Теоретическое описание адсорбции магнитных ионов на металлических поверхностях с образованием субмонослойных ферромагнитных пленок в рамках метода функционала спиновой плотности
Диссертация
Актуальность исследования. Ультратонкие магнитные пленки являются объектом интенсивных исследований, что во многом определяется возможностями применения ферромагнитных пленок в микроэлектронике и вычислительной технике в качестве магнитных носителей для записи и хранения информации в запоминающих устройствах. Магнитные пленки обладают рядом уникальных особенностей, способствующих повышению… Читать ещё >
Содержание
- Глава 1. Обзор методов и результатов исследований ультратонких магнитных пленок
- 1. 1. Основные достижения в исследованиях ультратонких магнитных пленок и их практическое применение
- 1. 2. Особенности свойств ультратонких ферромагнитных пленок
- 1. 3. Основные методы описания поверхностных свойств веществ
- 1. 4. Исходные уравнения метода функционала плотности
- Глава 2. Описание метода функционала спиновой плотности с учетом эффектов ферромагнитного упорядочения
- Глава 3. Результаты расчета энергии неактивированной адсорбции магнитных ионов на парамагнитной подложке
- Глава 4. Результаты расчета энергии активированной адсорбции магнитных ионов на парамагнитной подложке
- 4. 1. Основные уравнения и методика расчета
- 4. 2. Анализ результатов расчета
- 4. 3. Учет тепловых эффектов
Список литературы
- Василевский Ю.А. Носители магнитной записи. М.: Наука. 1989. 219 с.
- Egelhof W.F., Kief М.Т. Antiferromagnetic coupling in Fe/Cu/Fe and Co/Cu/Co multilayers on Cu (lll) // Phys. Rev. B. 1992. V. 45. — N. 14. — P. 7795.
- Nabiyouni G., Schwarzacher W. Growth, characterization and magnetoresistive study of electrodeposited Ni/Cu and Co-Ni/Cu multilayers // J. Cryst. Growth. 2005. V. 275. — N. 1−2. — P. 1259.
- Ranjbar M., Ahadian M.M., Irajizad A., Dolati A. The effect of the Cr and Mo on the surface accumulation of copper in the electrodeposited Ni-Fe/Cu alloy films // Mater. Sci. Eng. B. 2006. V. 127. — N. 1. — P. 17.
- Аплеснин C.C. Основы спинтроники. 2-е изд. испр. СПб.: Лань. 2010. -288 с.
- Kief M.T., Egelhoff W.F. Growth and structure of Fe and Co thin films on Cu (l 11), Cu (100), and Cu (l 10): A comprehensive study of metastable film growth //Phys. Rev. B. 1993.-V. 47. -P. 10 785−10 814.
- Shumann F.O., Buckley M.E., Bland J.A.C. Paramagnetic-ferromagnetic phase transition during growth of ultrathin Co/Cu (001) films // Phys. Rev. B. 1994. V. 50.-P. 16 424−16 427.
- Elmers H.J., Haushild J., Hoche H. Submonolayer magnetism of Fe (110) on W (110): finite width scaling of stripes and percolation between islands // Phys. Rev. Lett. 1994. V. 73.- P. 898−901.
- Gu E., Hope S., Tselepi M. et.al. Two-dimensional paramagnetic-ferromagnetic phase transition and magnetic anisotropy in Co (llO) epitaxial nanoparticle arrays // Phys. Rev. B. 1999. V. 60. — P. 4092−4095.
- Суху P. Магнитные тонкие пленки. M.: МИР. 1967.- 422с.
- Neugebauer A.G., Scheffler М. Adsorbate-substrate and adsorbate-adsorbate interactions of Na and К adlayers on Al (lll) // Phys.Rev. B. 1992. V. 46. — N. 24. P. 16 067−16 080.
- Scheffler M., Stampfl C. Theory of Adsorption on Metal Substrates. In: Handbook of Surface Science. V. 2: Electronic Structure / Ed. K. Horn, M. Scheffler. Amsterdam: Elsevier, 2000. P. 286−356.
- Stampfl C., Neugebauer J., Scheffler M. Alkali-metal adsorption on Al (lll) and Al (100) // Surf. Sci. 1994. V. 307/309. — N. 1. — P. 8−15.
