Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Магноторезистивные явления в гетероструктурах типа сильный магнетик/полимер с широкой запрещенной зоной Воробьева Наталья Викторовна

Магноторезистивные явления в гетероструктурах типа сильный магнетик/полимер с широкой запрещенной зоной
<
Магноторезистивные явления в гетероструктурах типа сильный магнетик/полимер с широкой запрещенной зоной Магноторезистивные явления в гетероструктурах типа сильный магнетик/полимер с широкой запрещенной зоной Магноторезистивные явления в гетероструктурах типа сильный магнетик/полимер с широкой запрещенной зоной Магноторезистивные явления в гетероструктурах типа сильный магнетик/полимер с широкой запрещенной зоной Магноторезистивные явления в гетероструктурах типа сильный магнетик/полимер с широкой запрещенной зоной Магноторезистивные явления в гетероструктурах типа сильный магнетик/полимер с широкой запрещенной зоной Магноторезистивные явления в гетероструктурах типа сильный магнетик/полимер с широкой запрещенной зоной Магноторезистивные явления в гетероструктурах типа сильный магнетик/полимер с широкой запрещенной зоной Магноторезистивные явления в гетероструктурах типа сильный магнетик/полимер с широкой запрещенной зоной Магноторезистивные явления в гетероструктурах типа сильный магнетик/полимер с широкой запрещенной зоной Магноторезистивные явления в гетероструктурах типа сильный магнетик/полимер с широкой запрещенной зоной Магноторезистивные явления в гетероструктурах типа сильный магнетик/полимер с широкой запрещенной зоной Магноторезистивные явления в гетероструктурах типа сильный магнетик/полимер с широкой запрещенной зоной Магноторезистивные явления в гетероструктурах типа сильный магнетик/полимер с широкой запрещенной зоной Магноторезистивные явления в гетероструктурах типа сильный магнетик/полимер с широкой запрещенной зоной
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Воробьева Наталья Викторовна. Магноторезистивные явления в гетероструктурах типа сильный магнетик/полимер с широкой запрещенной зоной: диссертация ... доктора физико-математических наук: 01.04.07 / Воробьева Наталья Викторовна;[Место защиты: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинский государственный университет"].- Челябинск, 2016.- 294 с.

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Обзор литературы 17

1.1. Постановка задач исследования .18

1.2. Неоднородные магнитные материалы и структуры 19

1.3. Магнитные материалы с сингулярными неоднородностями .22

1.4. Фотомагнетизм в иттрий-железистых гранатах 27

1.5. Многослойные структуры с магнитоупорядоченными слоями 34

1.6. Виды магнитосопротивления .38

1.7. Основные проблемы спинтроники .48

1.8. Перспективные органические материалы как материалы спинтроники 59

Глава 2. Оборудование и способы проведения экспериментов

2.1. Методы экспериментов и образцы .65

2.2. Измерение магнитострикции на малых магнитных образцах 66

2.3. Измерение проводимости многослойных гетероструктур с магнитоупорядо-ченными слоями в магнитном поле 68

2.4. Образцы и способы их изготовления 70

2.5. Способы исключения артефактов и минимизации экспериментальных по грешностей .79

2.6. Оценка погрешностей измерений малых величин тока 85

Глава 3. Огромное магнитосопротивление в металл/ полимерных структурах .86

3.1. Гигантские магниторезистивные явления в структуре ферромагнетик электроактивный полимер-немагнитный металл .87

3.2. Влияние магнитострикции на гигантские магниторезистивные явления в структуре ферромагнетик-электроактивный полимер-немагнитный ме талл 93

3.3. Спин-зависимый характер магниторезистивных явлений в гетероструктуре типа никель-полидифениленфталид .97

3.4. Возможность управления величиной порога переключения проводимости для магниторезистивных явлений в гетероструктуре типа никель полидифениленфталид .105

3.5. Уменьшение сопротивления полимерной пленки в магнитном поле 114

Выводы к главе 3 .118

Глава 4. Структуры типа никель-полидифениленфталид. Зонная структура контакта. Магниторезистивные явления туннельного характера .119

