СОДЕРЖАНИЕ
Номер 3, 2018
Магнитные свойства слоев CaMnO3 на поверхности (100) BaTiO3
С. М. Дунаевский, Е. К. Михайленко
Спонтанное и вынужденное перемагничивание тонких пленок GaMnSb
А. А. Филатов, С. А. Костюченко, А. И. Дмитриев
Исследование пластически деформированных TRIP-композитов методами
нейтронной дифракции и малоуглового рассеяния нейтронов
Г. Д. Бокучава, Ю. Е. Горшкова, И. В. Папушкин, С. В. Гук, Р. Кавалла
Влияние состояния поверхности и геометрии выходных участков стенок разрядной
е камеры на характеристики стационарного плазменного двигателя Морозова при
го длительной работе
В. П. Ким, Р. Ю. Гниздор, Ю. М. Ермошкин, Д. В. Меркурьев, С. Ю. Приданников
О проекте рефлектометра Реверанс на реакторе ПИК
В. Н. Забенкин, Л. А. Аксельрод, Г. П. Гордеев, Г. П. Диденко, И. М. Лазебник
сДиагностика влияния экзогенного фактора на формирование биоминеральной
ктруктуры твердых тканей зубов методами рентгеновской дифракции и спектроскопии
омбинационного рассеяния света
Т. Ю. Киселева, М. В. Короленкова, Н. В. Старикова, А. А. Кобзев, А. С. Илюшин
Фазообразование, структура и электропроводность керамики модифицированного
галлата лантана
Г. М. Калева, И. П. Сухарева, А. В. Мосунов, Н. В. Садовская, Е. Д. Политова
егнетоэлектрика 2-метилбензимидазола
Е. В. Балашова, Б. Б. Кричевцов, Ф. Б. Свинарев, Н. В. Зайцева, Г. А. Панкова
Влияние имплантации ионов Zn+ на процесс зарядки сапфира электронным пучком
А. А. Татаринцев, В. В. Привезенцев, Э. И. Рау, А. В. Горячев
сСтруктурные и диэлектрические свойства кристаллов и пленок органического
с пОсобенности роста и свойств диэлектрических слоев и МДП-структур, полученных
рименением анодного окисления InAs в электролите, содержащем ионы фтора
А. В. Артамонов, В. П. Астахов, И. Б. Варлашов, П. В. Митасов
Микроструктура и износостойкость детонационных покрытий из СВС-порошков
карбид титана – нихром различного фракционного состава
В. Ю. Ульяницкий, И. С. Батраев, О. П. Солоненко, А. Е. Чесноков
Структурная трансформация поверхности алюминиевого сплава после гидроабразивного
воздействия
Н. А. Терещенко, Т. И. Табатчикова, И. Л. Яковлева, Н. З. Гуднев
Композитный материал на основе политетрафторэтилена и квазикристаллического
и наполнителя Al–Cu–Fe с ультранизким износом. Морфология, трибологические
механические свойства
М. Б. Цетлин, А. А. Теплов, С. И. Белоусов, С. Н. Чвалун, Е. А. Головкова, С. В. Крашенинников,
Е. К. Голубев, Е. Б. Пичкур, П. В. Дмитряков, А. И. Бузин
Влияние кристаллографической ориентации подложки на зарождение, форму и развитие
к пор в кремнии при его электрохимическом травлении в растворах фтористоводородной
ислоты
Е. Н. Абрамова, Ю. В. Сыров, А. М. Хорт, А. Г. Яковенко, Д. И. Прохоров
Поведение расплава в вертикальном методе Бриджмена с низким аксиальным градиентом
температуры
Г. Н. Кожемякин, В. К. Артемьев, В. И. Стрелов, В. С. Сидоров, Е. Н. Коробейникова
Нагрев тонкой кристаллической мишени при прохождении коротких сгустков
электронов высокой энергии
А. А. Бабаев, А. С. Гоголев
3
7
11
18
31
34
42
47
52
59
67
74
83
93
98
106
Стр.1
CONTENTS
A sNo. 3, 2018
imultaneous English language translation of this journal is available from Pleiades Publishing, Inc. Distributed
worldwide by Springer. Journal of Surface Investigation. X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques ISSN 1027-4510.
