5O12 при перпендикулярном (B||n) и параллельном резонансе (B⊥n) при послойном ионном травлении: h = 7.6 мкм (а); h = 6.3 мкм (б); h = 5.1 мкм (в); h = 3.8 мкм (г); h = 2.5 мкм (д); h = 1.3 мкм (е); h → 0 мкм (ж); зависимость Bres от толщины стравленного слоя (з).

Скачать (274KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Петли гистерезиса пленки (YBi)3(FeAlGa)5O12 при послойном ионном травлении: h = 7.6 мкм (а); h = 6.3 мкм (б); h = 5.1 мкм (в); h = 3.8 мкм (г); h = 2.5 мкм (д); h = 1.3 мкм (е); h → 0 мкм (ж).

Скачать (72KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Схема формирования слоев за счет градиента точки компенсации вдоль поперечного профиля пленки (а), граница зоны травления при комнатной температуре (б) и после нагрева на 20°С (в), перепад глубины травления 1.3 мкм сверху (области A и A’) и 3.8 мкм снизу (области B и B’).

Скачать (46KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Образец с 3D-профилем круглой формы (пленка (YLa)3Fe5O12, h = 2.4 мкм): а — фото структуры с круглым профилем; б — профиль сформированной поверхности.

Скачать (21KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Резонансные кривые ФМР (пленка (YLa)3Fe5O12, h = 2.4 мкм) для перпендикулярного (B||n) и параллельного резонанса (B⊥n): а — до травления, квадрат 4 × 4 мм, б — после вытравливания круглого диска d = 2 мм и в — d = 1.5 мм.

Скачать (43KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024