Оптична та магнетооптична спектроскопія наноструктурних багатошарових плівок: можливі застосування

Ю. В. Кудрявцев$^{1}$, В. М. Уваров$^{1}$, Р. Гонтарц$^{2}$, Я. Дубовік$^{2}$, Й. П. Лі$^{3}$, Дж. Й. Рі$^{4}$, Ю. Н. Макогон$^{5}$, Е. П. Павлова$^{5}$

$^1$Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна
$^2$Інститут молекулярної фізики ПАН, вул. Смолуховського, 17, 60-179 Познань, Польща
$^3$q-Psi and Department of Physics, Hanyang University, Seoul, 133-791, Republic of Korea
$^4$Department of Physics, Hoseo University, Asan, Choongnam, 336-795, Republic of Korea
$^5$Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», просп. Перемоги, 37, 03056 Київ, Україна

Отримана: 13.01.2005. Завантажити: PDF

В даній роботі показані можливості спектральної еліпсометрії та магнітооптичної (МО) спектроскопії для вивчення структури та особливостей фізичних властивостей багатошарових металевих плівок (БШП) з товщинами складаючих їх шарів порядку одиниць нанометрів. Основний підхід дослідження базується на порівнянні експериментально одержаних оптичних та МО властивостей БШП з модельними, що були одержані для різних моделей структури БШП. Було показано, що даний підхід дозволяє визначити природу незвичайних МО властивостей, а також природу інтерфейсної області БШП, що складаються з шарів благородних та 3$d$-перехідних металів (ПМ). В роботі також паказана висока чутливість спектральної еліпсометрії для вивчення твердотільних реакцій в БШП 3$d$-ПМ/Si, зумовлених іонним бомбардуванням або термічним відпалом. Оптичні властивості різних силіцидів 3$d$-ПМ, що було зформовані спонтанно або завдяки зовнішньому впливу, були вивчені експериментально та порівняні з результатами теоретичних першопринципних розрахунків.

Ключові слова: спектроскопічна еліпсометрія, магнітооптична спектроскопія, мультишарові плівки, твердотільні реакції, іонно-променеве змішування.

PACS: 75.70.-i, 78.20.Bh, 78.20.Ls, 78.66.-w, 78.67.-n, 79.20.Rf

Citation: Yu. V. Kudryavtsev, V. M. Uvarov, R. Gontarz, J. Dubowik, Y. P. Lee, J. Y. Rhee, Yu. N. Makogon, and E. P. Pavlova, Optical and Magnetooptical Spectroscopy of the Nanostructural Multilayered Films: Possible Applications, Usp. Fiz. Met., 6, No. 2: 135—168 (2005), doi: 10.15407/ufm.06.02.135