- Кацнельсон A.A., Степанюк B.C., Фаберович O.B., Cac А. Электронная теория конденсированных сред. М.: Изд-во МГУ. 1990. — 240 с.
- Мамонова М.В., Прудников В. В., Прудникова И. А. Теоретические и экспериментальные методы в физике поверхности. Омск: Изд-во Омского гос. ун-та. — 2009. — 554 с.
- Мамонова М.В., Морозов Н. С., Прудников В. В. Описание адсорбции магнитных ионов на металлических поверхностях в рамках функционала спиновой плотности // Физика металлов и металловедение. 2009. — Т. 107. -№ 5.-С. 451−458.
- Мамонова М.В., Морозов Н. С., Прудников В. В. Теоретическое описание адсорбции ионов переходных металлов на металлических поверхностях с образованием субмонослой-ных ферромагнитных пленок // Физика твердого тела. 2009. — Т. 51. — № 10. — С. 2004−2010.
- Мамонова М.В., Морозов Н. С., Прудников В. В. Разработка методов описания адсорбции магнитных ионов на металлических поверхностях в рамках функционала спиновой плотности // Вестник Омского университета. -2007. № 4. — С. 34−39.
- Прудников В.В., Мамонова М. В., Климов С. П., Морозов Н. С. Теоретическое описание активированной адсорбции магнитных ионов на парамагнитных металлических поверхностях // Вестник Омского университета. 2008. — № 4. — С. 23−28.
- Прудников В.В., Мамонова М. В., Морозов Н. С. Теоретическое описание адсорбции ионов переходных металлов на металлических поверхностях с образованием субмоно-слойных ферромагнитных пленок // Вестник Омского университета. 2009. — № 2. — С. 63−70.
- Blois М. S. Jr. Preparation of thin magnetic films and their properties // J. Appl. Phys. 1955. V.26. — P. 975−980.
- Tsang C., Fontana R. E., Lin Т., Heim D. E., Speriosu V. S., Gurney B. A., and Manson M. L. Design, fabrication and testing of spin-valve read heads for high density recording // IEEE Trans. Magn. 1994. V.30. — P. 3801
- Аплеснин С.С. Основы спинтроники. Красноярск: Изд-во Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. 2007. 252 с.
- Ferriani P., Heinze S., Bihlmayer G., Blugel S. // Unexpected trend of magnetic order of 3d transition-metal monolayers on W(001). Phys. Rev. B. 2005. V. 71.-P. 24 452.
- Bihlmayer G., Ferriani P., Baud S., Lezaic M., Heinze S., Blugel S. // Ultra-Thin Magnetic Films and Magnetic Nanostructures on Surfaces. NIC Symposium. 2006.-V. 32.-P.151 158.
- Федоров Ф. С. Электрохимическое получение сверхтонких покрытий железа и его сплава: дис. канд. техн. наук: 02.00.05 / Федор Сергеевич Федоров- науч. рук. В. Т. Фомичев- Волгогр. гос. арх.-строит. ун-т. -Волгоград, 2010. 130 с.
- Lutz Н., Gunton J. D., Schurmann H. К., Crow J. E., Mihalisin T. // Solid State Commun. 1974. V. 14. — P. 1075
- Стенли Г. Фазовые переходы и критические явления. М.: Мир, 1973,424 с.
- Паташинский А. 3., Покровский В. JI. Флуктуационная теория фазовых переходов. М.: Наука, 1982 383 с.
- Farle M., Baberschke К., Stetter U., Aspelmeier A., Gerhardter F. Thickness-dependent Curie temperature of Gd (0001)/W (l 10) and its dependence on the growth conditions//Phys. Rev. B. 1993.-V.47.-P.l 1571
- Вонсовский С. В. Магнетизм. Магнитные свойства диа-, пара-, ферро-, антиферро-, и ферримагнетиков. М.: Наука. 1971. 1032 с.
- Ceperley D.M., Alder B.J. Ground State of the Electron Gas by a Stochastic Method // Phys. Rev. Lett. 1980. V.45. — P.566.
- Ирхин В.Ю., Ирхин Ю. П. Электронная структура, физические свойства и корреляционные эффекты в d и f — металлах и их соединениях. Екатеринбург: УрО РАН. 2004.- 472 с.
