Введение к работе
Актуальность работы. Благодаря высоким значениям подвижности и, температуры Кгори-Нееля эпитаксиальные монокристаллические пленки ферритов-гранатов (ЭМПФГ) W/niuCaJgCPeSe^Oj-g являются одними из наиболее зарекомендовавших себя материалов для изготовления логических и запоминающих устройств на цилиндрических магнитных .доменах (ЦНД). Специфика применения таких устройств (электроника ядерных реакторов, военная и космическая техника) выдвигает в число актуальных задач изучение процессов, происходящих в материале-носителе ЦНД под влиянием различных видов радиационных воздействий, выяснение структуры и механизмов образования радиационных дефектов, роли генетических дефектов в радиационном дефектообр'азованни, а также установление уровня радиационной стойкости материала.
Эти задачи являются одними из первоочередных как для магнитной микроэлектроники, так и для радиационной физики твердого тела. В радиационной технологии интерес к подобным исследованиям обусловлен возможностью использования облучения для целенаправленного . изменения свойств магнитных пленок.
Как стало известно к началу выполнения настоящей работы, из всех видов радиационных воздействий на ЭМПФГ наименее изучено влияние J- - облучения. Проведенные в этом направлений исследования носили самый общий и тенденциозный характер я были направлены, в основном, на выяснение радиационной стойкости пленок. Изучения же влияния интенсивного J- - облучения (повышенные мощности дозы и большие поглощенные дозы) на свойства и эксплуатационные параметры ЭМП5Г не проводилось вообще.
Основной целью работы явилось:
установление предела радиационной стойкости ЭМПФГ (УІ"м/,мСа)д(РеСе)сОтр к J- облучетш CoDUj сравнение его с пределами радиационной, стойкости других ЦМД - материалов;
определение структуры радиационных дефектов, наводимых в ЭЖШГ (YSmLu Ca)3(Fe6e)50j2 /- квантами Со60, а также выяснение механизмов радиационного дефектообразования в зависимости от характеристик облучения;
. - изучение роли генетических дефектов (Са,Єє)-феррит-гранатовых пленок в радиационном дефектообразовании;
- выяснение возможности управления параметрами ЭМПФГ
(y&nwCa)3(PeGe)p:0j2 посредством использования больших поглощен
ных доз I - облучения (при высоких значениях мощности дозы).
Научная новизна работы
-
Впервые установлены пределы радиационной стойкости эпитак-сиальных монокристаллических пленок ферритов-гранатов (YSmLu Са)3 (FeGe)50j2 со сверхстехиометрическим содержанием ионов Са +, Gd--Со-Мо- металлических, аморфных пленок, а также эпитаксиальных моно-кристаллических пленок феррошпинели MoMnFeO^ к J-- облучению Со .
-
Впервые выявлены закономерности изменения физических свойств и структурного состояния, а также релаксации этих изменений в ЭШ1ФГ (y&i7/.uCa)3(FeGe)50I2 со сверхстехиометрическим содержа-нием кальция под воздействием /- квантов Соои в широком диапазоне значений мощности дозы и поглощенной дозы облучения.
-
Впервые определена роль генетических дефектов эпитаксиальных феррит-гранатовых пленок (yiWiLuCa^FeGe^O^ в радиационном дефектообразовании под воздействием J- облучения Со .
-
Впервые установлены механизмы радиационно-стимулированных изменений свойств ЭШФГ (yS^«Ca)3(FeGe)50I2, содержащих сверхсте-хиометрическое количество ионов Са2+, под воздействием ^-квантов Со.
5. Впервые для магнитных кристаллов со структурой граната определены параметры локальных центров, соответствующих кислородным вакансиям \^. и vi- .
Практическая ценность работы
-
Полученные значения коэффициентов "пересчета дозы J-- облучения могут быть использованы при определении поглощенной дозы ЭМПФГ, пленок феррошпинели и аморфных металлических пленок сходных составов.
-
Показано, что ЭШЙГ (ySmLuCa)g(FeGe)50j2 со сверхстехиомет-. рическим содержанием кальция можно использовать как ЦМД-материал, Стойкий к потокам ' J-- квантов Со60 до значения поглощенной дозы облучения D„= (1+2).106 Гр.
