Переключение проводимости

Блок-схема эксперимента

Метод нанесения полимерных слоев

Объект исследования

В качестве полимерного материала использовался полидифениленфталид (ПДФ). Исследования проводились на системе, состоящей из поликристаллической никелевой ферромагнитной подложки, с нанесенной на нее полимерной пленкой. В качестве немагнитного электрода использовалась медная напыленная пленка (прижимной контакт). Внешнее поле не превышало 0,5 с Тл. Полимерная пленка толщиной примерно 0,8 мкм была изготовлена методом центрифугирования на поверхности ферромагнитного электрода из пятипроцентного раствора полимера в циклогексаноне.

Полимерные слои были сделаны методом центрифугирования. Для образцов спинового вентиля стеклянную подложку очищали от загрязнений и этиловым спиртом и помещали в ультразвуковую ванну в течение 2 минут для окончательной очистки в дистиллированной воде. На очищенную стеклянную подложку наносились электроды методом термодиффузионного напыления. После этого экспериментального образца наносилось небольшое количество раствора полимера (в качестве растворителя использовался циклогексанон) с помощью автоматической пипетки переменного объема (Biotech), а затем помещается в центрифугу, в течение 2-4 минут для равномерного распределения полимера при скорости вращения 1500 об/мин.

Для асимметричного образца массивную подложку (поликристаллический Ni) очищали от загрязнений толуолом, а затем протирали поверхность этиловым спиртом и только после помещали в ультразвуковую ванну.

Затем, подложка с полимером сушилась на воздухе при комнатной температуре в течение 15 до 20 минут, а затем был помещен в сушильный шкаф на 40 минут при температуре 150ºC для полного удаления остатков растворителя. Согласно работе после такой процедуры в полимерной пленке остается не более 1% растворителя. Толщина полимерной пленок приходится 70 нм 75 нм, 80 нм 100 нм и были измерены с помощью профилометра контактного -130 с погрешностью измерения 8 нм.

Рис.6. Блок-схема эксперимента. 1 - вольтметры; 2 - источники питания; 3 - эталонное сопротивление; 4 - обкладки магнита; 5 - измерительная ячейка; 6 - измеритель магнитной индукции; 7 – держатель образца в магнитном поле.

На рисунке 6 представлена блок-схема эксперимента. Многослойный пленочный образец 5, приклеенный на рабочем столе, располагался между полюсами магнита 4. К столику припаивались провода, которые подсоединялись к измерительным приборам. Электрическое напряжение подается на образец стабильного источника питания 2. Балластное сопротивление (R_бал=200 кОм) был использован для ограничения тока через образец. Измеряемый сигнал подавался на регистрационный вольтметр 1 с эталонного сопротивления.

Крепление образца происходило на полюсе магнита (направление поля параллельно плоскости структуры).

Рис. 7. Экспериментальная установка для исследования электронных свойств системы ферромагнетик-полимер в слабом магнитном поле.

При исследовании применялись следующие приборы:

1. Вольтметр Agilent 34401A 6^1/2 Digit Multimeter,

2. Источник питания для приставки G^w Instek PSM – 6003,

3. Источник питания для магнита Agilent Technologies N 5752A 600v/1,3A. 780w.

Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

Результаты были автоматически обработаны на компьютере в программе LabView. На рисунке 8 показан фоновый сигнал для оценки электрических шумов измерительной установки. Можно сделать вывод, что шумы являются небольшими и не препятствуют получению результата.

Рис.8. Фоновый шумовой сигнал (без приставки c образцом).

Рис.9. Переключение проводимости структуры Ni/полидифениленфталид, индуцированное внешним давлением.

На рисунке 9 показаны результаты измерения сопротивления для системы никель/полимер/медь при изменении внешнего механического давления. При значении давления близком к пороговому даже небольшое изменение механического давления приводит к переключению проводимости (резкое изменение проводимости на несколько порядков). На рисунке 9 показано неоднократное обратимое переключение проводимости, управляемое внешним механическим давлением.

Рис. 10. Зависимость тока, протекающего через структуру Ni/ ПДФ/ Cu от внешнего магнитного поля. Магнитное поле параллельно плоскости образца.

На рисунке 10 показаны результаты измерения сопротивления для системы никель/полимер/медь при изменении внешнего магнитного поля. Внешнее механическое давление присутствует. Магнитное поле направлено параллельно плоскости структуры. Переключение проводимости на никелевой подложке происходит при значении давления, близком к порогу переключения по давлению.

На рисунке 11 показаны результаты измерения сопротивления для системы никель/полимер/медь при изменении внешнего магнитного поля. Внешнее механическое давление отсутствует. Магнитное поле направлено параллельно плоскости структуры. Переключение проводимости на никелевой подложке происходит при значении подаваемого электрического напряжения, близком к порогу переключения по напряжению.

Рис. 11. График зависимости сопротивления структуры никель –ПДФ при изменении внешнего магнитного поля. Магнитное поле параллельно. Внешнее давление отсутствует.

Дата добавления: 2014-12-23