Введение к работе
Актуальность темы. Однім из направлений техники СВЧ является юльзование спиновых колебаний и волн в эпитакоиальных феррито : структурах. Особое значение в связи с этим приобретают фср-овые материалы с малыми диэлектрическими и магнитными потеря-Интерес к ферритам со структурой шпинели обусловлен их повы-1ными по сравнению с иттриевым феррогранатом значениями намаг-[енности насыщения и полями анизотропии.Благодаря высоким зна-[иям намагниченности насыщения частотный диапазон СВЧ устройств [ественно сдвигается в сторону более высоких частот. Однако ігие физико-технические проблемы практического использования :нок феррошпинелей не могут быть решены из-за несовершенства пологий их получения.
В настоящее время накоплен большой объем экспериментальных ультатов по изучению магнитных, резонансных и электрических ійств пленок феррошпинелей. Тем не менее, систематические ис-дования таких материалов, направленные на выбор оптимальных :тазов с заданным распределением структурных дефектов и удов-'воряющих критерию качества для СВЧ материалов практически утствуют.
Известно, что структурные изменения кристаллической решетки, вивагоциеся при формировании эпитаксиального слоя, обусловли-ІТ многообразие физических свойств материала. Варьируя состав ірита и технологические условия синтеза, также можно в опреде-[ной степени управлять формированием олектрических и магнитных !йств пленок.
Изучение электрических свойств ферритов имеет общенаучное зне-!ие, поскольку существующие теории недостаточно отражают осо-:ности ферритов как специфических магнитных полупроводников с :ой подвижностью носителей тока. Исследование процессов ферро-нитной релаксации в пленках феррошпинелей необходимо для выя-ния природы магнитных потерь. Перспективность разработки ма-іиалов с малыми магнитными и диэлектрическими потерями и фак-:ески слабо разработанный вопрос о проводимости в ферритовых нках определяют актуальность темы исследования.
Цель и задачи работы. Целью настоящей работы явилось исследо-:ие электрических и магнитных свойств пленок магний-марганце-: феррчтоз, поиск оптимальных составов и режимов обработки для
Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи.
I. Исследование условий синтеза пленок магний-марганцевых ферритов методом химических транспортных реакций на (001) пло кости оксида магния и определение оптимальных режимов получен пленок для СВЧ применений.
'2. Изучение елияния дефектов структуры, внешней деформации облучения на электрические явления; уточнение модели проводим ти в пленках феррошпинелей.
-
Исследование влияния дефектности структуры на магнитные свойства пленок магний-марганцевых ферритов.
-
Синтез образцов с малыми магнитными 5*10~ и диэлектри ческими 2«10 потерями и оценка перспективности их использо вания в технике СВЧ.
Научная новизна работы определяется тем, что в ней впервые
проведены систематические исследования электрических и маг нитных явлений в зависимости от состава феррита, внешних дефо маций и облучения; показано, что электрические и магнитные свойства пленок с малой степенью дефектности подчиняются зако номерностям, характерным объемным материалам аналогичных сост bob; предложено описание кинетических явлений на основе прыяк вой проводимости;
предложено объяснение некоторых особенностей[кинетических свойств в ферритовых пленках в рамках существующих теорий brv ния дефектов структуры на электрические свойства кристаллов;
показано, что ширина линии ферромагнитного резонанса (ФМР) исследуемых материалах в основном обусловлена их блочностью структуры и удовлетворительно описывается в рамках теории дв} магнонного процесса релаксации магнитных моментов;
в работе сформулированы рекомендации для получения пленочь материалов применительно к их использованию в СВЧ электроника
Основные положения, выносимые на защиту.
I. Оптимальные режимы получения монокрчсталлических пленої составов Mn^Fej-xO/, и MOyMnj.yFegO*, методом хи-
ли и диэлектрическими потерями.
2. Концепция доминирующей роли ыозаичности пленок феррошпи-
іей в формировании магнитных потерь; определение СВЧ парамет-
з пленок феррошпинелей различных составов и термической пред
горий.
-
Необходимость учета влияния дислокаций для описания элек-тческих явлений в пленках феррошпинелей.
-
Обоснование прыжкового механизма проводимости по случайно ^положенным донорным центрам.
-
Экспериментальное обоснование возможности направленного ?улирования степени дефектности структуры с целью получения эбходимых СВЧ свойств пленок феррошпинелей.
Научная и практическая ценность. Полученные результаты рас-ряют имеющуюся информацию об электрических и высокочастотных зйствах реальных ферромагнетиков и углубляют представления о зической природе процессов магнитной релаксации в них.
Получены образцы с малыми 2-10" диэлектрическими и 5»Ю-3 гнитными потерями и показана возможность применения пленок ррошпинелей в СВЧ электронике.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной рабо-докладызались на ІУ Всесоюзной конференции по методам и сред-вам измерений электромагнитных характеристик материалов на вы-ких и сверхвысоких частотах (Новосибирск, 1979 г.); на Всесою-ых иколах-семинарах "Новые магнитные материалы для микроэлект-ники" (Саранск, 1984 г., Новгород, 1990 г.), на Всесоюзной кон-ренции по физике магнитных явлений (Пермь, 1981 г.); на ІУ ероссийском координационном совещании педвузов по физике маг-тных материалов (Иркутск, 1986 г.); на УІІІ Всесоюзной конфе-нции " Состояние и перспективы развития методов получения и ализа ферритовых материалов и сырья для них "(ДОнецк, 1987 г.) Всесоюзном семинаре "Гиромагнитная электроника и электродйна-, ка" (Куйбышев, 1987 г.) и опубликованы в 18 печатных работах.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введе-