Реферат Аморфное состояние, ионоплазменный, пленка, магнитная анизотропия, просвечивающая электронная микроскопия, растровая электронная микроскопия, лоренцева микроскопия, лазерная дифрактометрия, спектральный анализ, микродоменное разбиение, морфология
Скачать 293.48 Kb.
|
| РЕФЕРАТ Аморфное состояние, ионоплазменный, пленка, магнитная анизотропия, просвечивающая электронная микроскопия, растровая электронная микроскопия, лоренцева микроскопия, лазерная дифрактометрия, спектральный анализ, микродоменное разбиение, морфология. Методами просвечивающей, растровой электронной, лоренцевой микроскопии, когерентной оптики, эмиссии вторичных электронов, статистической обработки микрофотографий и профилограмм вторичных электронов исследованы особенности дефектного строения, доменного разбиения, морфологии поверхности аморфных ионоплазменных пленок ПМ-РЗ различного состава и технологии получения в динамических условиях (термический, термомагнитный отжиги, намагничивание в колонне микроскопа). Показано, что структурно-морфологические неоднородности аморфных пленок ПМ-РЗ оказывают значительное влияние на магнитную структуру. Выявлено: иерархия неоднородностей, закон их степенного вложения; корреляционная связь магнитного и структурного строения пленок. Установлены пределы термостабильности, показано, что развитое структурно-морфологическое строение стабилизирует аморфное состояние и способствует оптимальному проявлению магнитных свойств для материалов пригодных для магнитной и термомагнитной записи. Даны рекомендации по совершенствованию технологии производства аморфных ионоплазменных пленок с целью улучшения их магнитных характеристик и повышения устойчивости при хранении и эксплуатации. СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ
II.МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ЛИТЕРАТУРА ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ ФРР - функция радиального распределения МУР - малоугловое рассеяние ПМ - переходной металл РЗ - редкоземельный металл М - металлоид ПЭМ - просвечивающий электронный микроскоп ТМП - тонкая магнитная пленка РЭМ - растровый электронный микроскоп ЭЛТ - электронно-лучевая трубка БПФ - быстрое преобразование Фурье ДКФ - дифракционная картина Фраунгофера ЧКХ - частотно-контрастная характеристика ФТТ - физика твердого тела ПС - планарная среда ИЧД - изочастотная диаграмма К-,М- - кристаллическая, магнитная МПДС - микрополосовая доменная структура ПДС - полосовая доменная структура ТМС - тонкая магнитная структура ЦМД - цилиндрический магнитный домен ПА - перпендикулярная анизотропия ПАГФ - последовательная адаптивная гильбертова фильтрация ВЭ - вторичные электроны УМС - модулированный сигнал (сигнал, модулированный по координате). ВВЕДЕНИЕ В последние годы очевидны перспективы технических применений аморфных материалов (тонких пленок, лент), связанные с их технологичностью и возможностью создания качественно новых веществ, расширения диапазона возможных составов и, следовательно, свойств таких материалов. После многих лет тщательного изучения структура аморфных сплавов еще далека от полного понимания. Появляются исследования, в которых авторы отмечают анизотропность аморфного вещества, объясняя это различными, главным образом, технологическими причинами и связывая с возможными ориентированными флуктуациями состава и напряжения. Этим объясняется появление макроскопической магнитной анизотропии. Многочисленные исследования аморфных объектов все убедительнее показывают, что главная трудность заключается в отсутствии описания их структуры в деталях, которые позволили бы связать с ними все более явно выраженные структурно-чувствительные физические свойства. При все возрастающем применении аморфных сплавов по-прежнему актуальными остаются исследования различных процессов старения в таких неравновесных системах, позволяющие выявить, уточнить, расширить временной, температурный, концентрационный интервалы стабильности основных параметров. В такой ситуации достаточно перспективными оказываются методы непосредственного изучения строения и микромагнетизма: электронная просвечивающая и растровая микроскопия, электронография, Лоренцева микроскопия. Понятно, что они осложнены, в сравнении с исследованием кристаллических образцов, фоном неупругого рассеяния и требуют для получения корректных количественных оценок последующей обработки, которая была предложена, опробирована и проведена нами в оптико-цифровом корреляционном спектральном варианте. Проведение такого анализа позволило выявить богатейший спектр структурно-морфологических неоднородностей от 10А до 106А, оценить корреляционные радиусы эффективного обмена, локальной магнитной анизотропии, внутренних напряжений, магнитостатического взаимодействия. Результаты таких исследований могут быть необходимы в получении интегральных значений константы наведенной магнитной анизотропии, коэрцитивной силы, установлению степени однородности доменного разбиения и полезны (при технологической параметризации) в выяснении поведения структурно-морфологического и магнитного спектров в различных процессах с конечной целью - создание в таких объектах необходимых магнитных свойств.