Magnetic Properties of Thin CaMnO3 Layers on BaTiO3 (100) Surface
S. M. Dunaevsky, E. K. Mikhailenko
Spontaneous and Induced Magnetization Reversal in GaMnSb Thin Films
A. A. Filatov, S. A. Kostyuchenko, A. I. Dmitriev
AInvestigation of Plastically Deformed TRIP Composites by Neutron Diffraction and SmalL
ngle Neutron Scattering Methods
G. D. Bokuchava, Yu. E. Gorshkova, I. V. Papushkin, S. Guk, R. Kawalla
Influence of the Surface State and Geometry of Wall Output Sections in Discharge
Chamber on Morozov Stationary Plasma Thruster Characteristics during
its Long-Term Operation
V. P. Kim, R. Yu. Gnizdor, Yu. M. Yermoshkin, D. V. Merkurev, S. Yu. Pridannikov
About the Project of Modernization and Improvement of the Reflectometer Reverans
at the PIK Reactor
V. N. Zabenkin, L. A. Axelrod, G. P. Gordeev, G. P. Didenko, I. M. Lazebnik
Diagnostics of the Exogenous Factor Influence on the Formation of the Biomineral Structure
of Teeth Solid Tissue by X-Ray Diffraction and Raman Spectroscopy
Т. Yu. Кiseleva, M. V. Коrolenkova, N. V. Starikova, A. A. Kobzev, A. S. Ilyushin
Phase Formation, Structure and Conductivity of Modified Lanthanum Gallate Ceramics
G. M. Kaleva, I. P. Sukhareva, A. V. Mosunov, N. V. Sadovskaya, E. D. Politova
Effect on Process of Sapphire Charging under Electron Beam Irradiation Implantation
of Zn+ Ions
Structural and Dielectric Properties of Organic Ferroelectric 2-Methylbenzimidazole
E. V. Balashova, B. B. Krichevtsov, F. B. Svinarev, N. V. Zaitseva, G. A. Pankova
A. A. Tatarintsev, V. V. Privezentsev, E. I. Rau, A. V. Goryachev
IFeatures of Growth and Properties of Dielectric Layers and MIS Structures Obtained using
nAs Anodic Oxidation in an Electrolyte Containing Fluoride Ions
А. V. Artamonov, V. P. Astakhov, I. B. Varlashov, P. V. Mitasov
Microstructure and Wear-Resistance of Detonation Coatings Obtained from Titanium
Carbide–Nichrome SHS Powders Having Different Particle Sizes
V. Yu. Ulianitsky, I. S. Batraev, O. P. Solonenko, А. E. Chesnokov
Structural Transformation of Al Alloy Surface after Hydroabrasive Impact
N. A. Tereshchenko, T. I. Tabatchikova, I. L. Yakovleva, N. Z. Gudnev
Composite Material Based on Polytetrafluoroethylene and Al–Cu–Fe Quasicrystal Filler
with Ultralow Wear: Morphology, Trybologic, and Mechanical Properties
M. B. Tsetlin, A. A. Teplov, S. I. Belousov, S. N. Chvalun, E. A. Golovkova,
S. V. Krasheninnikov, E. K. Golubev, E. B. Pichkur, P. V. Dmitryakov, A. I. Buzin
Influence of Wafer Crystallographic Orientation on the Nucleation, Configuration
S and Formation of Pores in Si During Electrochemical Etching in HF
olutions
E. N. Abramova, A. M. Khort, A. G. Ykovenko, Y. V. Syrov, D. I. Prohorov
Melt Behaviour in the Bridgman Vertical Method with Low Axial Temperature Gradient
G. N. Kozhemyakin, V. K. Artemyev, V. I. Strelov, V. S. Sidorov, E. N. Korobeynikova
Heating of the Thin Crystal Target at the Passage of High-Energy Short Electronic Bunches
A. A. Babaev, A. S. Gogolev
3
7
11
18
31
34
42
47
52
59
67
74
83
93
98
106
Стр.2
ПОВЕРХНОСТЬ. РЕНТГЕНОВСКИЕ, СИНХРОТРОННЫЕ И НЕЙТРОННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ, 2018, № 3, с. 3–6
УДК 538.915
МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА СЛОЕВ CaMnO3
НА ПОВЕРХНОСТИ (100) BaTiO3
С. М. Дунаевский 1, 2, *, Е. К. Михайленко1
© 2018 г.
1Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого,
195251 Санкт-Петербург, Россия
2Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”
Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова,
188300 Санкт-Петербург, Россия
*E-mail: smd2000@mail.ru
Поступила в редакцию 20.07.2017 г.
рМетодом теории функционала плотности выполнены “ab-initio” расчеты электронной структуриантов
магнитного упорядоы гетероперехода (001) между кубическими перовскитами CaMnO3 и BaTiO3 для различных ванитного
и антиферромагнитного упорядочения А-типа. Сравнение полных энергий структур
чения манганита кальция. В статье рассмотрены случаи ферромагпоказало,
что наиболее выгодным является антиферромагнитное упорядочение в CaMnO3. В ферромагнитном
состоянии все исследуемые структуры являются полуметаллическими ферромагнетиками
(“half-metallicferromagnets”).
DOI: 10.7868/S0207352818030010
Ключевые слова: ab-initio, манганиты, ферромагнетики, гетеропереходы, магнитное упорядочение,
полуметаллы.
ВВЕДЕНИЕ
Известно, что оксиды переходных элементов
с кристаллической структурой перовскита (манганиты,
кобальтиты и др.) могут иметь различные
е типы магнитного упорядочения, которые для объи
теормных структур хорошо изучены экспериментально
етически [1–2]. Магнитные свойства различных
поверхностей, ультратонких пленок, гетероструктур
и сверхрешеток манганитов существенно
отличаются от магнитных характеристик объема.
В частности, на свободных поверхностях магнетинитными
окков и гетерограницах между магнитными и немагсидами
экспериментально обнаружено
существование “мертвых” областей (“deadlayers”),
т.е. областей с равной нулю намагниченностью на
с магнитных атомах, критическая толщина которых
бластей можно объяснить
тонких немагнитных ооставляет ~ 1–5 нм. [3–6]. Наличие таких ультрабыли
рассмотрены только случаи ферромагнитного
(ФМ) упорядочения и антиферромагнитного
(АФМ) упорядочения А-типа.
МЕТОД РАСЧЕТА
В работе представлены результаты расчетов магкнитных
свойств ультратонких пленок манганита
ченныеальция и гетероперехода CaMnO3/BaTiO3, полув
рамках метода псевдопотенциала, реалитем,
что локальная намагниченность тождественно
равна нулю, или возникновением антиферронмагнитного
упорядочения локальных атомных магках
(Srитных моментов марганца на различных подложтероперехода
между CaMnO3 (CMO) и близким
ему по структуре BaTiO3 (BTO). На первом этапе
зованного в пакете Quantum ESPRESSO [7]. В этом
методе самосогласованным образом определяются
спектр E(k), полная и локальные плотности состояний
и полная энергия системы для различных коллинеарных
магнитных конфигураций. В приближениях
LSDA и LSDA+U для функционала обменно-корнореляционной
энергии использовалось обобщене
градиентное разложение (GGA). Для представления
волновых функций валентных электронов
В учитывались плоские волны с энергией до 200 Ry.
TiO3, BaTiO3, Si и др.).
