02-208, 02-205, 02-204

Установлено, что определяющую роль в возникновении ферромагнетизма в недопированных пленках ZnO, а также ZnO:Co, осажденных с использованием пирогидролитического процесса MOCVD (с использованием водяного пара в качестве реагента), играют морфология и структурные наноразмерные особенности поверхности пленок, зависящие, в первую очередь, от условий процесса осаждения. Наличие ионов кобальта в допированных пленках ZnO:Co, полученных этим же способом, лишь способствует установлению ферромагнитного состояния, не являясь при этом решающим фактором, определяющим магнитные свойства пленок. Наибольшая величина намагниченности наблюдается в недопированных пленках ZnO, обладающих высокоразвитой наноструктурированной поверхностью.Кроме того, на ряде ранее приготовленных образцов были исследованы явления деградации магнитных свойств (старения). Обнаружено, что на большинстве MOCVD-приготовленных образцов тонких пленок ZnO, легированных кобальтом, наблюдается уменьшение магнитного момента, либо полное исчезновение ферромагнетизма при комнатной температуре. Схожее поведение было продемонстрировано в недавней работе по изучению старения легированных наночастиц ZnO в зависимости от окружающей их среды [1], а также в работе [2], где исследовались магнитные свойства, в частности, магнитосопротивление тонких пленок ZnO в зависимости от времени. Наблюдаемые изменения можно объяснить модификацией (перераспределением и релаксацией) дефектов в кристаллической структуре легированных и нелегированных пленок ZnO, протекающей с течением времени. Интересно отметить совершенно противоположные результаты, наблюдаемые в другом разбавленном магнитном оксидом полупроводнике – диоксиде титана. В работе [3] сообщается о сохранении в течение длительного времени ферромагнитного упорядочения в допированных кобальтом наночастицах TiO2, что связано с отсутствием влияния структурных дефектов на ферромагнетизм в них. Наконец, важно отметить, что в пленках ZnO на подложке МАО (MgAl2O4) магнитные свойства не изменились. Ранее было показано, что ферромагнетизм в этих пленках связан со структурными несовершенствами, обусловленными вариантной структурой пленок ZnO на данном типе подложек [4,5]. Поэтому можно сделать вывод о том, что в данных материалах процессы старения, обусловленные временем, не оказывают существенного влияния на структуру пленок и магнетизм, наблюдаемый в них.В течение отчетного этапа был проведен анализ публикаций последних лет, посвященных структурным и магнитным свойствам легированного и беспримесного ZnO. На основании полученных за отчетный период результатов готовится журнальная публикация, а также тезисы для выступления на конференции

1. Thurber A.P. et al., Unusual crystallite growth and modification of ferromagnetism due to aging in pure and doped ZnO nanoparticles, JAP, vol. 111, no. 7, art. 07C319 (2012)

2. Wang D.F. et al., d(0) Magnetism in ZnO Thin Film Manifested by the Magnetoresistance, Journal of the Korean Physical Society, vol. 58, no. 5, pp. 1304–1306 (2011)

3. Silvestre A.J. et al., Ferromagnetic order in aged Co-doped TiO2 anatase nanopowders, Journal of Nanoscience and Nanotechnology, vol. 12, no. 8, pp. 6850–6854.

4. Kaul A.R. et al., MOCVD of pure and Ga-doped epitaxial ZnO, Superlattices and Microstructures, vol. 38, no. 4-6, pp. 272-282.

5. Burova L.I. et al., Effect of the nanostructure on room temperature ferromagnetism and resistivity of undoped ZnO thin films grown by chemical vapor deposition, Thin Solid Films, vol. 520, no. 14, pp. 4580–4585.

magn.ru/Rus/rfbr/RFFI-12-02-31489.htm