Физические свойства (механические, электрические, магнитные и др.) твердых тел зависят от реальной структуры последних. Именно этим объясняется обширная библиография по теоретическому и экспериментальному исследованиям структуры аморфных тел. В аморфных твердых телах основное внимание уделяется изучению химического и позиционного ближних порядков, от которых существенно зависит большинство фундаментальных физических величин. При этом для аморфных тел характерным является позиционный порядок в пределах лишь нескольких межатомных расстояний. То есть в таких телах существует только ближний порядок, а дальний порядок отсутствует. Одним из прямых методов изучения структуры аморфных твердых тел является электронно-микроскопический анализ /1-4, 26, 28/, с помощью которого можно, например, установить наличие фазовых микровыделений, микрокристаллических областей и зерен или их отсутствие. В последнее время для этих же целей используются методы малоуглового рассеяния нейтронов /5/, рентгеновских лучей /6/. Исследования с помощью эффекта Мессбауэра и ядерного магнитного резонанса позволяют делать заключения о химическом и позиционном ближних порядках в образце /7-11/. Одна из важнейших целей современной физики твердого тела состоит в получении информации о структуре электронных зон. Наиболее полная информация о валентной зоне может быть получена с помощью электронной, рентгеновской и оптической спектроскопий (ультрафиолетовая фотоэмиссионная спектроскопия энергетических уровней кора, оже-электронная спектроскопия, спектроскопия мягкого рентгеновского излучения и измерение коэффициента оптического отражения) /12/. Структура электронных зон некристаллических металлов и сплавов позволяет изучить влияние отсутствия кристаллической периодичности на электронные состояния. Более того, плотность состояний - это ключ к объяснению многих физических свойств, таких как сверхпроводимость, магнетизм, образование соединений и др. Большой интерес представляет взаимосвязь между зонной структурой и способностью к образованию стекла. Использование рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, сканирующей оже-электронной спектроскопии дает возможность исследовать химический состав аморфных материалов при послойном стравливании, тем самым можно построить концентрационную зависимость элементов по толщине /13-15/. При изучении структуры аморфных твердых тел необходимо учитывать и косвенные методы исследования. Например, о структуре и, в особенности, о возникающих в ней изменениях можно судить по магнитным и электрическим свойствам /16, 17/ изучаемого материала. Аморфные твердые тела представляют собой неравновесные системы, метастабильное «конечное» состояние которых заморожено вследствие очень высоких значений скоростей охлаждения /1/. Поэтому при рассмотрении аморфного твердого тела, приходится вводить удобные структурные модели, основанные на разумных физических предположениях. материалов при послойном стравливании, тем самым можно построить концентрационную зависимость элементов по толщине /13-15 /. При изучении структуры аморфных твердых тел необходимо учитывать и косвенные методы исследования. Например, о структуре и, в особенности, о возникающих в ней изменениях можно судить по магнитным и электрическим свойствам / 16,17 / изучаемого материала. Аморфные твердые тела представляют собой неравновесные системы, метастабильное "конечное" состояние которых заморожено вследствие очень высоких значений скоростей охлаждения / I /. Поэтому при рассмотрении аморфного твердого тела, приходится вводить удобные структурные модели, основанные на разумных физических предположениях. Позиционный и химический ближние порядки аморфных систем лучше всего описываются с помощью модели плотной статистической упаковки жестких сфер / I /. Эта модель во всех ее вариантах основана на предположении о том, что различные чистые аморфные металлы имеют практически одинаковую структуру /18/. С соответствующей модификацией это предложение оказывается приемлемым и для аморфных металлических сплавов. Модель плотной статистической упаковки позволяет получить правильные значения среднего числа ближайших соседей (2). На основе этой модели удается объяснить расщепление второго пика ФРР, которое характерно почти для всех аморфных металлических систем. В рассматриваемой проблеме весьма существенным является то обстоятельство, что только на основе экспериментальных данных нельзя однозначно выбрать модель структуры, так как различные модели могут приводить к одинаковым кривым интенсивности рассеяния рентгеновских лучей, электронов или нейтронов. Надежно определить структуру аморфного материала можно только на основе экспериментальных данных в сочетании с убедительной теоретической моделью. Рассмотрим первую из распространенных в настоящее время моделей - микрокристаллическую модель / 19 /. В этой модели принимается, что большинство атомов имеет упорядоченное расположение в очень малых хорошо выраженных