В настоящей работе представлены результаты
“ab-initio” расчетов магнитных свойств ге3
тр
качестве псевдопотенциалов использовались ульамягкие
псевдопотенциалы Вандербилда. Для
вычисления полных энергий и магнитных момен7тов
использовалось разбиение зоны Бриллюэна на
s2p4 (O), 3s2p63d54s2 (Mn), 3s2p64s2 (Ca). Вычисления
Ч 7 Ч 2 точек по методу Monk horst-Pack. Началь2ная
конфигурация валентных электронов имела вид:
Стр.3
4
ДУНАЕВСКИЙ, МИХАЙЛЕНКО
Mn
Ca
Ba
O
Ti
CMO(N)/BTO(M) и ограничимся значениями
M = 5, N = 1, 2, 3. Суперячейка для CMO/BTO(5)
представлена на рис. 1. Для упрощения вычислений
гетеропереход моделировался кубической решеткой
к перовскита с постоянной решетки BaTiO3 (3.905 Å),
3. Реконструкция интерфейса, как и возникCaMnOоторая
несколько больше постоянной решетки
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Для одного слоя CMO на пяти слоях BTO пол1ная
энергия, приходящаяся на ячейку, равнялась
883.566 Ry. Вычисленное значение локального
магнитного момента на атомах марганца составило
M 3.47 μB, тогда как полная намагниченность в ячейке
z
x
Рис. 1. Суперячейка CMO/BTO(5). Верхний слой соответствует
CMO, остальные – BTO. Атомы в центре
кубов – Ca (для CMO) и Ba (для BTO). В вершинах –
Mn (BTO) и Ti (CMO), между вершинами – O.
евыполнялись для суперячеек, моделирующих обърм,
свободных поверхностей CaMnO3, а также гетеmоструктур
CanMnn+1O3n+2/BamTim+1O3m+1 (n = 1–4,
= 1–6) с поверхностью раздела (100), отделенных
к друг от друга вдоль оси Z вакуумным промежутом
~25 Å. В дальнейшем все структуры обозначим
Плотность состояний, отн. ед.
40
30
20
10
0
–10
–20
–30
–40
момента атомов Mn в слоtot = 4.00 μB. Отметим, что значение магнитного
е CMO на подложке было
выше, чем в случае объема (2.42 μB) и свободного
монослоя (2.69 μB [9]), что может быть объяснено
использованием постоянной решетки BTO.
новение дислокаций несоответствия в работе, не
рассматривалась.
На рис. 2 приведены: плотность состояний (DOS)
гетероструктуры CMO/BTO(5), а также локальная
плотность состояний (LDOS) Mn. Видно, что ферляризромагнитная
структура демонстрирует полную поацию
состояний вблизи энергии Ферми.
уры, соответствующие ферро- и ансчитаны
структДля гетероструктуры CMO(2)/BTO(5) были растиферромагнитным
упорядочениям в CMO. Наименьшей
энергией, приходящейся на ячейку, обладает
антиферромагнитная структура с минимальным
полным магнитным моментом (E = –2152.635 Ry
для АФМ-структуры, E = –2152.631 Ry для ФМ, разница
составляет 0.04 эВ). Данные распределения
Плотность состояний, отн. ед.
4
3
2
1
0
–2
–1
–2 –1.5 –1 –0.5
0
0.5
1
Энергия, эВ
1.5
Рис. 2. Полная плотность состояний (DOS) и локальная
плотность состояний (LDOS), атомов Mn
для CMO/BTO(5). Положение уровня Ферми гетероструктуры
принято за начало отсчета.
2
–3
–4
–5
–2 –1.5 –1 –0.5
0
0.5
1
Энергия, эВ
1.5
2
Рис. 3. LDOS атомов Mn для ФМ упорядочения
в CMO(2)/BTO(5).
ПОВЕРХНОСТЬ. РЕНТГЕНОВСКИЕ, СИНХРОТРОННЫЕ И НЕЙТРОННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ № 3 2018
Стр.4