4.1. Зонная структура системы ферромагнетик-полимер-металл 119

4.2. Сравнение с структуры никель/полидифениленфталид с эффектами на других системах. Малые магниторезистивные эффекты в системе никель-полидифениленфталид 129

4.3. Вентильные системы 135

4.4. Возможный механизм спин-транспортных свойств пленки полимера с широкой запрещенной зоной 144

4.5. Роль дополнительного воздействия .147 Выводы к главе 4 154

Заключение к главам 3 и 4. 155

Глава 5 Огромное магнитосопротивление на интерфейсе полидифениленфта-лид/сильно магнитный электрод. Пленочные ферромагнетики, магнитные переходы, ферримагнитные диэлектрики 159

5.1. Особенности магниторезистивных эффектов для полимерного слоя на пленочных ферромагнитных подложках .159

5.2. Детектирование магнитного фазового перехода подложки 164

5.3. Детектирование перемагничивания ферримагнитных подложек 165

5.4. Влияние внешнего магнитного поля на проводимость полимера с широкой запрещенной зоной 174

5.5. Теоретические модели для магниторезистивных эффектов 179

5.6. Управление знаком магнитосопротивления .185

5.7. Связь наблюдаемых магниторезистивных явлений с характеристиками полимерного материала 190 Выводы к главе 5.. 204 Глава 6. Иттрий-железистые гранаты 205

6.1. Эксперименты для определения фотоиндуцированных изменений констант магнитострикции 206

6.2. Расчеты по определения фотоиндуцированных изменений констант магнито-стрикции 211

6.3. Кинетические эффекты 2 6.4. Связь изменения констант магнитострикции с дефектностью магнитных подрешеток. Влияние напряженных состояний 223

6.5. Экспериментальные зависимости величины магнитострикции от внешнего магнитного поля 2 6.6. Типы фотоиндуцированных изменений магнитострикции, их связь со структурой образца. Симметричная часть тригональных напряжений 234

6.7. Анализ результатов с учетом фотоиндуцированного перераспределения магнитно-доменных фаз 238

6.8. Особенности фотоиндуцированного магнетизма при комнатной температуре в некоторых монокристаллах иттрий-железистого граната 242

Выводы к главе 6.. 249

Заключение к главе 6 250

Заключение 252

Основные результаты и выводы

Многослойные структуры с магнитоупорядоченными слоями

В настоящее время большие достижения, как с научной, так и с практической точки зрения связаны с материаловедением сильно коррелированных неоднородных систем [44-47]. Именно такие системы вызывают большой научный интерес, считаются перспективными с точки зрения получения нового знания о физических свойствах вещества [48, 49], так как в них осуществимы разного рода фазовые переходы и размерные эффекты. К сильно коррелированным системам относятся системы с внутренней упорядоченностью электронов, например, магнитные [50] или сверхпроводящие. Такие системы вблизи своих критических точек, когда порядок может быть разрушен, могут давать колоссальные изменения по некоторым свойствам при малом изменении какого-либо управляющего параметра. В качестве управляющего параметра может применяться температура, магнитное поле, давление и т.п. [48, 51]. Неоднородные упорядоченные структуры в этом аспекте имеют следующее преимущество: в качестве управляющих параметров может выбираться состав системы. Это может быть размер гранул, степень легирования, толщина пленки и т.д. При этом даже и небольшие эффекты, обнаруженные в таких системах могут привести к серьезному продвижению в представлениях о физических свойствах материалов, так как, во-первых, большинство сконструированных материалов и структур являются действительно новыми, а во-вторых, в неоднородных системах часто работают размерные эффекты. В частности, с управлением по составу вещества связано открытие высокотемпературных сверхпроводящих керамик, ряд которых склонен также и к магнитному упорядочению [52]. При изменении состава (уменьшении содержания кислорода) в керамике может появиться антиферромагнитное упорядочение подрешетки меди [53].