кристаллитах (микрокристаллитах), которые имеют различную ориентацию осей. Интерференционные функции, рассчитанные на основе этой модели, в целом не согласуются с экспериментальными кривыми. Эта модель основана на экспериментальных результатах по исследованию аморфного Ge, который исследовался сверхвысокоразрежающей электронной микроскопией /20, 26 /. В этих работах утверждалось, что аморфный Ge имеет микрокристаллическую структуру с размером зерен 14А, в то время как ближайших соседей (частный критерий). В рамках этой модели рассчитаны радиальная функция распределения и функция корреляции для математически моделируемых агрегатов твердых шаров, содержащих до тысячи частиц. Агрегаты строятся с помощью ЭВМ по программе, обеспечивающей наиболее плотную упаковку. Для шаров одинакового диаметра ближний порядок оказался подобным структуре, содержащей оси симметрии пятого порядка. При построении агрегата шаров двух диаметров запрещен контакт шаров меньшего диаметра, имитирующих металлоид. При этом все меньшие шары оказались окруженными девятью большими шарами, имитирующими металл. Исследовано влияние вариации отношения диаметров шаров и относительной концентрации компонент на форму второго пика функции интерференции. На нем в ряде случаев имеет место излом, наиболее четко выраженный при концентрации порядка 15% частиц, диаметр которых на 10% меньше. Получено хорошее согласие с экспериментальными данными для аморфных сплавов Ni и Pdс Р . Модель Ишикавы. Ишикава /31/ предположил, что при образовании большого кластера последующие атомы занимают только такие положения, при которых три шара находятся друг от друга на расстояниях менее Кd (где d -диаметр шара, а коэффициент К имеет значения от 1.06 до 2). При К =1 мы имеем дело с идеальными тетраэдрами. Чем ближе значение К к единице, тем ближе положения атомов к узлам тетраэдров. Частица занимает такое положение, при котором она находится на минимальном расстоянии от мгновенного центра тяжести растущего кластера. При К =2 наблюдается хорошее совпадение с результатами модели Беннетта. Модель Ишикавы более проста при численных реализациях ее на ЭВМ. Следует отметить, что в отличие от модели Беннетта, первый малый пик расщепленного второго пика получается выше второго малого пика. К сожалению, выявляются серьезные недостатки данной модели /I/, дающие меньшие значения плотности упаковки. Модель Бернала-Финнея. Первая модель плотной статистической упаковки была построена Берналом /32/ еще в 1959 году из шаров и спиц, причем длина спиц соответствовала функции распределения расстояний между атомами в жидком аргоне. Финней /ЗЗ/ разработал для компьютера алгоритм, который отличается от алгоритма Беннетта. Был рассмотрен процесс сжатия газа из твердых шаров при произвольных граничных условиях. Для кластера, состоящего из 500 шаров, плотность упаковки составляла 0.65-0.66 (модель Финнея - II). Для бесконечно большого кластера достигается плотность упаковки равная 0,6366, что выше соответствующего значения в модели Беннетта. Эта модель получила дальнейшее развитие в работах /34-36/. Основной проблемой моделирования является построение такого некристаллического ансамбля, который согласуется и с локальным химическим упорядочением с общей упаковкой структуры с высокой плотностью. Главными задачами при решении этой проблемы являются описание структуры и вычисление релаксационных процессов, причем при исследовании релаксации чрезвычайно важным является выбор начальной конфигурации. Релаксация затрагивает центральное ядро, состоящее из 999 атомов, в то время как вся структура включает в себя 7934 атома. Взаимодействие твердых сфер задавалось потенциалом Леннарда-Джонса 6-12. При этом релаксация приводит к появлению. ближнего атомного порядка, образованного /13-атомными икосаэдрами /37/. Релаксационная модель. Хеймендаль /38/,приняв в качестве исходного кластер Беннетта, сделал предположение о существовании "релаксации" атомов. Он не стал рассматривать атом как неподвижный шар и предложил для описания взаимодействия между атомами использовать потенциал ,например, потенциал Леннарда-Джонса 6-12. В результате оказалось, что структура Беннетта не соответствует минимуму энергии системы. Поэтому Хеймендаль сместил каждый атом в положение, соответствующее его минимуму энергии и зависящее от положения остальных атомов. Этим было достигнуто значительно лучшее согласие теоретических и экспериментальных кривых функций распределения. 