• Главная
  • rss-лента сайта solo-project.com


Удельное электрическое сопротивление шранулированных материалов

Удельное электрическое сопротивление р, его магнитная составляющая рm и относительное магнетосопротивление рш0 существенно зависят от состава и температуры отжига. Данные эксперимента приведены на рис. 8.7. Кривые 1 на рис. 8.7, а ,б, в относятся к тонкопленочным образцам CoAg, кривые 2 - к образцам СоСu (содержание кобальта дано в объемных процентах). Измерения проводились при температуре 300 К.



Рис. 8.7. Магниторезистивные характеристики тонкопленочных гранулированных материалов

Кривая зависимости удельного электрического сопротивления от процентного содержания кобальта тонкопленочных образцов СоСu имеет характерный максимум, соответствующий содержанию кобальта, равного примерно 20%. Аналогичная зависимость для тонкопленочных образцов CoAg в меньшей степени определяется содержанием кобальта; ее максимум более широкий.

Магнитная составляющая сопротивления и относительное магнетосопротивление максимальны при содержании кобальта около 20% для образцов CoAg и приблизительно 35% для кобальт-медных (см. рис. 8.7, б). Максимальная величина для этих образцов рm0 составляет около 19%, а для кобальт-медных примерно в 4 раза меньше (см. рис. 8.7, в). Такое расхождение магниторезистивных характеристик рассматриваемых тонкопленочных образцов можно связать с различной их структурой: кобальт-медные образцы характеризуются структурой метастабильного сплава, а для образцов CoAg свойственно кластерное и фазовое разделения.

Полученные аналогичные экспериментальные зависимости для тех же тонкопленочных образцов при низкой температуре, составляющей 5 К, внешне похожи на рассмотренные. При такой низкой температуре магнитная составляющая сопротивления рm и относительное магнетосопротивление максимальны для образцов CoAg. Однако для них при температуре 5 К значение рm почти в 2 раза больше рm при 300 К, а максимум рm/р0 достигает почти 40%.
Максимум рm/р(0) для образцов FeAg при температуре 5 К составляет около 30% и приходится на состав с содержанием 20% Fe. Наименьший максимум относительного магнетосопротивления получен для тонкопленочных образцов СоСu: при температуре 5 К он равен около 12%, а при 300 К - примерно 5%, хотя их удельное электрическое сопротивление при 5 и 300 К гораздо больше, чем пленок CoAg и FeAg при разном содержании кобальта и железа. При достижении содержания Со примерно 20% величина удельного электрического сопротивления пленок СоСu при температуре 5 К сравнительно невелика. С повышением температуры максимум принимает большие значения и смещается в сторону большего содержания кобальта.

Анализ экспериментальных результатов позволяет сделать вывод о том, что удельное электрическое сопротивление сплавов заметно выше, чем гранулированных материалов. Сплавной материал СоСu имеет более выраженную температурную зависимость удельного электрического сопротивления, чем материалы CoAg с гранулированной структурой.
Как уже отмечалось, термообработка приводит к изменению размеров частиц гранулированных пленок: повышение температуры отжига способствует их укрупнению, что, естественно, влияет и на магниторезистивные характеристики (см. рис. 8.7, г,д,е- кривые 1, 2, 3 соответствуют тонкопленочным образцам 20%Со, 80%Cu; 30%Fe, 70%Ag; 20%Со, 80%Ag). Измерения проводились при температуре 300 К. Все тонкопленочные образцы осаждались на подложку с температурой 77 К.

С возрастанием температуры отжига Ta монотонно уменьшается удельное электрическое сопротивление и становится примерно одинаковым для всех рассматриваемых образцов при Та = 600 °С (см. рис. 8.7, г). Уменьшается при этом магнитная составляющая рт для образцов CoAg и FeAg, а для кобальт-медных пленок зависимость рт =f(Ta) имеет максимум при Ta = 300 °С (см. рис. 8.7, д). Зависимость относительного магнетосопротивления от температуры отжига для пленок СоСи проходит через максимум при Ta = 300 °С (см. рис.
8.7, е). Примерно при той же температуре отжига величина рm/р0 имеет максимум, хотя и менее выраженный. Максимум зависимости рm/Р0 =f(Ta) для образцов CoAg равен примерно 20%, сдвинут в сторону более высокой температуры отжига и соответствует приблизительно 500 °С.

Для рассматриваемых тонкопленочных образцов получены аналогичные магниторезистивные характеристики при низкой температуре, равной 5 К. Низкотемпературные зависимости р =f(Ta) по характеру внешне похожи на рассмотренные и снятые при Та = 300 К. Однако они отличаются абсолютными величинами определяемых параметров при одних и тех же температурах отжига. Сильно отличаются зависимости pm/p0 = f(Ta). Например, максимум этой зависимости для образцов CoAg при Т = 5 К наблюдается для Та = 300 °С и равен около 45%, а для тех же образцов при 300 К аналогичный максимум составляет примерно 20% и соответствует Та = 500 °С.

При низкой температуре для всех образцов значения рт, соответствующие невысокой температуре отжига, больше, чем при температуре 300 К С увеличением температуры отжига происходит фазовое разделение, при котором уменьшается различие одного и того же измеряемого параметра для разных тонкопленочных образцов. Так, при высокой температуре отжига (600 °С) значения рт при 300 К почти совпадают для всех трех видов исследуемых образцов и приблизительно равны 2,8 мкОм*см. Как уже отмечалось, при фазовом разделении магнитная составляющая сопротивления рт обратно пропорциональна размерам гранул. С уменьшением размеров гранул до атомных величина рт становится максимальной. Гранулированная структура при этом приближается к структуре сплава. В сплавах магнитная составляющая удельного электрического сопротивления достигает наибольшего значения при спиновой дезориентации и средней длине свободного пробега электронов проводимости, находящейся в пределах 1-10 нм.

Удельное электрическое сопротивление р исследуемых тонкопленочных материалов в виде сплавов значительно больше этого показателя для тех же материалов в гранулированном состоянии. В рассматриваемых тонкопленочных материалах магнитная составляющая сопротивления рт максимальна при содержании кобальта или железа в пределах от 20 до 30%(ат.). Из трех видов исследуемых материалов тонкопленочные образцы имеют наибольшее удельное электрическое сопротивление и наибольшую магнитную составляющую рт и, следовательно, наибольшее относительное магнетосопротивление. При температуре 5 К все тонкопленочные образцы имеют похожие зависимости р и рm от температуры отжига Та: р и рm монотонно убывают с ростом Ta, при этом наибольшие значения они принимают при самой низкой температуре отжига и не зависят от того, имеют ли образцы структуру сплава или гранул.

Технологии и фундаментальные знания

Технология - совокупность методов обработки, изготовления, изменения состояния, свойств, формы сырья или полуфабрикатов...

читать далее

Начало развития твердотельной электроники

Толчком для развития твердотельной электроники послужили долгое время необъяснимые физические загадки, называемые...

читать далее

В последнее время широко используется силицидная технология, включающая операцию осаждения тонкого слоя титана...

читать далее