ИСТИНА

В последние годы редкоземельные феррогранаты (R3Fe5O12) привлекают к себе внимание как перспективные материалы спинтроники и магноники, среди них выделяется Lu3Fe5O12, являющийся магнитным диэлектриком с высоким значением намагниченности насыщения. Эффективность тонких пленок R3Fe5O12 в резонансных экспериментах ухудшается при наличии дефектов эпитаксиального роста и упругих напряжений. Целью данной работы является синтез, изучение структуры и резонансных свойств эпитаксиальных пленок Lu3Fe5O12 на монокристальных подложках Gd3Ga5-xAlxO12 (x=0-2). Для эпитаксиального роста пленок Lu3Fe5O12 нами использовано химическое осаждение из паров дипивалоилметанатов (MOCVD) с нитепротяжным питателем. Состав и структуру пленок исследовали методами РФА, РСМА и ПЭМ поперечного среза. Ферримагнитный резонанс (ФМР) пленок измеряли на установке на основе векторного анализатора цепей. Впервые установлено, что состав эпитаксиальных пленок феррограната Lu3Fe5O12 может значительно отличаться от стехиометрического в сторону обогащения редкоземельным компонентом, тогда как в автономных формах этого соединения (поликристаллических пленках, порошках и керамике) катионная нестехиометрия не обнаруживается. Показано, что нестехиометрическая фаза граната Lu3(LuxFe5-x)O12 формируется вследствие эпитаксии на изоструктурной подложке и возможности образования антиструктурных дефектов [Lu3+Fe3+]окт, при частичном занятии ионами Lu3+ не только додекаэдрических с-позиций, но и меньших по размеру октаэдрических а-позиций, в стехиометрическом составе занимаемых только ионами Fe3+. Рассчитанная концентрация ионов Lu3+ в октаэдрических позициях феррограната может превышать 20%. Наряду с температурой роста пленки и соотношением прекурсоров Fe(thd)3/Lu(thd)3 в газовой фазе, фактором, сильно влияющим на концентрацию антиструктурных дефектов, является рассогласование параметров ЭЯ на границе пленка / подложка, ε, вызывающее упругие напряжения в эпитаксиальной пленке. При ε>0 (параметр ЭЯ подложки больше параметра ЭЯ пленки) стремление к минимуму энергии интерфейса увеличивает сверхстехиометрическую концентрацию лютеция в форме дефектов [Lu3+Fe3+]окт , поскольку это приводит к значительному увеличению параметра ЭЯ пленки. Показано, что варьируя сверхстехиометрическую концентрацию лютеция в зависимости от состава и параметра используемой подложки, можно эффективно снижать рассогласование параметров ЭЯ на интерфейсе и тем самым минимизировать эпитаксиальные напряжения в пленках, что позволяет эффективно влиять на ширину и интенсивность линии ферромагнитного резонанса пленки, добиваясь наилучших результатов на монокристаллических гранатных подложках различного состава.