Структурне і маґнітне розупорядкування приповерхневих шарів плівок ферум-ітрієвого ґранату, імплантованих йонами силіцію

О. З. Гарпуль, В. М. Пилипів

Анотація


Робота присвячена вивченню змін кристалічної та маґнітної структури і фізико-хемічних властивостей приповерхневого шару плівок Y3Fe5O12 ЗІҐ внаслідок імплантації йонами Si+ з різними енерґіями та дозами. Встановлено фізичні закономірности трансформації кристалічної ґратки та досліджено механізми процесу дефектоутворення і зміни електронної структури залежно від умов імплантації. Показано, що при збільшенні енерґії йонів Si+ від 100 до 150 кеВ максимум дефектоутворення, яке відбувається в основному за рахунок ядерних енерґетичних втрат, та глибина залягання радіяційних дефектів лінійно зростають, а концентрація дефектів зменшується. Імплантація плівок ЗІҐ дозою 5·1013 Si+/см2 у вибраному діяпазоні енерґій зумовлює утворення монотонно спадних профілів деформації, які в основних рисах повторюють вигляд теоретично розрахованих розподілів пружно-індукованих радіяційних дефектів. Виявлено подібність залежностей відносного вмісту дублетної компоненти месбауерівського спектру від енерґії йона-імплантанта для приповерхневого шару (65 нм) та інтеґральної величини профілю деформації, отриманого за результатами Х-променевої дифрактометрії, а також їх кореляцію із змінами величини інтеґрального розупорядкування структури приповерхневого шару. Шляхом комбінованої аналізи виміряних для двох рефлексів КДВ від плівок ЗІҐ встановлено залежности параметрів профілів деформації та аморфізації, а також характеристик структурних дефектів в імплантованому шарі від дози імплантації. Виявлено спадання величини ефективного маґнітного поля на ядрах йонів феруму під час збільшення дози імплантації до 6×1013 см-2 та симбатний характер зміни величини цього поля в обох маґнітних підґратках.

Ключові слова: плівки ферум-ітрієвого ґранату, структурні дефекти, йонна імплантація, Х-про­менева дифрактометрія, радіяційні дефекти, профілі деформації, месбауерівські спектри.

Посилання:

  1. Ostafіjchuk B.K. Vpliv jonnoї іmplantacії Si+ na poverhnevij shar monokristalіchnih ZІҐ – plіvok / B.K. Ostafіjchuk, O.Z. Garpul', Ja.T. Solovko, V.M. Pilipіv // Fіzika і hіmіja tverdogo tіla. – 2010. – T. 11, № 2. – S. 344-348.
  2. Garpul' O.Z. Optichne poglinannja v epіtaksіjnih ferit-granatovih plіvkah, іmplantovanih jonami silіcіju // Fіzika і hіmіja tverdogo tіla. – 2011. – T. 12, № 3. – S. 639-642.
  3. Ostafiychuk B.K. Implantation of He+, B+ and Si+ Ions in Single Crystalline Iron Garnet Thin Films / Ostafiychuk B.K., Fedoriv V.D., Yaremiy I.P., Garpul O.Z., Kurovets V.V., Yaremiy S.I. // Phys. Status Solidi A 208. – 2011. – № 9. – R. 2108-2114.
  4. Pylypiv V.M. Dynamical X-ray Diffractometry of the Defect Structure of Garnet Crystals / V.M. Pylypiv, T.P. Vladimirova, I.M. Fodchuk, B.K. Ostafiychuk, Ye.M. Kyslovskyy, V.B. Molodkin, S.I. Olikhovskii, O.V. Reshetnyk, O.S. Skakunova, V.V. Lizunov and O.Z. Garpul // Phys. Status Solidi A. – 2011. – V. 208, №11. R. 2558-2562.
  5. Pilipіv V.M. Dinamіchna difraktometrіja strukturnih defektіv і deformacіj v granatovіj plіvkovіj sistemі Y3Fe5O12/Gd3Ga5O12 / V.M. Pilipіv, S.J. Olіhovs'kij, T.P. Vladіmіrova, O.S. Skakunova, V.B. Molodkіn, B.K. Ostafіjchuk, Є.M. Kislovs'kij, O.V. Reshetnik, S.V. Lіzunova, O.Z. Garpul' // Metallofizika i novejshie tehnologii. – 2011. – T. 33, № 9. – S. 1147-1174.
  6. Ostafіjchuk B.K. Formuvannja strukturnoi neodnorіdnostі pripoverhnevogo sharu plіvok ferum-іtrіevogo granatu shljahom іmplantacіi jonіv Si+ / Ostafіjchuk B.K., Garpul' O.Z., Pilipіv V.M., Jaremіj І.P., Kurovec' V.V. // Fіzichna іnzhenerіja poverhnі. – 2011. – T. 9, № 2. – S. 150-156.
  7. Pilipіv V.M. Strukturne rozuporjadkuvannja pripoverhnevogo sharu іmplantovanih jonami silіcіju plіvok ferum-іtrіevogo granatu / V.M. Pilipіv, O.Z. Garpul', B.K. Ostafіjchuk, V.O. Kocjubins'kij, V.V. Kurovec', O.Ju. Bonchik // Fіzika і hіmіja tverdogo tіla. – 2012. – T. 13, № 1. – S. 48-54.
  8. Pilipіv V.M. Zmіni maґnіtnoi mіkrostrukturi pripoverhnevih sharіv plіvok ferum-іtrіevogo granatu, іnіcіjovanі іmplantacіeju jonіv Si+ / V.M. Pilipіv, O.Z. Garpul', B.K. Ostafіjchuk, V.O. Kocjubins'kij, Artur Błachowski, Krzysztof Ruebenbauer, Jan Żukrowski // Fіzika і hіmіja tverdogo tіla. – 2012. – T. 13, № 3. – S. 668-674.
  9. Pylypiv V.M. Magnetic structure of subsurface layers of single crystalline yttrium-iron garnet films implanted with Si+ ions with various energies / V.M. Pylypiv, O.Z. Garpul, V.O. Kotsyubynsky, B.K. Ostafiychuk, V.V. Mokliak, Michal Kopcewicz,  І.І. Syvorotka // Physical surface engineering. – 2012. – V. 13, № 3. – P. 303-308.
  10. Pat. № 62088 Ukraina, MPK51 N01F 10/00 C30B 31/22/. Sposіb formuvannja nadkisnevoi nadstrukturi v іmplantovanih magnіtnih plіvkah / O.Z. Garpul', Ja. T. Solovko (Ukraina); Prikarpats'kij nacjonal'nij unіversitet іmenі Vasilja Stefanika. – 2011 01013; Zajavl. 31.01.2011; Opubl. 10.08.2011, Bjul. №15.
  11. Garpul' O. Rentgenіvske doslіdzhennja pripoverhnevih monokristalіchnih sharіv Y3Fe5O12-plіvok / Oksana Garpul' // Tezi dopovіdej Mіzhnarodnoi konferencіi studentіv ta molodih naukovcіv z teoretichnoi ta eksperimental'noi fіziki EVRIKA – 2009. – Lvіv, 2009. S. 12.
  12. Garpul O.Z. Influense of ionic implantation Si+ on superficial layer of YIG-films, grown up by method of liquid-phase epitaxy / O.Z. Garpul, Y.T. Solovko // Materials of the 6th International Conference NEET-2009, 23 – 26 June 2009, Zacopane, Poland. – Zacopane, Poland, 2009. – P. 116.
  13. Ostafіjchuk B.K. Deformacіja pripoverhnevih sharіv FGP pri іmplantacіi jonami Si+ / B.K. Ostafіjchuk, O.Z. Garpul', І.P. Jaremіj, V.І. Kravec' // Fіzika і tehnologіja tonkih plіvok ta nanosistem: Materіali HIІ Mіzhnarodnoi konferencіi MKFTTPN-HIІ. – 18-23 travnja 2009, Іvano-Frankіvs'k, Ukraina. – Іvano-Frankіvs'k, Ukraina, 2009. – T. 2. – S. 233-234.
  14. Pylypiv V.M. X-ray dynamical diffractometry of the defect structure of garnet crystals/ V.M. Pylypiv, T.P. Vladimirova, I.M. Fodchuk, B.K. Ostafiychuk, Ye.M. Kyslovskyy, V.B. Molodkin, S.I. Olikhovskii, O.V. Reshetnyk, O.S. Skakunova, V.V. Lizunov, and O.Z. Garpul // Materials of the 10th Biennial Conference on High Resolution X-Ray Diffraction and Imaging, XTOP 2010, 20th – 23rd September 2010, London, United Kingdom. – London, United Kingdom, 2010. – P. 42.
  15. Pylypiv V.M. Simulation of the defect structure of single crystal gadolinium gallium garnet, with the help of statistical dynamical theory of scattering / V.M. Pylypiv, T.P. Vladimirova, Ye.M. Kyslovskyy, S.I. Olikhovskii, O.Z. Garpul // Physics and Technology of Thin Films and Nanosystems: Materials of the XIІІ International Conference ICPTTFN-XIІІ, 16-21 of May 2011, Ivano-Frankivsk, Ukraine. – Ivano-Frankivsk, Ukraine, 2011. – V. 2. – P. 151.
  16. Pylypiv V.M. Modelling of radiation defects implanted Si+ ions in epitaxial films of yittrium iron garnets/ V.M. Pylypiv, O.Z. Garpul, V.V. Kurovets // Mediterranean – East-Europe Meeting Multifunctional Nanomaterials: NanoEuroMed 2011, 12-14 May 2011, Uzhgorod, Ukraine. – Uzhgorod, Ukraine, 2011. – P. 133.
  17. Garpul O.Z. Influense of ion implantation of silicon at different energies of optical absorption of YIG-films / O.Z. Garpul, Y.T. Solovko // Materials of the 7th International Conference NEET-2011, 28 June - 1 July 2011, Zacopane, Poland. – Zacopane, Poland, 2011. – P. 16.
  18. Pylypiv V.M. Radiation defect formation in monocrystalline YIG films implanted by silicon ions / V.M. Pylypiv, O.Z. Garpul, V.V. Kurovets // Materials of the4rd International Conference of Radiation Interaction With Material And Its Use In Technologies. 14-17 May 2012, Kaunas, Lithuania. – Kaunas, Lithuania, 2012. – P. 205-208.
  19. Garpul' O.Z. Izmenenija magnitnoj podsistemy monokristallicheskih plenok ZhIG v rezultate implantacii ionami Sі+ / O.Z. Garpul', V.M. Pylypiv, Ja.T. Solovko // Sbornik materialov III Vserossijskoj molodjozhnoj konferencii s jelementami nauchnoj shkoly: “Funkcional'nye nanomaterialy i vysokochistye veshhestva”. 29 maja – 1 ijunja 2012 g., IMET RAN, RHTU im. D.I. Mendeleeva, Moskva, Rossija. – Moskva, Rossija, 2012. – C. 151-152.

Повний текст: PDF
5 :: 0

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.