Хімія, фізика та технологія поверхні, 2021, 12 (2), 144-148.

Дослідження методом ЕПР міжшарової взаємодії в наноструктурі Gd2O3/Fe



DOI: https://doi.org/10.15407/hftp12.02.144

A. M. Kasumov, A. I. Dmitriev, Yu. M. Bataiev, M. M. Bataiev, V. M. Karavaeva, K. A. Korotkov, A. I. Ievtushenko

Анотація


У цій роботі розглянуто нанорозмірні структури, що складаються з контактуючих шарів металу підгрупи заліза і оксиду рідкісноземельного металу (РЗМ). Такі наноструктури мають цікаву особливість, яка полягає в тому, що в результаті контакту даних шарів, спостерігається посилення гальваномагнітних, магнітооптичних і кінетичних властивостей феромагнітних металів. Імовірно, посилення обумовлено підвищенням намагніченості цих металів, що викликається обмінною f - d взаємодією між незаповненими f - і d-електронними оболонками атомів, що входять до складу контактуючих шарів. Метою цієї роботи є встановлення методом ЕПР можливості такої f - d обмінної взаємодії.

Для складання досліджуваної наноструктури був використаний Fe, який має в своїй підгрупі найбільш сильні магнітні властивості. Як оксид РЗМ був використаний Gd2O3 як один з небагатьох оксидів, що дають значний сигнал в області ЕПР. Наноструктура Gd2О3/Fe створювалася послідовним електронно-променевим осадженням на ситалову підкладку шарів Gd2O3 і Fe. Товщина шару Gd2O3 дорівнювала 68 нм, Fe – 112 нм, Gd2O3/Fe – 180 нм.

Спектри ЕПР знімалися при кімнатній температурі на комп'ютеризованому спектрометрі Radiopan 2547 SE/X на частоті 9.3 Ггц. Набір отриманих спектрів оброблявся за допомогою програм OriginPro і MatLab, що підтвердило їхню відповідність моделі Лоренца.

З експериментально отриманої ширини лінії ЕПР визначено параметр обмінної f - d взаємодії за умови ряду припущень. Знайдена також величина g-фактора. Порівняння параметрів спектрів ЕПР окремих шарів Gd2O3 і Fe з спектрами складеної з них наноструктури Gd2O3/Fe, в тому числі величини g-фактора і параметра обмінної взаємодії, дозволяє зробити висновок про те, що присутність шару заліза значно впливає на спектр ЕПР шару оксиду РЗМ Gd2O3. Параметр обмінної взаємодії зростає з 985 до 4685 (відн. од.), g-фактор зменшується від 3.5 до 2.4. Найбільш імовірною причиною зміни спектра є обмінна f - d взаємодія між атомами з незаповненими f- і d-електронними оболонками, що входять до складу контактуючих шарів.


Ключові слова


наноструктура; шар; залізо; оксид гадолінію; ЕПР-спектри; f - d взаємодія

Посилання


Kasumov A.M., Karavaeva V.M., Mikitchenko A.A., Shapoval K.O., Perepelitsa M.A., Lashkarev G.V. Powder Metall. Met. Ceram. Galvanomagnetic Properties of Thin-Film (Fe, Co, Ni) / Rare Earth Metal Oxide Structures. 2018. 57(5–6): 325.

Kasumov A.M., Karavaeva V.M., Shapoval K.O., Perepelytsia M.A., Lashkariov G.V. Enhancement of the Faraday effect in thin film structure Tb2O3/Fe due to f-d layer interaction. Nanosistemy, Nanomaterialy, Nanotechnologii. 2018. 16(1): 181.

Kasumov A.M., Shapoval K.O., Karavaeva V.M., Olifan E.I., Radchuk S.V. Effect of f - d exchange interaction on the properties of MDM film structures (D - Tb2O3, M - Fe, Co, Ni). Powder Metall. Met. Ceram. 2019. 9–10: 100.

Kawaguchi K., Sohma M., Oscanva Y. Magnetic properties of Fe/EuO multilayered films. J. Magn. Magn. Mater. 1996. 156(1–3): 235.

Kawaguchi K., Sohma M., Oscanva Y., Manago T. 151Eu and 57Fe Mossbauer and magnetization study on EuOx/Fe multilayered films. J. Magn. Magn. Mater. 1998. 177-181(Part 2): 1186.

Kawaguchi K., Sohma M., Manago T. Perpendicular magnetic anisotropy of R2O3/Fe multilayers. J. Magn. Magn. Mater. 1999. 198-199: 513.

Bakhrushin V.E. Methods for evaluating the characteristics of nonlinear statistical relationships. System Technologies. 2011. 73(2): 9. [in Russian].

Landau L.D., Lifshits E.M. Theoretical physics. Quantum electrodynamics. (Moscow: Nauka, 1989). [in Russian].

Dmitriev A.I., Lashkarev G.V., Letyuchenko S.D., Orletskiy V.B. g-Factor of current carriers in solid solutions of type A1-X1VBX1V CVI. PTS. 1985. 19(2): 248. [in Russian].

Dmitriev A.I., Lashkarev G.V., Letyuchenko S.D., Orletskiy V.B. Spin splitting in Pb1-xSnxTe (x=0.1-0.38). UPJ. 1986. 36(6): 933. [in Russian].




DOI: https://doi.org/10.15407/hftp12.02.144

Copyright (©) 2021 A. M. Kasumov, A. I. Dmitriev, Yu. M. Bataiev, M. M. Bataiev, V. M. Karavaeva, K. A. Korotkov, A. I. Ievtushenko

 CC By Creative Commons "Attribution" 4.0