Влияние облучения ионами НЕ+ на ширину интерфейсов в тонкопленочных CO/PT терагерцовых спинтронных источниках

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Экспериментально исследована структурная модификация границ раздела слоев в двухслойных Co/Pt-спинтронных терагерцовых эмиттерах при облучении ионами Не+ с флюенсами от 1014 до 1016 см-2. С помощью неразрушающего метода малоугловой рентгеновской рефлектометрии был обнаружен рост ширины интерфейса Co/Pt от 1.2 нм (исходный образец) до 1.9 нм. Экспериментальные данные находятся в хорошем соответствии с результатами моделирования с использованием программы SRIM. Проведенные магнитооптические измерения показали, что образцы сохраняют свои магнитные свойства при всех флюенсах. Полученные результаты могут быть использованы для увеличения эффективности терагерцовой генерации в таких структурах.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

И. А. Антонов

Институт физики микроструктур РАН; Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

Автор, ответственный за переписку.
Email: ivan.antonov@sci-phys.ru
Россия, Афонино, Нижегородская обл.; Нижний Новгород

Р. В. Горев

Институт физики микроструктур РАН

Email: ivan.antonov@sci-phys.ru
Россия, Афонино, Нижегородская обл.

Ю. А. Дудин

Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

Email: ivan.antonov@sci-phys.ru
Россия, Нижний Новгород

Е. А. Караштин

Институт физики микроструктур РАН

Email: ivan.antonov@sci-phys.ru
Россия, Афонино, Нижегородская обл.

Д. С. Королев

Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

Email: ivan.antonov@sci-phys.ru
Россия, Нижний Новгород

И. Ю. Пашенькин

Институт физики микроструктур РАН

Email: ivan.antonov@sci-phys.ru
Россия, Афонино, Нижегородская обл.

М. В. Сапожников

Институт физики микроструктур РАН; Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

Email: ivan.antonov@sci-phys.ru
Россия, Афонино, Нижегородская обл.; Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

П. А. Юнин

Институт физики микроструктур РАН; Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

Email: ivan.antonov@sci-phys.ru
Россия, Афонино, Нижегородская обл.; Нижний Новгород

