Електронні транспортні ефекти у багатошарових плівкових системах
Electronic Archive of Sumy State University
Переглянути архів Інформація| Поле | Співвідношення | |
| Title |
Електронні транспортні ефекти у багатошарових плівкових системах
|
|
| Creator |
Дехтярук, Леонід Васильович
Дехтярук, Леонид Васильевич Dehtiaruk, Leonid Vasylovych |
|
| Subject |
багатошарові магнітні та немагнітні плівки
транспортні коефіцієнти внутрішній та зовнішній розмірні ефекти многослойные магнитные и немагнитные пленки транспортные коэффициенты внутренний и внешний размерные эффекты multilayered magnetic and non-magnetic films transport coefficients internal and external size-effects |
|
| Description |
У дисертації наведені результати дослідження спін – поляризованого електронного транспорту в періодичних магнітних мультишарах та сандвічах, а також кінетичних ефектів у двошарових (ДП) та багатошарових (БП) плівках з моно - та полікристалічною структурою. Передбачено, що вплив шорсткостей інтерфейсів та меж зерен на амплітуду ефекту гігантського магнітоопору визначається конфігурацією центрів, які асиметрично розсіюють електрони, а величину та зміну знака (інверсію) зазначеного ефекту можна визначити за отриманими модельними формулами. Отримання загальних виразів для транспортних коефіцієнтів (провідності, температурного коефіцієнта опору, коефіцієнтів тензочутливості, опору тощо) у ДП та БП, дозволило не лише отримати для них лінеаризовані співвідношення, які пройшли перевірку при обробці даних експериментальних досліджень, а й обґрунтувати їх немонотонну розмірну залежність, яка обумовлена конкуренцією інтерфейсного, зерномежового та об’ємного розсіяння електронів. Наявність ортогонального до інтерфейсів зовнішнього магнітного поля у ДП та БП призводить до немонотонної розмірності залежності опору в області слабкого магнітного поля. Зі збільшенням поля опір зазначених провідників осцилює з його зміною. Взаємна дифузія металів змінює транспортні характеристики провідників, за зміною яких можна вивчити процес об’ємної та зерномежової дифузії, та визначити коефіцієнти об’ємної та зерномежової дифузії за отриманими модельними формулами. Дослідження осциляційного акустоелектронного ефекту в одно – та багатошарових плівках показало, що в області слабкої просторової дисперсії коефіцієнт згасання звукової енергії немонотонним чином залежить від товщини шарів, яка має зазначену вище природу, а в області сильної просторової дисперсії коефіцієнт згасання осцилює зі зміною довжини хвилі. // Русск. версия: В диссертационной работе приведены результаты исследования спин - поляризованного электронного транспорта в магнитных мультислоях и кинетических явлений в двухслойной и многослойной немагнитных пленках в условиях внешнего (рассеяние носителей заряда на внешних границах) и внутреннего (релаксация электронов на интерфейсах и границах зерен (ГЗ)) размерных эффектов. Показано, что влияние зеркального отражения носителей заряда границами магнитного проводника на амплитуду эффекта гигантского магнитосопротивления (ГМС) определяется конфигурацией рассеивающих центров (РЦ), которые асимметрично рассеивают электроны с разной поляризацией спинов относительно локальной намагниченности в магнитных слоях. Если магнитный образец имеет крупнозернистую структуру, то РЦ в основном сосредоточены либо в объеме слоев, либо в межкристаллитных границах. При объемной конфигурации РЦ, зеркальное отражение носителей заряда от внешних границ и интерфейсов сохраняет «память» электронов о своем спине и амплитуда эффекта ГМС увеличивается вследствие того, что электрон остается эффективным (ответственным за эффект). Противоположная тенденция наблюдается, если РЦ сосредоточены в границах раздела слоев. В этом случае зеркальное взаимодействие электронов с интерфейсами образцов уменьшает взаимодействие между магнитными слоями (эффект каналлирования), что и приводит к уменьшению амплитуды указанного эффекта. При мелкозернистой структуре слоев многослойной пленки, РЦ в основном располагаются в границах зерен (т.к. коэффициент зернограничной диффузии на несколько порядков больше чем коэффициент объемной диффузии) и рассеяние носителей заряда на ГЗ будет асимметричным, что и приводит к увеличению уровня эффекта ГМС. Максимальное значение эффекта ГМС, очевидно, следует ожидать при минимизации эффекта каналлирования, максимизации зеркального отражения внешними границами сандвича и наличия большой асимметрии в объемном и интерфейсном (основной) спин – зависимом рассеянием электронов с прохождением в соседний слой. Анализ размерной зависимости транспортных коэффициентов (проводимости, температурного коэффициента сопротивления, коэффициентов тензочувствительности т.