Установлены и запатентованы режимы ионной имплантации для получения либо анизотропного магнитного нанокомпозитного материала TiO₂:Co, либо изотропного магниторазбавленного полупроводника Co_xTi_1-xO_2-δ с высокой температурой Кюри (~800 К).

Отдел радиационных воздействий на материалы, лаборатория радиационной физики.

Синтез полупроводниковых материалов, проявляющих ферромагнитные свойства при температурах выше комнатной, вызывает особый интерес с точки зрения возможности их использования в качестве базового материала спинтроники. В контексте проблемы мы имплантировали 40 кэВ ионы кобальта в монокристаллические (100)- и (001)-пластинки TiO₂ структуры рутила с целью модификации их структурных, магнитных и электрических свойств. Анализ полученных результатов показывает, что в зависимости от режимов и параметров ионной имплантации могут быть получены два принципиально различных типа ферромагнитных материалов на основе рутила: 
1 тип - это изотропный ферромагнитный полупроводниковый материал, Co_xTi_1-xO₂, представляющий твердый раствор имплантированной примеси кобальта в кристаллической структуре TiO₂. Данный материал проявляет уникальное сочетание полупроводниковых свойств с высокой температурой Кюри T_c~850 K и с высокими значениями магнитных характеристик;
2 тип - это тонкая ферромагнитная пленка анизотропного композиционного материала TiO₂:Co на основе матрицы рутила, содержащую дисперсию ориентированных наноразмерных частиц металлического кобальта. Данный материал проявляет полуметаллический тип проводимости, высокую температуру Кюри T_c~700 K и сильный анизотропный ферромагнитный отклик при комнатной температуре .

Рис. 1. Полевые и температурные (вставки) зависимости намагниченности: вверху - анизотропного нанокомпозитного материала TiO₂:Co и внизу - изотропного твердого раствора Co_xTi_1-xO₂.

Публикации:

1. R.I. Khaibullin, Sh.Z. Ibragimov, L.R. Tagirov, V.N. Popok, I.B. Khaibullin: Formation of anisotropic ferromagnetic response in rutile (TiO2) implanted with cobalt ions // Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. Sect. B, 257, Iss.1-2, 369-373 (2007).
2. Р.И. Хайбуллин, Л.Р. Тагиров, В.В. Базаров, Ш.З. Ибрагимов, И.А. Файзрахманов: Способ получения ферромагнитного полупроводникового материала // Патент РФ на изобретение, № 2361320.