Цитована література (62)  
  1. D. Weller, W. Reim, K. Spör1, and H. Brändle, J. Magn. Magn. Mater., 93: 183 (1991). Crossref
  2. W. B. Zeper, F. J. A. M. Greidanus, P. F. Carcia, and C. R. Fincher, J. Appl. Phys., 65: 4971 (1989). Crossref
  3. K. Sato, H. Ikekame, Y. Tosaka, K. Tsuzukiyama, Y. Togami, and M. Fujisawa, J. Magn. Magn. Mater., 126: 572 (1993). Crossref
  4. Š. Višnovský, M. Nyvlt, V. Parizek, P. Kielar, V. Prosser, and R. Krishnan, IEEE Trans. Magn., MAG-29: 3390 (1993). Crossref
  5. S. Uba, L. Uba, A. N. Yaresko, A. Ya. Perlov, V. N. Antonov, and R. Gontarz, Phys. Rev. B., 53: 6526 (1996). Crossref
  6. E. R. Moog, J. Zak, and S. D. Bader, J. Appl. Phys., 69: 880 (1991). Crossref
  7. K. Takanashi, S. Mitani, M. Sano, H.Fujimori, H. Nakajima, and A. Osawa, Appl. Phys. Lett., 67: 1016 (1995). Crossref
  8. T. Katayama, H. Awano, and Y. Nishihara, J. Phys. Soc. Jpn., 55: 2539 (1986). Crossref
  9. Š. Višnovský, R. Lopusnik, M. Nyvlt, A. Das, R. Krishnan, M. Tessier, Z. Frait, P. Aitchison, and J. P. Chapman, J. Magn. Magn. Mater., 198-199: 480 (1999). Crossref
  10. K. Takanashi, S. Mitani, H. Fujimori, K. Sato and Y. Suzuki, J. Magn. Magn. Mater., 177-181: 1199 (1998). Crossref
  11. K. Takanashi, S. Mitani, K. Himi, and H. Fujimori, Appl. Phys. Lett., 72: 737 (1998). Crossref
  12. K. Sato, E. Takeda, M. Akita, M. Yamaguchi, K. Takanashi, S. Mitani, H. Fujimori, and Y. Suzuki, J. App. Phys., 86: 4985 (1999). Crossref
  13. L. Uba, S. Uba, V. N. Antonov, A. N. Yaresko, T.Skzak, and J. Korecki, Phys. Rev. B., 62: 13731 (2000). Crossref
  14. G Y. Guo and H. Ebert, J. Magn. Magn. Mater., 156: 173 (1996). Crossref
  15. T. Sato, Y. Tosaka, Horoshi Ikeme, M. Watanabe, K. Takanashi, and H. Fujimori, J. Magn. Magn. Mater., 148: 206 (1995). Crossref
  16. W. Geerts, Y. Suzuki, T. Katayama, K. Tanaka, K. Ando and S. Yoshida, Phys. Rev. B, 50: 12581 (1994). Crossref
  17. E. E. Fullerton, J. E. Mattson, S. R. Lee, C. H. Sowers,Y. Y. Huang, G. Felcher, S. D. Bader, and F. T. Parker, J. Magn. Magn.Mater., 117; L301 (1992); G. J. Strijkers, J. T. Kohlhepp, H. J. M.Swagten, and W. J. M. de Jonge, Phys. Rev. B, 60: 9583 (1999). Crossref
  18. L. A. Clevenger, C. V. Thompson, R. C. Cammarata, and K.N. Tu, Appl. Phys. Lett., 52: 795 (1988). Crossref
  19. M. A. Hollander, B. J. Thijsse, and E. J. Mittemeijer, Phys.Rev. B, 42: 5481 (1990). Crossref
  20. J. O. Olowolafe, M. -A. Nicolet, and J. W. Mayer, Thin Solid Films, 38: 143 (1976). Crossref
  21. S. P. Murarka, Silicides for VLSI Applications (Academic, Orlando, 1983).
  22. C. J. Tsai and K. H. Yu, Thin Solid Films, 350; 91 (1999). Crossref
  23. P. Knauth, A. Charaì, C. Bergman, and P. Gas, J. Appl.Phys., 76: 5195 (1994). Crossref
  24. B. Bokhonov and M. Korchagin, J. Alloys Comp., 319: 187 (2001).
  25. B. A. Julies, D. Knoesen, R. Pretorius, and D. Adams, Thin Solid Films, 347: 201 (1999). Crossref
  26. D. Mangelinck, P. Gas, A. Grob, B. Pichaud, O. Thomas, J. Appl. Phys., 79: 4078 (1996). Crossref
  27. J. Liu, J. Feng, B. Li, and J. Zhu, J. Cryst. Growth, 209: 795 (2000). Crossref
  28. M. F. Wu, J. D. Wachter, A.-M. Van Bavel, R. Moons, A.Vantomme, H. Pattyn, G. Langouche, H. Bender, J. Vanhellemont, K. Temst, and Y. Bryunseraede, J. Appl. Phys., 78: 1707 (1995). Crossref
  29. Z. Rao, J. S. Williams, A. P. Pogany, D. K. Sood, G. A.Collins, J. Appl. Phys., 77: 3782 (1995). Crossref
  30. S. B. Ogale, R. Joshee, V. P. Godbole, S. M. Kanetkar, and V. G. Bride, J. Appl. Phys., 57: 2915 (1985). Crossref