Активно исследуются многие слоистые соединения, например, кобальтиты [54] и арсениды железа [55], в том числе и из-за обнаруженных сверхпроводящих переходов. Небольшие изменения состава приводят к качественным скачкам по степени упорядочения и проводимости. В частности, пример фазовой диаграммы для одного из кобальтитов приведен в [54] (рис.3). При изменении содержания натрия, образцы при одной и той же температуре (например, 5 К) меняют состояния в следующем порядке: парамагнитный металл, сверхпроводник, опять парамагнитный металл, через диэлектрик и Кюри-вейссовский металл к антиферромагнетику.

Порядок в реальном образце никогда не бывает совершенным, ему препятствуют разного рода дефекты. Использование естественных дефектов и искусственное создание дополнительных дефектов в образце – сильный инструмент для управления свойствами материалов. Магнитные материалы с дефектами рас 21 сматриваются как перспективные носители для записи информации уже не менее чем полвека [56-58].

При этом со временем изменялись конкретные представления о виде и материале возможных носителей, но в общем неизменными остались принципы возможной записи: требование к существованию обратимого изменения той или иной физической характеристики при минимальном внешнем воздействии; разумная минитюаризация, то есть повышение емкости носителя. Магнитные материалы в этом смысле привлекательны из-за их начальной высокой упорядоченности. Нарушения этого порядка, вызываемые дефектами (одним из видов дефектности является существование поверхности раздела с другой средой) собственно, и создают возможность для управляемого изменения физических характеристик исследуемых структур для магнитной записи информации [59, 60]. Дефекты изменяют процесс перемагничивания, создают особенности доменной структуры [61]. Исследования управляемого изменения доменных структур [62-65] в конечном счете были также направлены на перспективную возможность магнитной записи информации [66]. В настоящее время внимание исследователей больше сосредоточено на слоистых гетероструктурах с возможностью управления спиновой ориентацией магнитоупорядоченных слоев также в связи с проблемой записи и хранения информации [67, 68]. Особенный интерес вызывают исследования возможности обменного переключения многослойных ферромагнитных гетероструктур при помощи электрического тока [69], а также возможность управления доменной структурой при помощи поляризованного по спину тока [70]. Управление спиновым транспортом для элементов гетерострук-тур при помощи электрического тока имеет то преимущество, что такие элементы могут быть очень маленькими. Такая локализация невозможна при управлении электрическими и магнитными полями.

Для слоисто-неоднородных гетероструктур, включающих ферромагнитные слои, существуют различные механизмы передачи спина между слоями: как transverse spin transfer —TST (поверхностный или поперечный механизм переворота спина) [5], так и longitudinal spin injection — LSI (продольная спиновая ин-жекция). В последнем случае для переключения намагниченности ферромагнитного слоя необходима достаточно высокая степень неравновесной спиновой поляризации. Это осуществляется посредством инжекции в ферромагнитный слой носителей заряда с определенным спином из другого ферромагнитного слоя [71]. Такие многослойные структуры представляют в настоящее время большой интерес как в научном (физический механизм процессов изучен не до конца), так и в практическом плане (очень быстрые технологические применения научных результатов).

Измерение проводимости многослойных гетероструктур с магнитоупорядо-ченными слоями в магнитном поле

Спинтроника рассматривает возможность управления спином электронов, в частности, это разнообразные варианты вентильных систем. Основным и принципиальным для спинтроники устройством является «спиновый клапан» или «спиновый вентиль» (рис. 12). Он состоит из двух магнитных слоев, разделенных спин-транспортным слоем, благодаря которому возможны как параллельная, так и антипараллельная ориентация намагниченности двух ферромагнитных слоев.

В [69] отмечается отставание теории спинтроники от эксперимента, так как общий теоретический подход к процессам в этой области еще не выработан.

Спиновую инжекцию можно значительно увеличить, если лимитирующей стадией процесса является спин-зависимое туннелирование, которое можно описать спин-зависимыми сопротивлениями на интерфейсе. Зависимость поляризации тока от этих сопротивлений исследована. С другой стороны, если электрод-инжектор является полуметаллом с низкой проводимостью, спиновая инжекция сильна даже для термоэлектронной инжекции и спиновый ток приближается к зарядовому току [151].

