МИНОБРНАУКИ РОССИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ ИМ.М.АКМУЛЛЫ»

ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра прикладной физики и

нанотехнологий

Направление 020600 – Нанотехнология

Курс IV

ТАНТАШЕВ СЕРГЕЙ РАДИКОВИЧ

Изучение влияния слабых магнитных полей на основе структуры ni/пдф

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Научный руководитель:

к.ф.-м.н., доцент Н.В. Воробьева

Дата представления______________________________

Работа допущена к защите ________________________

^{дата и подпись заведующего кафедрой}

Дата защиты____________________________________

Оценка_________________________________________

Уфа 2014

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 2

Глава 1. Литературный обзор 5

1.1. Ферромагнетики 5

1.2. Спин 10

1.3. Проводимость. 11

1.4. Полимеры с широкой запрещенной зоной 13

1.5. Полидифениленфталид (ПДФ) 14

1.6. Влияние магнитного поля на резистивные свойства наноструктур 16

1.7. Магнитные свойства тонких пленок 18

Глава 2. Метод измерения магниторезистивных эффектов 22

2.1. Объект исследования 22

2.2. Метод нанесения полимерных слоев 22

2.3. Блок-схема эксперимента 23

Глава 3. Экспериментальные результаты 25

3.1. Переключение проводимости 25

3.2. Анализ полученных данных 28

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 30

ЛИТЕРАТУРА 31

Введение

О влиянии магнитного поля (МП), на свойства “магнитных” материалов (магнитоупорядоченных, в строгой терминологии) известно давно, сегодня оно находит последовательное объяснение в рамках квантовой теории магнетизма.

В последние годы появились сообщения о таких необычных свойствах, которые проявляются на границе раздела ферромагнетик-немагнитного слоя. И немагнитный материал мог быть как неорганический полупроводник и органический полимер. Существует гигантское магнетосопротивление (ГМС) на этой границе. Этот эффект представляет большой интерес с практической точки зрения, потому что это достигнуто при комнатной температуре, магнитные поля являются относительно небольшими, и величину изменения сопротивления является большим: для органических полимеров, достигает рекордных значений - до 10⁶ раз.

Неорганические материалы характеризуются сравнительно небольшим временем релаксации спина, органических время релаксации спина гораздо больше. Но у них есть недостатки: малая концентрация носителей заряда и их низкой подвижностью, которая приводит к небольшим значениям электрического тока, которым можно управлять и малому изменению сопротивления в магнитном поле. Это связано с особенностями электронной подсистемы сопряженных органических веществ. В определенном классе несопряженных полимерных материалов, тонких пленок показывают высокий уровень электропроводности и подвижности носителей заряда, которые сопоставимы с параметрами хороших неорганических полупроводников. Электрической проводимостью материала можно управлять, воздействуя на них, например, электрическим полем, давлением, изменяя условия на контакте металл-полимер. Один из этих представителей полидифениленфталид (ПДФ), обладающий несопряженной системой валентных - электронов и нетипичными для диэлектриков электронными характеристиками. Одной из главных проблем, ограничивающих развитие исследований проводимости полимеров, является отсутствие адекватной физической модели.

Экспериментальное изучение природы переноса заряда в этих структурах, металл/полимер с несопряженным органическим материалом, таких как транспорт под действием магнитного поля, особенно слабого, представляет большой интерес для фундаментальной науки и для перспектив практического применения.

Цель работы:

Исследовать магниторезистивные явления структуры ферромагнетик-полимер в слабом магнитном поле.

Задачи:

1. Получить исходные образцы ферромагнитных подложек с собственным механическим напряжением на границе раздела ферромагнетик-полимер.

2. Исследовать влияние слабых магнитных полей для наблюдения эффекта электронного переключения проводимости совместно с добавочным механическим давлением.

3. Исследовать возможность переключения проводимости в магнитном поле, с системе Ni-полимер-Cu, путем изменения величины разности потенциалов на сэндвич - структуре, не применяя добавочное механическое давление.

Анализируя результаты исследований электронных свойств системы полимер-ферромагнетик в слабом магнитном полем можно предположить существование возможности влияния на величину магнитного поля, который приводит к изменению проводимости в системе Ni-полимер-Cu, путем изменения величины разности потенциалов на сэндвич - структуре, не применяя добавочное механическое давление.