- Седов B. J1. Антиферромагнетизм гамма-железа. Проблема инвара. М.: Наука. 1987.-287 с.
- Antropov V.P., Katsnelson M.I., van Schilfgaarde M., Harmon B.N. Ab Initio Spin Dynamics in Magnets // Phys. Rev. Lett. 1995. V.75. — P.729
- Deloy R., Prigogine I. Tensiion auperficielle at adsoiption. Liege. 1951.
- Семенченко B.K. Поверхностные явления в металлах и сплавах. М.: ГНТТЛ. 1957.-491 с.
- Frenkel I. On the surface electric double-layer of solid and liquid bodies // Phil. Mag. 1917. -V.33. -N. 196. -P.297−322.
- Френкель Я.И. Введение в теорию металлов. М.- Л.: ГИТТЛ. 1948. 291 с.
- Глауберман Л.Е. Теория поверхностного натяжения металлов // ЖФХ. 1949. -Т.23. — С.115−123.
- Спитковский И.М. К теории поверхностного натяжения металлов // ЖФХ. 1950. -Т.24. -№ 9. С. 1090−1093.
- Самойлович А.Г. Электронная теория поверхностного натяжения металлов//ЖЭТФ. 1946. Т.16. — № 2. — С.135−150.
- Брегер А.Х., Жуховицкий А. А. Поверхностное натяжение металлов // ЖФХ. 1946. Т.20. — № 4. — С.355−362.
- Дэвисон С., Левин Дж. Поверхностные (таммовские) состояния. М.: Мир. 1973.
- Lang N.D. The density-functional formalism and the electronic structure of metal surfaces // Solid State Phys. 1973. V.28. -№ 4. — P.225−300.
- Задумкин C.H. Новый вариант статистической электронной теории поверхностного натяжения металлов // ФММ. 1961. Т.П. — № 3. — С.331−346.
- Задумкин С.Н. Современные теории поверхностной энергии чистых металлов // Поверхностные явления в расплавах и возникающих из них твердых фазах. Нальчик. 1965. С. 12−29.
- Wigner Е.Р., Seitz F. On the Constitution of metallic sodium // Phys. Rev. 1933. V.43. -№ 10. -P.804−810.
- Теория неоднородного электронного газа / Ред. Лундквист, Марч. М.: Мир. 1987.-400 с.
- Lang. N.D. Self-consistent properties of the electron distribution at a metal surface//Solid State Communs. 1969.-V.7. -№ 15. P.1047−1053.
- Lang. N.D., Kohn. W. Theory of metal surfaces: charge density and surfaceenergy // Phys. Rev., B. 1970. V.l. — № 12. — P.4555−4568.
- Lang N.D. The density-functional formalism and the electronic structure of metal surfaces // Solid State Phys. 1973. V.28. — № 4. — P.225−300.
- Hohenberg P., Kohn W. Inhomogeneous electron gas // Phys. Rev. B. 1964. -V.136. -№ 3. -P.864−871.
- Kohn W., Sham L.J. Self-consistent equations including exchange and correlation effects // Phys. Rev. 1965. V. 140. — № 4. — P. 1133−1138.
- Monnier R., Perdew J.P. Surface of real metals by the variational self-consistent method //Phys. Rev. B. 1978. V. l7. N6. -P.2595−2611.
- Perdew J.P., Monnier R. Surface energy of simple metals: self-consistent inclusion of the ion potential // Phys. Rev. Lett. 1976. V.37. — N19. — P.1286−1289.
- Perdew J.P., Langreth D.C., Sahni V. Corrections to the local density approximation: Gradient expansion versus wavevector analysis for the metallic surface problem//Phys. Rev. Lett. 1977. V.38. -N18. — P. 1030−1033.
- Smith J.R. Self-consistent theory of electron work functions and surface potential characteristics for selected metals // Phys. Rev. 1969. V. 181. — N2. -P.522−529.
- Smoluchowski R. Anisotropy of the electron work function of metals // Phys.Rev. 1941.-V.60.-P.661−674.
- Кобелев A.B., Кобелева P.M., Ухов В. Ф. Об электронном распределениивблизи контакта двух различных металлов // ДАН СССР. 1978. Т.243. — № 3. — С.692−695.
