ИСТИНА

Активные исследования в области антиферромагнитных (АФМ) материалов и структур на их основе, особенно с размерами в единицы и сотни нанометров, легли в основу нового научного направления – антиферромагнитной спинтроники. В ней исследуются процессы передачи магнитного момента (спина) электрическим током в структурах, содержащих АФМ. Тонкие пленки на основе оксида никеля за счет антиферромагнетизма при комнатной температуре являются перспективными материалами в качестве АФМ-элемента спинтронных устройств. Эпитаксиально выращенные материалы имеют существенное преимущество из-за уменьшения количества структурных дефектов. Метод химического осаждения из газовой фазы с использованием металлорганических соединений (MOCVD) является перспективным методом получения тонких эпитаксиальных пленок. Целью данной работы является MOCVD-синтез эпитаксиальных пленок NiO на различных монокристаллических подложках. Синтез плёнок NiO происходил MOCVD на двух установках, отличающихся типом подачи исходных соединений (прекурсоров) – порошковый сбросовый и растворный нитепротяжный. В качестве летучих прекурсоров использовали дипивалоилметанат и ацетилацетонат никеля, состав и структуру которых подтверждали методами термогравиметрического анализа, ИК-спектроскопии и рентгеновской дифракции. При осаждениях тонких плёнок NiO варьировались температура осаждения (600-750оС), толщина пленок (путем изменения времени осаждения), концентрация прекурсора (1-10 ммоль/л) и монокристаллическая подложка (MgO(001), с-Al2O3 и Gd3Ga5O12(111)). Фазовый состав и ориентацию полученных плёнок NiO определяли при помощи рентгеновской дифракции в различных геометриях (Th-2Th-сканирование и φ-сканирование). Толщину плёнок определяли по данным сканирующей электронной микроскопии сколов. По результатам рентгеновской дифракции плёнок NiO на подложке MgO(001) показано, что при осаждениях ниже 700°С происходит образование поликристаллических плёнок NiO. При температурах 700-750°С наблюдали образование эпитаксиальных плёнок NiO в ориентации «куб-на-куб» с увеличенными параметрами элементарных ячеек, что связано с диффузией оксида магния в растущую плёнку. Выбрана оптимальная температура осаждения 700оС. Результаты рентгеновского φ-сканирования продемонстрировали, что на подложке с-Al2O3 плёнка NiO растёт эпитаксиально в ориентации (111) в виде двух эквивалентных доменов, развернутых друг относительно друга на 60°. На гранатной подложке Gd3Ga5O12(111) происходит рост поликристаллической пленки NiO. С уменьшением толщины интенсивность рентгеновских пиков эпитаксиальных пленок NiO уменьшается, кроме того наблюдали уширение пиков, что связано с наноразмерным характером полученных пленок. Осаждения на различных MOCVD-установках приводят к получению тонких плёнок NiO1-x с разным индексом кислородной нестехиометрии х, что также реализуется в различающихся параметрах элементарных ячеек и цвете этих пленок (бледно-зеленый и светло-серый).