Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://magn115.phys.msu.ru/Rus/rfbr/RFFI-12-02-31489-2012.htm
Дата изменения: Mon Mar 18 16:23:26 2013
Дата индексирования: Thu Feb 27 21:48:48 2014
Кодировка: Windows-1251
РФФИ 12-02-31489, отчет 2012

Отчет за 2012 год

  Номер проекта
12-02-31489-мол_а
  Название проекта
Исследование магнитных свойств тонких пленок ZnO и ZnO:Co, полученных с помощью химического осаждения из газовой фазы
  Коды классификатора, соответствующие содержанию фактически проделанной работы (в порядке значимости)

02-208, 02-205, 02-204

 

  Объявленные ранее цели проекта на текущий год

Химический синтез тонкопленочных образцов ZnO:Co и нелегированных ZnO, исследование магнитных свойств, анализ их взаимосвязи со структурными особенностями материалов (дефектами и несовершенствами кристаллической решетки)

 

  Степень выполнения поставленных в проекте задач

Работы, запланированные на первый этап выполнения проекта, проведены полностью, поставленные задачи выполнены

 

  Полученные за отчетный год важнейшие результаты

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.

 

  Степень новизны полученных результатов

Часть полученных на данном этапе результатов подтверждает выводы, сделанные коллективом авторов по результатам осуществленной ранее совместной работы. Результаты по изучению процессов старения в пленках ZnO:Co и ZnO являются принципиально новыми.

 

  Сопоставление полученных результатов с мировым уровнем

Анализ публикаций по тематике проекта, вышедших за последние два года, позволяет говорить о том, что полученные результаты по значимости находятся на мировом уровне. Исследования ферромагнетизма, наблюдаемого при комнатной температуре в оксиде цинка, как легированном, так и беспримесном, по-прежнему остаются достаточно актуальными и интересными научному сообществу. Полученные нами результаты подтверждают и дополняют картину сложившихся на данный момент представлений о природе ферромагнитного упорядочения в оксиде цинка.

 

  Методы и подходы, использованные в ходе выполнения проекта (описать, уделив особое внимание степени оригинальности и новизны)

Для изготовления образцов использовалась разработанная и опробованная на Химическом факультете МГУ методика синтеза тонких пленок ZnO, ZnO:Co и ZnO:Ga в окислительном и пирогидролитическом вариантах процесса MOCVD.Для проведения исследований магнитных свойств использовалась высокочувствительная магнитометрия (вибрационный магнитометр LakeShore 7407), данный метод является хорошо апробированным и надежным, руководитель проекта и весь коллектив авторов обладает значительным опытом по изучению тонкопленочных и наноматериалов, величина магнитного момента которых крайне мала и трудно различима на фоне сигнала подложки/матрицы.

 

  Количество научных работ, опубликованных в ходе выполнения проекта (цифрами; для итоговых отчетов – за весь отчетный период)
1
  Количество научных работ, подготовленных в ходе выполнения проекта и принятых к печати в текущем году (цифрами)
1
  Финансовые средства, полученные от РФФИ
350000 рублей
  Адреса (полностью) ресурсов в Интернете, подготовленных авторами по данному проекту

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

 

  Библиографический список всех публикаций по проекту за весь период выполнения проекта, предшествующий данному отчету, в порядке значимости: монографии, статьи в научных изданиях, тезисы докладов и материалы съездов, конференций и т.д.
A.S. Semisalova, L.I. Burova, A.R. Kaul, N.S. Perov, Magnetic properties of MOCVD-prepared ZnO and ZnO:Co thin films// International Baltic School on Solid State and Magnetism Phenomena, Svetlogorsk, Kaliningrad, Russia, 11-18 August 2012, Book of abstracts, p. 47-48.