ИССЛЕДОВАНИЯ МАГНИТНЫХ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВЕРХТОНКИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В ЭПИТАКСИАЛЬНОЙ ПЛЕНКЕ ЖЕЛЕЗОИТТРИЕВОГО ГРАНАТА МЕТОДОМ КОНВЕРСИОННОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ МЕССБАУЭРОВСКОЙ СПЕКТРОСКОПИИ

Методом конверсионной электронной мессбауэровской спектроскопии исследованы магнитные и электрические сверхтонкие взаимодействия в приповерхностных слоях эпитаксиальной пленки железоиттриевого граната ориентации (111), выращенной методом жидкофазной эпитаксии. Установлен факт нарушения стехиометрии анионной подрешетки приповерхностных слоев (≈ 8 · 10−8 м) эпитаксиальной пленки железоиттриевого граната и, как следствие, формирование двух типов d−позиций, что связано со значительной концентрацией точечных дефектов в анионной подрешетке в приповерхностной зоне и ростом степени ковалентности химической связи в переходном слое «пленка—воздух». Это также обуславливает наличие зафиксированной дублетной компоненты, которая соответствует ионам железа в парамагнитном состоянии с промежуточной степенью валентности от +2 до +3. Показано, что применение метода диагонализации гамильтониана смешанных квадрупольных и магнитных взаимодействий для интерпретации спектра открыло возможность построения векторной диаграммы пространственной ориентации эффективных магнитных полей на ядрах Fe57, вследствие чего восстановлен механизм формирования вектора результирующего магнитного момента эпитаксиальной пленки железоиттриевого граната. Зафиксирована незначительная неколлинеарность магнитных моментов в а− и d−позициях железа, которая составляет ≈4°. Получены результаты, которые дополняют экспериментальную базу для формирования целостной картины магнитных и электрических сверхтонких взаимодействий в эпитаксиальных ферит−гранатовых пленках, и их необходимо учитывать при практическом использовании магнитных свойств таких материалов. 

1. Вонсовский, С. В. Магнетизм / С. В. Вонсовский. − М. : Наука, 1971. − 1032 с.

2. Гуденаф,Д.Магнетизмихимическаясвязь/Д.Гуденаф. − М. : Металлургия, 1963. − 325 с.

3. Ubizskii,S.B.Orientationstatesofmagnetisationinepitaxial (111)−oriented iron garnet films / S. B. Ubizskii // J. Magn. and Magn. Mater. − 1999. − V. 195. − Р. 575—582.

4. Белозерский, Г. Н. Мессбауеровская спектроскопия как метод исследования поверхности / Г. Н. Белозерский. − М. : Энергоиздат, 1990. − 352 с.

5. Башкиров, Ш. Ш. Локальные магнитные поля на ядрах железа в иттриевом феррите−гранате, индуцированные внешним магнитным полем / Ш. Ш. Башкиров, Н. Г. Ивойлов, А. А. Монахов, В. А. Чистяков // ФТТ. − 1973. − Т. 15, No 4. − С. 1058—1061.

6. Серегин, П. П. Физические основы мессбауэровской спектроскопии / П. П. Серегин. − СПб. : Изд−во. СПбГПТУ, 2002. −169 с.

7. Остафийчук, Б. К. Мессбауэровские исследования монокристаллических пленок железоиттриевого граната во внешнем магнитном поле / Б. К. Остафийчук, В. М. Ткачук, О. М. Ткачук, В. Д.Федорив//Металлофизикаиновейшиетехнологии.−2000. − Т. 22, No 11 − С. 11—16.

8. Гольданский,В.И.Химическиеприменениямессбауэровской спектроскопии / В. И. Гольданский. − М. : Мир, 1970. − 502 с.

9. Камзин, А. С. Мессбауэровские исследования свойств поверхности и обьема пленок замещенных ферритов−гранатов в области точки Кюри / А. С. Камзин, Ю. Н. Мальцев // ФТТ. − 1997. − Т. 39, No 8. − С.1410—1414.

10. Mahdi,S.Mossbauerspectroscopystudyofsubstitutedittrium iron garnets / S. Mahdi, D. Abed−Fatah // Solid State Comm. − 1996. − V. 97. − P. 471—476.

11. Greneche, J. M. Spin reorientation in substituted iron garnets investigated by Mossbauer spectrometry / J. M. Greneche, H. Pascard // J. Magn. and Magn. Mater. − 1995. − V. 147 − P. 115— 121.

12. Остафийчук,Б.К.Кристаллическаяимагнитнаяструктура имплантированных слоев монокристаллических пленок железоиттриевого граната / Б. К. Остафийчук, В. А. Олейник, В. М.Пылыпив,Б.Т.Семен,Л.М.Смеркло,Б.И.Яворский,В. И. Кравец, И. В. Коваль. − Киев : Ин−т металлофизики, 1991. − 70 с. (препр. АН УССР).

13. Alff,C.HyperfinestructureofFe57inyttrium−irongarnet from the Mossbauer effect / C. Alff, G. K. Wertheim // Phys. Rev. B. − 1961. − V. 122, N 5. − P. 1414—1417.

14. Housley,R.M.Electrostaticforces,molecular−orbitaltheory and the electric field gradient in yttrium iron garnet / R. M. Housley, R. W. Grant // Phys. Rev. B. − 1972. − V. 29, N 4. − P. 203—206.

15. Kostishyn,V.G.Mössbauerconversivespectroscopyofradiationdefectsingamma−irradiatedmagneticgarnets/V. G. Kostishyn, L. M. Letyuk, M. N. Shipko, V. D. Fedoriv // J. Magn. and Magn. Mater. − 1996. − V. 160. − P. 361—362.

16. Башкиров,Ш.Ш.Конверсионныемессбауэровскиеисследования эпитаксиальных пленок смешанных ферритов−гранатов /Ш.Ш.Башкиров,Н.Г.Ивойлов,Е.С.Романов,А. П. Кирменский // ФТТ. − 1982. − Т. 24, No 9. − С. 2641—2647.

17. Камзин, А. С. Исследования распределения катионов в поверхностном слое и обьеме пленок замещенных ферритов− гранатов / А. С. Камзин, Ю. Н. Мальцев // ФТТ. − 1997. − Т. 39, No 7. − С. 1248—1252.

18. Костишин, В. Г. Влияние температуры роста на структуру и некоторые свойства эпитаксиальных пленок Y3Fe5O12 / В. Г.Костишин,В.В.Медведь,Л.М.Летюк//Неорган.материалы. −1999.−Т.35,No2.−С.222—226.

19. Костишин, В. Г. Мессбауэровская спектроскопия и некоторые оптические свойства эпитаксиальных пленок Y3Fe5O12 с различным содержанием ионов Pb / В. Г. Костишин, В. В. Медведь, Л. М. Летюк, М. Н. Шипко // Известия вузов. Материалы электрон. техники. − 2000. − No 1. − С. 42—47.

20. Kostishyn, V. G. Magnetic microstructure and properties of Y3Fe5O12 epitaxial films witn the various contents of Pb ions / V. G. Kostishyn, V. V. Medved, L. M. Letyuk // J. Magn. and Magn. Mater. − 2000. − V. 215–216. − P. 519—521.