Список литературы

  1. Zhang X.-C., Xu J. Introduction to THz Wave Photonics. New York: Springer, 2010. P. 246.
  2. Bull C., Hewett S.M., Ji R., Lin C.H., Thomson T., Graham D.M., Nutter P.A. Spintronic terahertz emitters: Status and prospects from a materials perspective // APL Materials. 2021. V. 9. Iss. 9. P. 090701.
  3. Buryakov A.M., Gorbatova A.V., Avdeev P.Y., Lebedeva E.D., Brekhov K.A., Ovchinnikov A.V., Gusev N.S., Karashtin E.A., Sapozhnikov M.V., Mishina E.D., Tiercelin N., Preobrazhensky V.L. Efficient Co/Pt THz spintronic emitter with tunable polarization // Appl. Phys. Lett. 2023. V. 123. Iss. 8. P. 082404.
  4. Li G., Medapalli R., Mikhaylovskiy R.V., Spada F.E., Rasing Th., Fullerton E.E., Kimel A.V. THz emission from Co/Pt bilayers with varied roughness, crystal structure, and interface intermixing // Phys. Rev. Mater. 2019. V. 3. Iss. 8. P. 084115.
  5. Scheuer L., Ruhwedel M., Karfaridis D., Vasileiadis I.G., Sokoluk D., Torosyan G., Vourlias G., Dimitrakopoulos G.P., Rahm M., Hillebrands B., Kehagias Th., Beigang R., Papaioannou E.Th. THz emission from Fe/Pt spintronic emitters with L10-FePt alloyed interface // iScience. 2022. V. 25. Iss. 5. P. 104319.
  6. Шелухин Л.А., Кузикова А.В., Телегин А.В., Бессонов В.Д., Калашникова А.М. Влияние интерфейса на генерацию пикосекундных импульсов ТГц-излучения в спинтронных эмиттерах / Сб. Нанофизика и наноэлектроника 2024, труды XXVIII международного симпозиума (ИПФ РАН, Н. Новгород, 2024). Т. 1. С. 420–421.
  7. Гусев Н.С., Дудин Ю.А., Садовников А.В., Сапожников М.В. Модификация поверхностного взаимодействия Дзялошинского–Мория в пленках Co/тяжелый металл при облучении ионами гелия // ФТТ. 2021. Т. 63. № 9. С. 1263–1267.
  8. Kowacz M., Matczak M., Schmidt M., Stobiecki F., Kuświk P., Correlation between anisotropy and concentration profiles of Ir/Co/Pt system modified by Ga+ bombardment with different energies // J. Magn. Magn. Mater. 2023. V. 587. P. 171271.
  9. Калентьева И.Л., Данилов Ю.А., Дорохин М.В., Дудин Ю.А., Здоровейщев А.В., Кудрин А.В., Темирязева М.П., Темирязев А.Г., Никитов С.А., Садовников А.В. Модифицирование магнитных свойств сплава CoPt путем ионного облучения // ФТТ. 2019. Т. 61. № 9. С. 1694–1699.
  10. Гущина Н.В., Шаломов К.В., Овчинников В.В., Банникова Н.С., Миляев М.А. Радиационная стабильность сверхрешеток Fe/Cr и CoFe/Cu при облучении ионами аргона (Е = 10 кэВ) // ФММ. 2020. Т. 121. № 12. С. 1271–1277.
  11. Mazalski P., Kurant Z., Sveklo I., Dobrogowski W., Fassbender J., Wawro A., Maziewski A. Ion irradiation driven changes of magnetic anisotropy in ultrathin Co films sandwiched between Au or Pt covers // J. Magn. Magn. Mater. 2019. V. 479. P. 332–336.
  12. Pelizzo M.G., Corso A.J., Santi G., Hübner R., Garoli D. Dependence of the damage in optical metal/dielectric coatings on the energy of ions in irradiation experiments for space qualification // Sci. Reports. 2021. V. 11. P. 3429.
  13. Воробьев В.Л., Гладышева В.С., Быков П.В., Быстров С.Г., Климова И.Н., Сюгаев А.В., Колотов А.А., Баянкин В.Я. Влияние поочередного облучения ионами O+ и N+ на состав, структуру и электрохимические свойства сплава системы Ti–Al–V // ФММ. 2024. Т. 125. № 5. С. 603–613.
  14. Ezhevskii A.A., Guseinov D.V., Soukhorukov A.V., Averina N.I., Kalinina E.A., Yurasov D.V., Karashtin E.A. Impact of spin-flip scattering on spin current and inverse Spin-Hall effect in silicon doped by bismuth, antimony or phosphorus // Physica B: Condensed Matter. 2024. V. 674. P. 415551.
  15. Федотов И.А., Пашенькин И.Ю., Скороходов Е.В., Гусев Н.С. Изготовление субмикронных туннельных магниторезистивных контактов CoFeB/MgO/CoFeB с использованием резистивной маски HSQ/PMMA // ФММ. 2024. Т. 125. № 2. С. 138–143.
  16. Del Rio S.M., Ulyanenkov A. LEPTOS: a universal software for x-ray reflectivity and diffraction // Proc. of SPIE. 2004. V. 5536. P. 1–15.
  17. Ziegler J.F., Biersak J.P., Ziegler M.D. SRIM - The Stopping and Range of Ions in Matter. Chester: SRIM Co., 2008. P. 405.
  18. Татарский Д.А., Гусев Н.С., Михайловский В.Ю., Петров Ю.В., Гусев С.А. Управление магнитными свойствами многослойных периодических структур на основе Co/Pt // ЖТФ. 2019. Т. 89. № 11. P. 1674–1679.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Экспериментальная и смоделированная кривые МУРР для необлученной двухслойной структуры Co/Pt (а); расположение слоев в структуре Co/Pt и профили плотности, полученные на основе данных МУРР (б).

Скачать (84KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Смоделированное в программном комплексе SRIM распределение атомов Co и Pt, перемещенных под действием ионного облучения при флюенсе ионов He 1016 см-2 (а); фрагмент профилей плотности на интерфейсе Pt/Co для флюенсов ионов He 1014 и 1016 см-2, определенных из расчетов SRIM (б).

Скачать (84KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Зависимость угла поворота плоскости поляризации от приложенного магнитного поля при отражении света от исходной структуры Co/Pt (а) и структуры, облученной ионами He+ c флюенсом 1016 см-2 (б).

Скачать (45KB)
Метаданные