1.2. Столбчатое, сеточное строение мелкодисперсных и аморфных пленок. Известно, что тонкие пленки могут быть "предельными" по степени термодинамической и структурной неравновесности и обладать особыми физическими свойствами по сравнению с массивным состоянием. Это обусловлено возможностью вариации в пленках различных типов структурных несовершенств и изменением характера их взаимодействия /38,39/. Субмикро-, микро- и макропоры - типичные для пленок дефекты структуры. Они образуются вследствие специфики процессов конденсации вещества на подложку, что чрезвычайно важно для создания радиационно-стойких покрытий; пористых адсорбентов; катализаторов, материалов для микроэлектроники, приборо- и машиностроения, космической и вычислительной техники. Рассмотрим экспериментальное и теоретическое понимание формы микропористости тонких пленок, которая проявляется как основная характеристика микроструктуры. Эта микроструктура, которую мы с этих пор будем рассматривать как столбчатую, сеточную, наблюдается в металлических, полупроводниковых и диэлектрических тонких пленках. Микроструктурная неоднородность такого типа состоит из сетки пониженной плотности материала, которая распространяется параллельно прутообразным или столбчатым областям повышенной плотности /69-80/.Структура наблюдалась просвечивающей и растровой электронной микроскопией, малоугловым рассеянием электронов и рентгеновских лучей. Все исследования подтверждают, что колонки однородно и параллельно простираются по всей толщине образца. Одним из наиболее прямых методов определения микроструктурной неоднородности является малоугловое рассеяние (МУР) электронов. Одними из первых экспериментаторов, применившими для этих целей МУР, были авторы работ /81,82/.Интенсивность рассеяния при малых углах от столбчатой - структуры имеет форму, как и в случае рассеяния от ансамбля частиц, и выглядит тороидом в случае, если колонки параллельны и располагаются с определенным интервалом. Ориентация колонок может быть определена последовательным наклоном пленки относительно электронного луча до тех пор, пока соответствующая плоскость дает дифракционную картину, разделенную тороидом. При такой ориентации "пространство" колонок преобразуется в соответствующую интенсивность рассеяния в виде окружности, которая окружает центральный прошедший луч. Площадь поперечного сечения, размеры и ориентация колонок могут быть, таким образом, определены из этого эксперимента. Характерное усреднение совершается из-за процессов рассеяния. Еще одним из способов установления микроструктурной неоднородности является просвечивающая светлопольная электронная |
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Темы для рефератов. Максимальный размер реферата 30 стр. Минимальный... | | Рабочая программа Наименование дисциплины Сканирующая электронная... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования |
 | Электронная и туннельная микроскопия Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования | | Реферат Тема: применение электронной микроскопии в микробиологии... Электронная микроскопия – метод морфологического исследования объектов с помощью потока электронов, позволяющих изучить структуру... |
| Реферат Отчет представлен на 47 с.; состоит из 4 частей; основная... Ключевые слова: цианобактерии, плеврокапсовые, лазерная сканирующая конфокальная микроскопия, инфузории, систематика, биогеография,... | | Карельский Государственный Педагогический Университет Современная... Разрешающая способность человеческого глаза около 100 микрометров (0,1 мм), что примерно соответствует толщине волоска. Чтобы увидеть... |
| Биологический факультет кафедра биоинженерии «Лазерный сканирующий... Мински (Marvin Minsky). Но широкий интерес к этой области проявился лишь в 1980-х гг., благодаря бурному развитию компьютерной и... | | Аннотация рабочей программы учебной дисциплины Дисциплина «Микроскопия и оптические методы в биологии» входит в основную образовательную программу по направлению подготовки 020400... |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Световая микроскопия как основа микроскопических методов исследования в биологии и медицине | | Иллюстрированный самоучитель по Dreamweaver mx Всякая электронная книгамеет введение, где излагается, зачем же она написана и о чем рассказывает. Эта электронная электронная книгане... |
| А. И. Войтович Электронная торговля Курс лекций Минск 2012 Сущность понятий «электронный бизнес», «электронная торговля» и «электронная коммерция» 3 | | Реферат Тема «Электронная коммерция в Казахстане» Прежде чем говорить об электронной коммерции в Казахстане нам необходимо дать определение этому понятию в целом. Что же такое «электронная... |
| Электронная коммерция Целью изучения дисциплины «Электронная коммерция» является формирование у студентов теоретических знаний и практических навыков в... | | Электронная библиотека Российской государственной библиотеки (ргб) Крупнейшая бесплатная электронная библиотека российского Интернета. Здесь вы можете найти литературу по истории, политике, философии,... |
| Рабочая программа по учебной дисциплине Электронная коммерция Рабочая программа предназначена для преподавания дисциплины «Электронная коммерция» аспирантам очной и заочной форм обучения по специальности... | | Реферат На стр., 12 частей, библ. 17 назв. Авторское право и смежные... «Разработка типовых лицензий на приобретаемые в рамках государственных контрактов фцп “Электронная Россия” (2002-2010 годы) права... |
