Впервые обнаружена 6-кратная магнитная анизотропия в плоскости пленок ZnO (0001), имплантированных ионами кобальта.

Отдел радиационных воздействий на материалы, лаборатория радиационной физики.

Исследованы ультратонкие (~35 нм) эпитаксиальные пленки ZnO, имплантированные ионами Co+ с энергией 40 кэВ в широком интервале дозы облучения 0.25-2.0 x 10¹⁷ ионов/см². Здесь были использованы различные методы исследований. Магнитный отклик, регистрируемого при комнатной температуре, показал сильную магнитную анизотропию для образцов, имплантированных при дозах равных и выше, чем 0.75x10¹⁷ ионов/см². В диапазоне доз 1.0—1.5x10¹⁷ ионов/см² помимо анизотропии формы (out-of-plane), характерной для тонких ферромагнитных пленок, наблюдалась сильная магнито-кристаллографическая анизотропия в плоскости пленки с осью симметрии 6-ого порядка и величиной около 500 Э. Совокупный анализ полученных результатов указывает на то, что ферромагнетизм полученного материала обусловлен изоморфным замещением катионов цинка ионами Co²⁺ в кристаллической матрице ZnO.

Рис. 1. Угловая зависимость резонансного поля (H_res.) сигнала ферромагнитного резонанса в пленки ZnO, имплантированной кобальтом, при вращении магнитного поля в плоскости пленки. Здесь красные символы для пленки после имплантации, синие символы – для той же пленки, но после удаления части поверхностного слоя.

Публикации:

1. N. Akdogan, H. Zabel, A. Nefedov, K. Westerholt, H.W. Becker, S. Gok, R.I. Khaibullin, L.R. Tagirov: Dose dependency of ferromagnetism in Co-implanted ZnO // J. Appl. Phys. 105, Iss.4, 043907(1 - 8) (2009).
2. N. Akdogan, B. Rameev, S. Guler, O. Ozturk, B. Aktas, H. Zabel, R. Khaibullin, L. Tagirov: Six-fold in-plane magnetic anisotropy in Co-implanted ZnO (0001) // Appl. Phys. Lett. 95, Iss. 10, 102502 (1-3) (2009).