  31. D. L. Santos, J. P. de Souza, L. Amaral, and H. Boudinov, Nucl. Instr. and Meth., B 103; 56 (1995). Crossref
  32. J. Jagielski, M. Kopcewicz, A. Turos, and F. Eichhorn, Nucl. Instr. and Meth., B 148: 886 (1999). Crossref
  33. N. P. Barradas, C. Jeynes, K. P. Homewood, B. J. Sealy, and M. Milosavljevic, Nucl. Instr. and Meth., B 139: 235 (1998). Crossref
  34. M. Miloslavljevic, S. Dhar, P. Schaaf, N. Bibic, M. Han, and K.-P. Lieb, Appl. Phys. A, 71: 43 (2000).
  35. E. E. Fullerton, J. E. Mattson, S. R. Lee, C. H. Sowers, Y. Y. Huang, G. Felcher, S. D. Bader, and F. T. Parker, J. Magn. Magn. Mater., 117: L301 (1992). Crossref
  36. E. E. Fullerton, J. E. Mattson, S. R. Lee, C. H. Sowers, Y. Y. Huang, G. Felcher, S. D. Bader, and F. T. Parker, J. Appl. Phys., 73: 6335 (1993). Crossref
  37. A. Chaiken, R. P. Michel, and M. A. Wall, Phys. Rev. B, 53: 5518 (1995). Crossref
  38. K. Inomata, K. Yusu, and Y. Saito, Phys. Rev. Lett., 74: 1863 (1995). Crossref
  39. E. E. Fullerton and S. D. Bader, Phys. Rev. B, 53: 512 (1996). Crossref
  40. J. Kohlhepp, M. Valkier, A. van der Graaf, and F. J. A. Den Broeder, Phys. Rev. B, 55: R696 (1997). Crossref
  41. G. J. Strijkers, J. T. Kohlhepp, H. J. M. Swagten, and W. J. M. de Jonge, Phys. Rev. B, 60; 9583 (1999). Crossref
  42. J. A. Carlisle, A. Chaiken, R. P. Michel, L. J. Terminello, J. J. Jia, T. A. Callcott, and D. L. Ederer, Phys. Rev. B, 53: R8824 (1996). Crossref
  43. J. J. de Vries, J. Kohlhepp, F. J. A. den Broeder, R. Coehoorn, R. Jungblut, A. Reinders, and W. J. M. de Jonge, Phys. Rev. Lett., 78: 3023 (1997). Crossref
  44. R. Pretorius, C. C. Theron, A. C. Vantomme, and J. W. Mayer, Critical Reviews in Solid State and Material Sciences, 24: 1 (1999). Crossref
  45. J. R. Beattie and G. M. Conn, Phil. Mag., 46: 235 (1955). Crossref
  46. R. M. A. Azzam and N. M. Bashara, Ellipsometry and Polarized Light (North-Holland, Amsterdam, 1977).
  47. G. S. Krinchik, Physics of Magnetic Phenomena (MGU publisher, Moscow, 1976) (in Russian). Parker, J. Appl. Phys., 73: 6335 (1993).
  48. P. G. Pells and M. Shiga, J. Phys. C, 2: 1835 (1969).
  49. V. N. Antonov, A. I. Baglyuk, A. Ya Perlov, et al., Low Temp. Phys., 19: 689 (1993).
  50. J. H. Weaver, E. Colavite, D. W. Lynch, and R. Rosei, Phys. Rev. B, 19: 3850 (1979). Crossref
  51. J. H. Sexton, D. W. Lynch, R. I. Benbow, and N. V. Smith, Phys. Rev. B, 37: 2879 (1988). Crossref
  52. J. T. Wang, Z. Q. Li, and Y. Kawazoe, J. Magn. Magn. Mater., 183: 42 (1998). Crossref
  53. Y. P. Lee, R. Gontarz, and Y. V. Kudryavtsev, Phys. Rev. B, 63: 144402 (2001). Crossref
  54. U. von Barth and L. Hedin, J. Phys. C: Solid State Phys., 5: 1629 (1972). Crossref
  55. O. Jepsen and O. K. Andersen, Solid State Commun., 9: 1763 (1971). Crossref
  56. J. Y. Rhee, B. N. Harmon, and D. W. Lynch, Phys. Rev. B, 55: 4124 (1997). Crossref
  57. J. M. Fallon, C. A. Faunce, H. J. Blythe, and P. J. Grundy, J. Magn. Magn. Mater., 198–199: 728 (1999). Crossref
  58. V. S. Babu, A. S. Pavlovic, and M. S. Seehra, J. Appl. Phys., 79: 5230 (1996). Crossref
  59. M. Amiotti, A. Borghesi, G. Guizetti, and F. Nava, Phys. Rev. B, 42: 8939 (1990). Crossref
  60. L. A. Clevenger and C. V. Thompson, J. Appl. Phys., 67: 1325 (1990). Crossref
  61. Y. M. Gu and L. Fritsche, J. Phys.: Condens. Matter, 4: 1905 (1992). Crossref
  62. J. Y. Rhee, K. W. Kim, Yu. V. Kudryavtsev, and Y. P. Lee, J. Korean Phys. Soc., 35: S578 (1999).