Большой вклад в развитие теоретических представлений о многослойных структурах спинтроники вносят работы Слончевского [5, 152]. Статья [152] рассматривает спин-вентильные структуры типа «ток перпендикулярно плоскости» и модель поперечного рассеяния спина (рис. 12б). Предполагается, что поверхность раздела между слоями имеет разное сопротивление для носителей тока противоположной спиновой ориентации. Обобщается значительное число экспериментов по индуцированным током осцилляциям намагниченности и переключений по спину. Показано, что представления теории электрических цепей (рис. 20) применимы к спиновым клапанам.

Эффективная электрическая цепь для простой трехслойной вентильной структуры в пренебрежении случайными переворотами спина. Спиновые токи левого и правого электродов JL и JR. RL и RR - сопротивления левого и правого спиновых каналов. Это сумма сопротивлений сплошной среды и интерфейса. WL и WR - соответствующие электрохимические потенциалы в прослойке между электродами, соответствующие осям квантования спина левого и правого магнитных электродов соответственно [152].

В работе [5] предполагается, что поток тепла через магнитомягкий металл, обычный металл и изолирующий феррит дает возможность управлять направлением спина (рис. 21). Необходимый спиновый ток инициируют магноны, присутствующие в феррите. Квантовый выход для поворота спина, инициированного потоком тепла в принципе может быть существенно выше, чем при использовании электрического тока или магнитного туннельного перехода. Параметры процесса должны зависеть от параметров материала.

Рис. 21. (а) Схематическое представление элементов, которые требуются для вращения спинов в плоскости магнитного материала при помощи потока тепла от магнонов из неметаллического магнита. Внеплоскостной момент пренеб-режимом мал, если в структуре не присутствует туннельный барьер. (b) геометрическое представление момента в плоскости x, z – векторы координат в плоскости [5]. Необходимо сильное локальное обменное взаимодействие спинов 3d-электронов как с моментами в феррите, так и с s-электронами проводимости любой спиновой направленности в нормальном металле. Поток тепла на поверхности может быть отведен в качестве фононов в феррите. Также возможен поворот спина при использовании изолирующей, а не металлической прослойки. Источник тепла (например, свет) на рис. 21а может избирательно возбуждать магноны и фононы [153]. Поэтому в каждом случае надо тщательно подбирать параметры устройства для достижения желаемого результата.

Идет поиск условий, увеличивающих спиновую инжекцию [69, 154, 155]. В [69] отмечается, что электроны проводимости, участвующие в поляризованном токе (s-электроны), взаимодействуют с намагниченностью решетки (d-электронами) в ферромагнитном переходе по двум каналам. Это канал передачи в решетку поперечного спина, перпендикулярного намагниченности и канал передачи в решетку продольного спина, параллельного намагниченности. Последнее можно рассматривать как изменение населенности спиновых энергетических подзон, то есть как инжекцию неравновесных спинов. Инжекция приводит к созданию неравновесного sd-обменного поля, которое, в свою очередь, влияет на динамику решетки. Так создаются условия для перемагничивания решетки электрическим током с плотностью выше некоторого порогового значения.

В [71] проведен расчет трехслойной структуры типа ферромагнетик/неферромагнитный металл/ ферромагнетик (рис. 22). Показано, что эффективность спиновой инжекции в модели неравновесных концентраций спинов (продольной спиновой инжекции) зависит не только от толщины прослойки, разделяющей ферромагнитные слои, но и от параметров всей структуры. На рис. 22 видно, что инжекция и транспорт неравновесных спинов через неферромаг-ниную прослойку определяется свойствами всех трех слоев структуры, а для асимметричной системы выше, чем для симметричной.

Спин-зависимый характер магниторезистивных явлений в гетероструктуре типа никель-полидифениленфталид

Исследована роль магнитострикции в проявлении эффекта электронного переключения проводимости в системе никель-полиариленфталид-медь. Магни-тострикционные деформации измерялись при помощи тензорезисторов, наклеенных на никелевую подложку. Тензорезистор производства компании «СМС-тензо» был специально протестирован для измерений в магнитном поле. Измерения магнитострикционных деформаций проводились мостовым методом при плавном изменении магнитного поля. Скорость изменения магнитного поля соответствовала скорости при измерениях переключения электрического сопротивления.