-
Даны практические рекомендации по выбору эпитаксиальных феррит-гранатовых пленок для изготовления ЦМД-приборов, предназначенных для работы в условиях радиационных воздействий.
-
Разработан метод обработки спектров термостимулированных токов (ТСТ), значительно повышающий достоверность расчета параметров электрически активных центров за счет использования при анализе всех экспериментальных точек зависимости I (Т).
-
Разработан способ подавления интенсивным / - облучением Со60 жестких цилиндрических магнитных доменов (ЖПДЦ) в ЭМПФГ (yimAuCaJgCPeGeJcOjp, позволяющий также одновременно повышать термостабильность и оптическое пропускание пленок.
Научные положения, выносимые на защиту.
I. Зарядовая компенсация сверхстёхиометрической концентрации ионов Са2+ в (Са,бе)-5МПФГ осуществляется кислородными вакансиями \L- (F-центрами), V,- (Р+-центрами) и V0z- ; при этом общая концентрация кислородных вакансий определяется содержанием сверхстехи-ометричегкого количества кальция, а концентрации вакансий Vqi- и l^t-- приблизительно равны между собой.
-'6 -
-
Высокие значения коэрцитивной силы, энергии магнитной ани- . зотропии и оптического поглощения в ЭМПФГ (y4SmLu.Ca)3(FeGe)50j2 при Са +/Ge + > I, а также своеобразные форма петли магнитного гистерезиса и вид спектра оптического поглощения в пленках этого типа при повышенных значениях сверхстехиометрического количества ионов Са + обусловлены наличием кислородных вакансий, причем ответственными за специфическую форму петли гистерезиса и высокую коэрцитив-ность пленок являются кластеры Р-центров.
-
Характер радиационно-стимулированных изменений под воздействием Р - квантов Со60 свойств и структурного состояния ЭШФГ (yW^Ca)q(FeGe)c0i-2 со сверхстехиометрическим содержанием кальция, а также процессы релаксации этих изменений определяются мощностью дозы и поглощенной дозой облучения.
-
Заряженные кислородные вакансии V0l- и v0z- создают в запрещенной зоне ЭМПФГ (У5т/іиСа)п(Ре6е)с0т2 донорные локальные центры со следующими параметрами, соответственно: энергия активации Etl « 0,87 эВ, Е±г = 1,1 эВ; частотный фактор а),= 6,0.106 с"1, 1*>1 " 4,4.10 с ; время релаксации Tt = 1,2.10 с, Х^ 2,4 с; сечение захвата {* 2.0.I0"19 см2, Д>г- I.3.I0"15 см2.
5. Радиационно-стимулированные превращения под воздействием
I- квантов Со60 в ЭМЛФГ (УМлСа)3(РеСе)5012 со сверхстехиометри
ческим содержанием кальция при режимах облучения, исключающих ин
тенсивный радиационный отжиг, сводятся к т»«т-*""-"=цке кислородных
вакансий;.при этом наблюдаемые изменения свойств пленок обусловле
ны искажением симметрии внутрикристаллического поля на близлежащих
к комплексам "Са2+ - Р+ - центр" ионах.
Дпробация работы. Основные результаты диссертационной работы были представлены и обсуждались на ХУШ Всесоюзной конференции по физике магнитных явлений (г.Калинин, 1988 г.); координационном совещании ооц.стран по физическим проблемам оптоэлектроники (г.Баку,
> I
..-7-
1989 г.); Всесоюзной конференции "Современные проблемы физики и
её приложений" (г.Москва, 1990 г.); 1-й Всесоюзной конференции "Ак
туальные проблемы технологии композиционных материалов и радиоком
понентов в микроэлектронных информационных системах (г.Ялта,1990г.);
ХП Всесоюзной школе-семинаре."Новые магнитные материалы микроэлект
роники"- (г. Новгород, 1990 г.); Европейской конференции по магнит
ным материалам и их использовании (г.Кошице, Словакия,1993 г.);
12-й Международной конференции по магнитомягким материалам (г.Кра
ков, Польша, 1995 г.). ,
Публикации. По результатам диссертации опубликовано 22 научных работы, включая 2 положительных решения по заявкам на изобретения.
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных результатов и выводов и списка литературы, содержащего 166 наименований. Работа изложена на т страницах, включая 34 рисунка и 20 таблиц.
