Введение к работе
Актуальность темы. В современной физике металлов большое раз-їитиє получили исследования металлических многослойных пленок [мультислоев, сверхрешеток). Металлическая сверхрешетка- многослой-іая система, состоящая из периодически повторяющегося фрагмента из злоев двух или более металлов, обладает рядом специфических свойств, тучение которых представляет интерес как для развития представлении 5 структуре металлов, так и для практических приложений. Особенно інтенсивно развиваются в последнее время исследования магнитных :верхрешеток, таких как хелезо - хром, в которых намагниченности юседних слоев ферромагнетика могут упорядочиваться антипараллельно їли под определенным углом друг к другу. В таких свехрешетках в «язи с особым характером упорядочения наблюдается сильное измене-ме электросопротивления с магнитным полем - эффект гигантского іагнитосопротивления. Несмотря на большое число проведенных иссле-.ований, природа этого эффекта и ряда других явлений в металлических верхрешетках остается в значительной мере не Еыясненной. Особенно ерьезные нерешенные проблемы связаны с определением роли в свойст-ах металлических сверхрешеток электронов проводимости - их квантовых остояний, механизмов рассеяния и т.п. Использовавшиеся до сих пор кспериментальные методы (структурные, магнитные и др.) не дали остаточно полной информации об электронной кинетике, поэтому ктуальным является применение Других методов, которые развиты электронной физике металлов. К таковым относится акустический етод - измерение параметров ультразвуковых волн, распространи-щихся в металлах при низких температурах. В связи с этим и воз-икла задача разработки теории, позволяющей определить возможное-и применения анализа акустических явлений для изучения электронах свойств металлических сверхрешеток.
Целью работы является теоретическое исследование поглощения льтразвуковых волн электронами проводимости в металлических мно-эслойных пленках (сверхрешетках) и определение связи электронно-о поглощения ультразвука с эффектом гигантского магнитосопротив-ения.
Научная новизна работы определяется тем, что в ней впервые:
развита теория поглощения ультразвука электронами проводу мости в многослойных пленках, позволившая рассчитать коэффициент поглощения, связанный с рассеянием электронов на несовершенных межслоиных границах с учетом спиновой поляризации;
показано, что электронное поглощение ультразвука в сверхрешетках типа Fe/Cr зависит от напряженности магнитного поля, благодаря действию тех же механизмов спиновой поляризации
и рассеяния, которые приводят в гигантскому ыагнитосопротин ленига;
- рассчитаны вклады электронов проводимости в коэффициенты -
затухания объемных и поверхностных упругих волн, распростре
няющихся в системе многослойная пленка - кристаллическая пс
ложка, и предсказаны их зависимости от напряженности магниа
ного поля.
Практическая значимость диссертации состоит в том, что в ней разработаны основы расчета коэффициента поглощения ультразвука в многослойных металлических пленках, необходимые для интерпретаци экспериментальных данных и получения информации о структуре и свой ствах межслоиных границ, о характере магнитного упорядочения и о механизмах гигантского магнитосопротивления в таких пленках.
На защиту выносятся следующие основные результаты диссертационной работы:
-
На основе развитой теории взаимодействия ультразвука с электронами проводимости в металлических сверхрешетках получены формулы для коэффициента поглощения, обусловленного рассеянием электронов на несовершенных межслоиных границах. Установлена связь электронного коэффициента поглощения с длиной свободного пробега электронов и толщиной слоев, даны оценки соотношения объемного и межслойного вкладов.
-
Определена зависимость от намагниченности и напряженности магнитного поля электронного коэффициента поглощения ультразвука в магнитоупорядочеиной металлической сверхрешетке типа Fe/Cr с несовершенными границами. Показано, что полевая зависимость определяется кривой намагничения, а конкретный характер взаимосвязи коэффициента поглощения с намагниченностью определяется формой поверхности Ферми ферромагнитного металла и типом дефектов, рассе-
івающих электроны.
-
Установлена возможность прямой корреляции полевых аависи-юстей электронного коэффициента поглощения и магнитосопротивления «агнитоулорядоченных сверхрешегок типа Fe/Cr. Характер корреляции ?ависит от того, насколько сильно влияние магнитного упорядочения m параметры электронного энергетического спектра, что может позвонить использовать наблюдение поглощения ультразвука для выяснения преобладающего механизма гигантского магнитосопротивления в сверхрешетках данного типа.
-
Для системы, состоящей из многослойной металлической пленки на массивной монокристаллической подложке, рассчитан вклад электронов проводимости в коэффициенты затухания поверхностных упругих волн Рэлея и Лява. Показано, что многослойная пленка типа Fe/Cr приводит к зависимости затухания поверхностных упругих волн от напряженности внешнего магнитного поля, коррелирующей с кривой намагничения и полевой зависимостью магнитосопротивления.
Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на Втором Международном симпозиуме по металлическим мультислоям (Кембридж, 11-14 сентября 1995 года) и на XV Всероссийской школе-семинаре "Новые магнитные материалы микроэлектроники" (Москва, 18-21 июня 1996 года) и опубликованы в пяти работах.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит иа введения, трех глав, заключения и изложена на