Кривые изменения линейной магнитострикции были получены при ориентации тензорезистора ОВ параллельно магнитному полю (рис. 49) (продольная магнитострикция, направление ОХ) и поперек магнитного поля в двух направления (поперечная магнитострикция). Поперечная магнитострикция измерена для ориентации поля в плоскости образца (направление OY), а также перпендикулярно плоскости образца (направление OZ). Направления OY и OZ являются принципиально различными, так как плоскость YOZ является границей тонкой пластины, а процессы намагничивания вдоль или поперек плоскости тонкой пластины существенно отличаются вследствие проявления эффекта формы [220].

Основные гальваномагнитные эффекты были исключены при помощи повторения измерений с противоположным направлением тока через тензорези-стор. Конечная кривая строилась как среднее между кривыми с противоположным направлением тока. Значение сигнала с измерительного моста фиксировалось при непрерывном возрастании внешнего магнитного поля и последующем его убывания (как и в экспериментах на рис. 44-46). Продольная магнитострик-ция (магнитное поле направлено вдоль линейного тензорезистора) в плоскости образца (рис. 49, кривые 3) является отрицательной и сравнимой по величине с известными данными [211]. Выход кривых на насыщение происходит при дос 94 тижении внешним магнитным полем значения около 50 мТл. При ориентации внешнего магнитного поля в плоскости пластины-подложки перпендикулярно линейному тензорезистору магнитострикция положительна, что также типично для таких измерений (рис. 49, кривые 1). Выход кривых 1 на насыщение при значении внешнего магнитного поля составляет около 70 мТл. При направлении внешнего магнитного поля перпендикулярно плоскости пластины-подложки магнитострикция отрицательна (рис. 49, кривые 2). Выход на насыщение также при В 70 мТл.

Магнитострикционные деформации возрастали в области малых полей вплоть до 70 - 100 мТл независимо от взаимной ориентации магнитного поля и тензорезистора. После этого кривые достигали области насыщения и значительных изменений деформаций не наблюдалось. Знаки относительных деформаций совпадают со знаком табличных точек для магнитострикции никеля [211].

Также на рис.49 показана зависимость сопротивления слоистой системы никель/полимер/медь на этой подложке. Видно, что область магнитного поля, где имеет место эффект электронного переключения проводимости не совпадает с областью значительной магнитострикции. Поэтому магнитострикционные деформации ферромагнитной подложки не могут быть причиной эффекта переключения проводимости в структуре Ni/полимер/Cu.

Необходимо особо обсудить вопрос о магнитострикционных деформациях, направленных перпендикулярно плоскости подложки. В настоящей работе не удалось измерить их непосредственно с помощью тензорезисторов, так как пластина никеля была довольно тонкой (толщина около 1 мм). В принципе, деформации, обусловленные поперечной магнитострикцией, могут инициировать переключение проводимости за счет изменения давления на полимер. Хорошо известна высокая чувствительность электропроводности тонких пленок полидифе-ниленфталида к одноосному давлению, направленному перпендикулярно к поверхности пленки [27]. Более того, небольшое внешнее давление необходимо для проявления эффекта переключения проводимости в магнитном поле (рис.48). Деформации подложки способны влиять на переключение проводимости иссле 95 дуемой структуры. Однако также известно, что магнитострикция никеля отрицательна [211], то есть толщина слоя в магнитном поле уменьшалась. Потому в рассматриваемом случае при возрастании магнитного поля должно происходить уменьшение давления электрода на полимерную пленку.

Магнитострикционные деформации для подложки из поликристаллического никеля, измеренные в плоскости образца совместно измерением маг-нитосопротивления. 1- поперечная магнитострикция, магнитное поле в плоскости образца; 2 - поперечная магнитострикция, магнитное поле перпендикулярно к плоскости образца. 3 - продольная магнитострикция, магнитное поле в плоскости образца. Сплошные линии - возрастание магнитного поля, пунктир - уменьшение магнитного поля. 4 – область переключения проводимости (показана стрелками). Стрелка вниз показывает включение проводимости (высокопрово-дящее состояние).