- Hietschold М., Paasch G., Bartos I. Adiabatic variational calculation of the lattice relaxation at metal surfaces // Phys. Status Solidi (b). 1980. V.101. — № 2. -P.239−252.
- Paasch G., Eschrig H., John W. Work function and surface structure of simple metals //Phys. Status Solidi (b). 1972. V.51. -№ 1. -P.283−293.
- Paasch G., Hietschold M. A layer summation for electrostatic surface problems // Phys. Status Solidi (b). 1977. V.83. — № 1. — P.209−222.
- Perdew J.P., Monnier R. Physics of lattice of relaxation at aluminium surfaces // J. Phys. F: Metal Phys. 1980. V. 10. — № 11. — P.287−301.
- Tejedor C., Flores F. On the electronic potential and ionic relaxation at the metal surface // Solid State Communs. 1975. V. 17. — № 8. — P.995−998.
- Georges A., Kotliar G., Krauth W., Rozenberg M. Dynamical mean-field theory of strongly correlated fermion systems and the limit of infinite dimensions // Rev. Mod. Phys. 1996. V.68.-P.13.
- Mermin D. Thermal Properties of the Inhomogeneous Electron Gas // Phys. Rev. 1965. V.137. -P.1441−1443
- Thomas L.H. // Proc. Cambridge Philos. 1927. Soc. 23. -P.542.
- Fermi E. // Atti Accad. Naz. Lincei, CI. Sci. Fis. Mat. Nat. Rend. 1927. V.6. — P. 602.
- Kohn W. Nobel Lecture: Electronic structure of matter—wave functions and density functional // Rev. Mod. Phys. 1999. Y.71. — P.1253−1266
- Jones R.O., Gunnarsson O. The density functional formalism, its applications and prospects // Reviews of Modern Physics. 1989. V.61. — N3. — P.689−746.
- Gunnarsson O., Hjelmberg H., Lundqvist B.I. // Surf. Sci. 1977. V.63. -P.348.
- Siegmann H.C., Kay E. Ultrathin Magnetic Structures: Vol. I. ed J.A.C. Bland and B. Heinrich Berlin: Springer. 1994. — P. 152.
- Onsager L. A two-dimensional model with an order-disorder transition // Phys. Rev. 1944. V. 65. № 1. P. 117−149.
- Мамонова M.B., Прудников В. В., Прудникова И. А. Теоретические и экспериментальные методы в физике поверхности. Омск: Изд-во Омского гос. ун-та. 2009. — 554 с.
- Вакилов А.Н., Потерин Р. В., Прудников В. В., Прудникова М. В. Расчет адгезионных характеристик металлов и их расплавов // ФММ. 1995. — Т. 79. — № 4.-С. 13−22.
- Мамонова М.В., Прудников В. В. Разработка методики расчета работы выхода металлов в рамках метода функционала плотности // ФММ. 1998. Т. 86.-№ 2.-С. 33−39.
- Vashishta P., Singwi K.S. Electron correlations at metallic densities // Phys. Rev., B. 1972. V.6. -№ 3. — P.875−887.
- Физические величины: справочник / под ред. И. С. Григорьева, Е. З. Мелихова. М.: Энергоатомиздат, 1991.
- Ferrante J., Smith J.R. A theory of adhesional at a bimetallic interface: Overlap effects // Surf. Sci. 1973. V.38. -№ 1. -P.77−92.
- Кацнельсон A.A., Степанюк B.C., Фарберович O.B., Cac А. Электронная теория конденсированных сред. М.: Изд-во МГУ, 1990. 240 с.
- Кобелева P.M., Гельчинский Б. Р., Ухов В. Ф. К расчету поверхностной энергии металлов в модели дискретного положительного заряда // ФММ. 1978.-Т. 45. — № 1. — С. 25−32.
- Гарнов А.В., Горбатый Н. А., Карпачев Б. И. Адсорбционно-эмиссионные характеристики пленок редкоземельных металлов на гарнях монокристалла вольфрама//УФН: сер. физ. 1971.-Т. 35.- № 2.-С. 341−344.
- Гаврилюк В.М., Медведев В. К. Исследование адсорбции лития на поверхности монокристалла вольфрама в автоэлектронном проекторе // ФТТ. 1966.-Т. 8. -№ 6. — С. 1811.
