Магнитосопротивление многослойных нановолокон

Исследователи из Высшей школы экономики и Федерального научно-исследовательского центра «Кристаллография и фотоника» разработали многослойные нанопроволки для анализа их свойств магнитосопротивления.

Усиление этого эффекта позволит исследователям повысить точность показателей ряда измерительных приборов, таких как радиационные мониторы и компасы. Результаты исследования были опубликованы в статье «Структура наноструктур Cu / Ni, полученных методом матричного синтеза».

Одной из отличительных особенностей искусственных наноструктур является огромный эффект магнитосопротивления в тонких металлических слоях. Этот эффект используется в различных электронных устройствах.

Исследователи разработали многослойные никелевые и медные нанопроволки для анализа их свойств, которые зависят от состава и геометрии слоев. « Мы ожидаем, что переход к многослойным нанопроводам значительно увеличит гигантский эффект магнитосопротивления. Сегодня мы «выбираем» метод синтеза нанопроводов, чтобы получить этот эффект », – заявил Илья Долуденко, выпускник Московского института электроники и математики (MIEM HSE) и один из авторов исследования.

]

Ученые изготовили нанопроволоки различной длины для определения корреляции между кристаллической структурой и параметрами синтеза. Длина нанопроволок определялась количеством циклов осаждения; в каждом цикле осаждался один медный слой и один слой никеля. Для определения размера нанопроводов использовался сканирующий электронный микроскоп (SEM). Было обнаружено, что количество пар слоев в нанопроводах составляет 10, 20 или 50, что определяется использованием циклов электроосаждения

. Сравнивая длину нанопровода с количеством слоев, было обнаружено, что связь между количеством слоев и длиной нанопроволок была нелинейной. Средняя длина нанопроволок, включая 10, 20 и 50 пар слоев, составляла соответственно 1,54, 2,6 и 4,75 мкм. Все разработанные нанопроволки имели зернистую структуру с кристаллитами разного размера от 5-20 нм до 100 нм. Большие яркие отражения были преимущественно вызваны металлами (Cu и Ni), тогда как небольшие отражения и диффузные кольца обычно вызваны присутствием оксидов меди

Элементарный анализ подтвердил существование чередующихся слоев Cu и Ni во всех проанализированных нанопроводах. Тем не менее, возможны изменения во взаимном расположении слоев. Слой Cu и Ni в одной и той же нанопроволоке может быть ориентирован перпендикулярно его оси или находиться под определенным углом. Толщины отдельных единиц одной и той же нанопроволоки могут отличаться. Толщина отдельных единиц в нанопроводах составляет от 50 до 400 нм.

Авторы исследования заявили, что эта гетерогенность зависит от параметров пор и уменьшается ближе к устью пор. Это приводит к увеличению тока, улучшению скорости осаждения и, как следствие, увеличению толщины осажденного слоя. Другой вероятной причиной является изменение диффузионной подвижности ионов разных металлов. Это объясняет нелинейную зависимость между числовыми слоями и длиной нанопровода, упомянутой выше. Анализ состава конкретных единиц показал, что медные единицы в основном включают медь, тогда как никель почти полностью отсутствует. Напротив, никелевые блоки всегда содержат определенное количество меди. Время от времени эта сумма может достигать 20%.

Актуальность этих результатов исследований применима к перспективному развитию недорогих и более точных детекторов положения, движения, тока, скорости и других параметров. Такие инструменты могут использоваться в автомобильной промышленности или разрабатывать или улучшать радиационные мониторы, медицинские устройства и электронные компасы.

Источник: https://iq.hse.ru/ru19459008]

Source link