В рассматриваемом варианте электронного переключения проводимости с положительным коэффициентом образец находится в низкопроводящем исходном состоянии. Следовательно, уменьшение давления может привести лишь к уменьшению электропроводности, но не к ее увеличению, в соответствии со всем известным накопленным к настоящему времени опытом [27]. Нет никаких данных, подтверждающих, что возможно увеличение проводимости при уменьшении давления в структурах типа металл/полимер/металл.

Установлено, что явление появления/исчезновения электронного переключения проводимости, управляемого магнитным полем, на границе никель-полимер не соотносится с существенным изменением магнитострикционных деформаций. Это заключение сделано на основании того, что поперечная (ориентация магнитного поля перпендикулярно линейному тензорезистору) и продольная (ориентация магнитного поля параллельно линейному тензорезистору) магнито-стрикции в плоскости подложки в интервале магнитных полей, провоцирующих переход, практически не изменяются (рис. 49). Роль продольной магнитострик-ции перпендикулярно плоскости образца также не может быть признана определяющей, потому что на одном и том же образце в зависимости от начальных условий изменяется знак переключения проводимости, в то время как знак продольной магнитострикции подложки не изменяется.

Представленный на рис. 49 эксперимент относится к массивным подложкам. Для пленочных подложек роль магнитострикции никеля экспериментально изучалась в [221]. Изучались пленки для получения магниторезистивных нано-контактов. При помощи атомно-силовой микроскопии доказано, что при высокой адгезии ферромагнитной нанопленки к неферромагнитной подложке влияние магнитострикции должно быть минимальным.

Существует ряд дополнительных фактов, которые косвенно свидетельствуют о незначительности влияния магнитострикции на электронное переключение проводимости, такие как изучение таких переключений многослойной пленочной структуры с никелевым электродом. Его толщина 200 нм. Хорошо известно, что коэффициент магнитострикции пленочного материала меньше, чем у массивного. Однако пороговое магнитное поле имеет один и тот же порядок величины как для пленочного образца, так и для массивного.

Сравнение с структуры никель/полидифениленфталид с эффектами на других системах. Малые магниторезистивные эффекты в системе никель-полидифениленфталид

Предположим, что положение уровня инжекции задается электрическим полем. Тогда в диапазоне 0 - 0,9 В разрешенный транспортный уровень в полимерном материале и верхний уровень занятых состояний в ферромагнетике «раздвигаются». Поэтому в диапазоне значений U от 0 до 0,9 В для проявления эффекта огромного магнитосопротивления при увеличении U требуются все большие пороговые магнитные поля. Дальнейшее уменьшение порога переключения по магнитному полю (когда U достигает достаточно больших значений) связано с показанным ранее влиянием напряженности электрического поля в образце на порог переключения [27]. Уменьшение до нуля порога по магнитному полю значит, что при U 1,3 В для резкого изменения сопротивления образца достаточно только электрического поля. График зависимости порога переключения проводимости по магнитному полю от U довольно симметричен относительно знака магнитного и электрического полей.

Зависимость величины порогового значения магнитного поля переключения трехслойного пленочного образца Ni/ПДФ/Cu от подаваемого электрического напряжения.

Влияние внешнего магнитного поля на ВАХ (вольтамперные характеристики) трехслойных пленочных структур типа Ni/ПДФ/Cu показано на рис. 80. На рис. 80 приведен результат для диэлектрического (высокоомного) состояния образца.

Вид ВАХ хорошо описывается моделью инжекционных токов [245]. Для ВАХ структур Ni/ПДФ/Cu, измеренных при различных взаимных ориентациях электрического и магнитного полей, нормальных к плоскости образца имеются следующие особенности. При малых U ток пропорционален приложенному напряжению, то есть величину проводимости определяют собственные основные носителями заряда. При U 2 В I U2. Этот режим определяют уже носители заряда, полученные полимерным материалом в результате инжекции. Полярности магнитного и электрического полей влияют на типы проводимости в полимере. Электрическое напряжение и внешнее магнитное поле также влияют на положение точки для смены механизма проводимости.

