Маґнітна і кристалічна мікроструктури плівок залізо-ітрієвого ґранату (ЗІҐ), імплантованих йонами фосфору та оксиґену

Abstract

Робота присвячена вивченню особливостей магнітної мікроструктури приповерхневих шарів епітаксійних плівок залізо-ітрієвого ґранату (ЗІҐ) та її зміни після імплантації йонами Р+ (Е=65 кеВ) і О+ (Е=90 кеВ) з наступним відпалом. Основний акцент зроблено на встановлення взаємозв’язку між маґнітною мікроструктурою та параметрами радіяційно-розупорядкованої кристалічної структури приповерхневих шарів епітаксійних плівок ЗІҐ. При імплантації плівок ЗІҐ йонами Р+ з дозами, при яких зберігається пружно-деформований стан приповерхневого шару, спостерігається зростання ефективних магнітних полів Неф на ядрах Fe57 з одночасним збільшенням ізомерних зсувів 3, тоді як при опроміненні йонами О+, навпаки, зафіксовано зменшення Неф та зменшення 3; встановлені відмінносте пояснюються деформаційно індукованими змінами ступеня ковалентности зв’язку Ре - О та віддалі обмінної взаємодії. Виявлено, що концентрація дефектів, генерованих при релаксації електронної підсистеми кристалу при опроміненні О+, не перевищує 1% від концентрації дефектів, створених при ядерному гальмуванні. При імплантації О+ аморфний шар зароджується на поверхні плівки ЗІҐ, для випадку імплантації йонами Р+ аморфізація структури розпочинається у ділянці максимуму пружних енерґетичних втрат з подальшим поширенням при зростанні дози опромінення як до поверхні, так і вглиб плівки. У плівках ЗІҐ, імплантованих Р+, домінують напруги стиску, що пояснюється локалізацією йонів Р+ при відпалі в анйонних вакансіях з посиленням ковалентної і послабленням йонної складових хемічного зв’язку Ре - О. Встановлено присутність в ЕФҐП йонів Ре2+, зумовлену заміщенням частини йонів Fe3+ на РЬ4+ на фінальній стадії рідкофазної епітаксії.