- Медведев В.К. Адсорбция бария на грани (110) монокристалла вольфрама//ФТТ. 1968.-Т. 10.-№ 11.-С. 3469.
- Овчинников А.П., Царев Б. М. Адсорбция и автоэлектронная эмиссия пленок натрия на гранях монокристаллов вольфрама и рения // ФТТ. 1967. -Т. 9.-№ 7.-С. 1927.
- Lang N.D. Theory of work-function changes induced by alkali adsorption. // Phys. Rev. B. 1971. V. 4. — P. 4234−4245.
- Berndt W., Weick D., Stampfl C., Bradshaw A.M., Scheffler M. Structural analysis of the two c (2×2) phases of Na adsorbed on Al (100) // Surf. Sci. 1995.-V. 330.-P. 182−192.
- Diehl R., Grath R. Structural studies of alkali metal adsorption and coadsorption on metal surfaces // Surf. Sci. Rep. 1996. V. 23. — P. 43−171.
- Nagao Т., lizuka Y., Umeuchi M., Shimazaki Т., Oshima C. Vibrations of alkali metal atoms chemisorbed on the Al (l 11) surface // Surf. Sci. 1995. V. 329. -P. 269−275.
- Schmalz A., Aminpirooz S., Becker L., Haase J., Neugebauer J., Scheffler M., Batchelor D.R., Adams D.L., Bogh E. Unusual Chemisorption Geometry of Naon Al (111) // Phys. Rev. Lett. 1991. -V. 67. № 16. — P. 2163−2166.
- Shen J., Giergiel J., Schmid A.K., Kirschner J. Surface alloying and pinhole formation in ultra-thin Fe/Cu (100) films // Surf. Sci. 1995. V. 328. — P. 32−46.
- Stampfl С., Scheffler M., Over H., Burchhardt J., Nielsen M., Adams D.L., Moritz W. Identification of Stable and Metastable Adsorption Sites of К Adsorbed on Al (l 11)//Phys. Rev. Lett. 1992.-V. 69.-№ 10.-P. 1532−1535.
- Stampfl C., Burchhardt J., Nielsen M., Adams D.L., Scheffler M., Over H., Moritz W. The structure of A1(111)-K (V3 x V3) R30 determined by LEED: stable and metastable adsorption sites // Surf. Sci. 1993. V. 287−288. — P. 418−422.
- Pentcheva R., Scheffler M. Initial adsorption of Co on Cu (001): A first-principles investigation // Phys. Rev. B. 2002. V. 65. — P. 155 418
- Fassbender J., Allenspach R., Diirig U. Intermixing and growth kinetics of the first Co monolayers on Cu (001) // Surf. Sci. Lett. 1997. V. 838. — L. 742
- Doudevski I., Schwartz D. Dynamic scaling of the submonolayer island size distribution during self-assembled monolayer growth // Phys. Rev. B. 1999. V. 60.-P. 14−17
- Nonas В., Wildberger K., Zeller R. Energetics of 3d Impurities on the (001) Surface of Iron // Phys. Rev. Lett. 1998. V. 80. — P. 4574−4577
- Gupta A., Paul A., Chaudhari S. M., Phase D. M. Effect of Interface Roughness on GMR in Fe/Cr Multilayers // J. Phys. Soc. Jpn. 2000. V. 60. — P. 2182−2187
- Babich M. N., Broto J. M., Fert A., Van Dau N. Giant Magnetoresistance of (001)Fe/(001)Cr Magnetic Superlattices // Phys. Rev. Lett. 1988. V. 61. — P.2472
- Мамонова M.B., Ващенко Г. И., Климов С. П. Исследование влияния эффектов теплового расширения на активированную адсорбцию магнитных ионов Fe, Со и Ni на поверхности Си(110) // Вестник ОмГУ. 2010. № 2, -С. 16−20
- Рябухин А.Г. Линейный коэффициент термического расширения металлов. Известия Челябинского научного центра УрО РАН. 1999. № 3. -С. 31−40
- Zhao М., Jang Q. Melting and Surface Melting of Low-Dimensional in Crystals // Solid State Communications. 2004. V. 130. — № 1. — P. 37