Изменение формы ВАХ при больших U может быть связано с предельным заполнением ловушек (ПЗЛ). Этот режим проводимости проявляется при совпадении квазиуровня Ферми в структуре с энергетическим диапазоном расположения зарядовых ловушек в полимере. Возрастание магнитного поля до 130 мТл в большинстве случаев приводит к линейной зависимости тока от напряжения (состоянию высокой проводимости для полимерной пленки).

Инжекционная модель предполагает оценку подвижности носителей заряда как // = ( [245], где - коэффициент степени заполнения ловушек, для нашего случая не зависящий от уровня инжекции, I - ток, - подвижность, L - толщина слоя полимера, - Для магнитного поля 110 мТл (рис. 80) рассчитанная подвижность 10"7 см2/Вс. Это значение хорошо согласуется с результатами измерения вре-мяпролетным методом для пленок полидифениленфталида [246]. Изменение высоты потенциального барьера проводилось по соотношению из [245] , здесь о и тах это величины туннельных барьеров при нулевом и максимальном магнитных полях соответственно, Т = 295 К, к - постоянная Больцмана. Напримердиэлектрическая проницаемость полимера, U - напряжение, S - площадь контакта, 0 - диэлектрическая постоянная. , при расчете по этой формуле для U = 5 В изменение высоты туннельного барьера ф 0,06 эВ. Диапазон изменения возрастающего магнитного поля от 0 до 110 мТл (при условно-отрицательном его направлении).

Вольтамперная характеристика пленочной структуры ферромагнетик/ полидифениленфталид в логарифмических координатах, направление маг нитного поля условно-отрицательное, напряженность внешнего магнитного поля 110 мТл.

Исследовалось влияние материала электродов на магнитосопротивление. Для этого были изготовлены структуры Py/ПДФ/Al (Py – пермаллой) и Ni/ПДФ/Al. Измерялись зависимости величин тока, проходящего через такие структуры от магнитного поля.

Для первого цикла измерений была произведена замена материала для неферромагнитного электрода. Медь, которая ранее использовалась при исследованиях пленочных структур, была заменена на алюминий. Предполагалось, что оксидный слой на алюминии изменит эффективную работу выхода для этого материала до 4 эВ, тогда как для меди работа выхода 4,4 эВ. Это могло бы послу 164 жить препятствием для воспроизведения эффекта огромного магнитосопротив-ления на такой структуре, однако для пленочной структуры Ni/ПДФ/Al огромное магнитосопротивление также было получено. Однако полученные переключения были бистабильными: значение сопротивления структуры после переключения в возрастающем магнитном поле не изменялись при последующем уменьшении магнитного поля.

Для второго цикла измерений (для структур типа Py/ПДФ/Al) также были реализованы переключения проводимости при изменении магнитного поля.

Полученные результаты позволяют утверждать, что изменение материала электрода в структурах типа ферромагнетик/ полимер с широкой запрещенной зоной/ неферромагнитный металл не является определяющим фактором для существования огромного магнитосопротивления.

Для настоящего исследования в качестве подложки был выбран монокристалл La0.75Ca0.25MnO3, толщина пленки ПДФ составляла 0,8 мкм. Температура Кюри для этого электрода составляет 218 K.

После нанесения слоя полимера на подложку из манганита была получена температурная зависимость для тока через структуру. В окрестности точки Кюри в гетероструктуре возникает огромная квазиметаллическая проводимость (рис. 81). В температурном диапазоне от 184 до 300 K полимерная пленка представляет собой изолятор. Окрестность температуры Кюри – это типичная область для колоссального магнитосопротивления в манганитах.

Это значит, что в окрестности точки Кюри возможны некоторые возмущения обменного взаимодействия, которые влияют на неферромагнитный полимер и стимулируют переключение его проводимости.