д.) в двух – и многослойных пленках показало их немонотонную зависимость от толщины слоя, что обусловлено конкуренцией объемного и интерфейсного рассеяния носителей заряда. При наложении к указанным образцам внешнего магнитного поля вдоль нормали к их интерфейсам, в области слабого поля снова наблюдается немонотонная зависимость сопротивления от толщины слоя. Увеличение поля приводит к осцилляционной зависимости сопротивления с его изменением, что обусловлено потерей корреляции между электроном, который падает на интерфейс, и отразился от него или прошел в соседний слой. Изучение процесса взаимной диффузии в моно – и поликристаллических проводниках позволяет не только установить характер изменения транспортных характеристик образцов, но и исследовать сам процесс диффузии и определить коэффициенты объемной и зернограничной диффузии. При небольшом времени отжига, слой металла является для атомов диффузанта полубесконечным и, зная изменения проводимости образца в результате отжига и его структурные характеристики, можно определить коэффициенты объемной и зернограничной диффузии. С увеличением времени отжига эффективная глубина проникновения атомов примеси определяется толщиной слоя, и определения указанных коэффициентов сводятся к экспериментальному определению минимального времени отжига образца такого, что при дальнейшем отжиге его транспортные свойства не изменяются. Величина деформационного поглощения энергии возбужденной продольной звуковой волны в одно – и многослойных образцах существенно зависит от степени шероховатостей внешних границ и интерфейсов. Если волна распространяется вдоль нормали к границе слоев, а носители заряда зеркально взаимодействуют с интерфейсами образца, то величина всегда больше своего объемного значения, т.к. зеркальные отражения не изменяют эффективного числа электронов и не разрушают синхронности их движения, и электроны поглощают энергию волны на всей длине свободного пробега. Увеличение шероховатостей образца в области слабой пространственной дисперсии уменьшает коэффициент поглощения, т.к. с одной стороны, ограничение по толщине уменьшается относительное число эффективных электронов, с другой – разрушает синхронность их движения, а размерная зависимость коэффициента поглощения имеет немонотонный характер, которая имеет ту же природу. С увеличением волнового числа коэффициент поглощения энергии становится осциллирующей функцией с изменением длины волны, т.к. ее изменение приводит к изменению количества областей сжатия и растяжения кристаллической решетки которые укладываются на толщине слоя. Анализ акустического аналога эффекта ГМС показал, что указанный эффект обусловлен асимметрией рассеяния электронов с разной поляризацией спина в объеме слоев и на их интерфейсах и имеет те же размерные зависимости и особенности, что и сам эффект ГМС. L.V. Dekhtyaruk. Electron transport effects in multilayer film systems. –Manuscript. Thesis for a doctor`s degree of physical and mathematical science by speciality 01.04.07-solid state physics. – Sumy State University, Sumy, 2008. The results of theoretical investigation of the spin-polarized electron transport in periodical magnetic multilayers and sandwiches are presented in the given thesis as well as the results of treatment of kinetic effects both in bilayer films (BLF) and in multilayer films (MLF) both in the case of single-crystal structures and in the case of polycrystalline structures. It is predicted that (i) the influence of interface roughnesses and the grain boundaries on the amplitude of the giant magnetoresistance effect is determined by the configuration of the scattering centers those scatter electrons asymmetrically and (ii) both the value of the effect and it’s sign change (the inversion) can be found from the given model formulas. The general formulas for the transport coefficients (electric conductivity, temperature coefficient of the resistance, strain-sensitive coefficients, magnetic resistivity and so on) have been derived both for the case of BLF and for the case of MLF. It provides the possibility to obtain not only the linearized expressions for the coefficients that have been experimentally tested but to justify their non-monotonic size-dependence which is determined by the competition between the interface and bulk scattering. Applying the external magnetic filed normally to the interfaces in BLF and MLF leads to non-monotonic size-dependence of the magnetoresistivity at low magnetic fields. At increasing the value of the field the magnetoresistivity of the structure oscillates with the magnetic field value. The interdiffusion of metals in conductors causes the changes in the transport characteristics. Thus, one may investigate the processes of the bulk diffusion and the grain-boundary diffusion by studying these changes to determine the coefficients of the bulk and grain-boundary diffusion using model formulas which has been obtained in the given work. The oscillatory acoustoelectric effect has been investigated both in single-layer films and in multilayered films. It has been shown that the attenuation coefficient of the sound energy depends non-monotonically on thicknesses of the layers when the spatial dispersion is weak. If spatial dispersion is strong enough, the attenuation coefficient oscillates with the wave-lengths. Key words: multilayered magnetic and non-magnetic films, transport coefficients, internal and external size-effects, coefficients of the bulk diffusion and the grain-boundary diffusion. |
|
| Publisher |
Сумський державний університет
|
|
| Date |
2010-12-20T08:24:50Z
2010-12-20T08:24:50Z 2008 |
|
| Type |
Synopsis
|
|
| Identifier |
Дехтярук, Л.В. Електронні транспортні ефекти у багатошарових плівкових системах [Текст] : автореферат... д-ра. фіз.-мат. наук, спец.: 01.04.07 - фізика твердого тіла / Л.В. Дехтярук. - Суми : СумДУ, 2008. - 36 с.
http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/669 |
|
| Language |
uk
|
|