Аннотация:Сложный оксид Lu3Fe5O12 (LuIG) представляет собой магнитный диэлектрик со структурой граната, перспективный для применения в виде пленок в спинтронике и технике СВЧ. В настоящей работе эпитаксиальные тонкие пленки LuIG получены на монокристаллических подложках Gd3Ga5-xAlxO12 (х=0,1,2). Частичное замещение галлия алюминием должно помочь уменьшить испарение оксида галлия из подложки и снизить рассогласование параметров элементарной ячейки (ЭЯ) на границе пленка/подложка, а значит, уменьшить эпитаксиальные напряжения в пленке Lu3Fe5O12.Пленки LuIG синтезировали методом MOCVD с использованием в качестве летучих прекурсоров дипивалоилметанатов лютеция и железа на оборудовании, описанном в [1], и исследовали методами РФА, РЭМ, РСМА, ПЭМ, АСМ, спектроскопии КР и ферромагнитного резонанса (ФМР). Показано, что увеличение концентрации алюминия в подложках Gd3Ga3-хAlхO12 (х = 0, 1, 2) действительно приводит к уменьшению ЭЯ граната, что соответствует литературным данным, однако абсолютные значения параметров ЭЯ меньше значений, приводимых в литературе [2]. Исходя из значений параметров ЭЯ LuIG и использованных подложек, следовало ожидать, что пленки подвергаются растяжению вдоль поверхности подложки и сжатию вдоль нормали к ней. Однако по данным РФА на всех подложках параметры ЭЯ пленок заметно увеличены вдоль нормали к поверхности, что невозможно объяснить влиянием эпитаксиальных напряжений. Причиной может быть отклонение катионного состава пленок от стехиометрии 3:5 в сторону избытка лютеция за счет возникновения антиструктурных дефектов типа [Lu3+Fe3+]октаэдр. Наша гипотеза подтверждена анализом элементного состава пленок методами рентгеновского флюоресцентного анализа с полным внешним отражением (РФлА ПВО) и РСМА. Важно отметить, что в отличие от эпитаксиальных пленок, фаза LuIG в порошках не обладает заметной катионной нестехиометрией. Это различие является термодинамическим проявлением эпитаксиальной стабилизации тонкопленочной фазы LuIG на структурно-когерентных подложках. Изменение количественного соотношения прекурсоров в паре позволяет изменять состав LuIG в пределах области нестехиометрии и получать пленки с различным параметром ЭЯ граната. Показано, что ФМР в пленках проявляется при наименьшем различии параметров пленки и подложки. Так, стехиометрический LuIG с наименьшим параметром ЭЯ проявляет сигналы ФМР на подложке Gd3Ga3Al2O12 (a = 12.28 Å), а Lu-избыточный LuIG – на подложках GGG (a = 12.40 Å). После оптимизации состава пара прекурсоров на подложке Gd3Ga3Al2O12 получены пленки с рекордно-низкой шириной линии ФМР (ΔH=14 Э). Это имеет большое значение для понимания природы и особенностей ФМР в пленках гранатов и повышает потенциал применения эпитаксиальных пленок феррограната лютеция в создании спинтронных устройств.
