Obszar badawczy
Funkcjonalne układy warstwowe i nanostruktury.
Cele badawcze
Niezależnie od badań podstawowych, których celem jest wyjaśnienie obserwowanych w układach cienkowarstwowych zjawisk fizycznych, podejmowane są również zadania dotyczące opracowywania technologii wytwarzania i określenia właściwości magnetycznych warstw charakteryzujących się parametrami atrakcyjnymi dla zastosowań. W tym zakresie główne cele naszych badań prowadzonych w ostatnich latach i obecnie koncentrują się na optymalizacji magnetycznych układów warstwowych stosowanych w strukturach magnonicznych, sensorach bazujących na efektach magnetorezystancyjnych lub układach wykorzystujących magnetoforezę w urządzeniach typu „lab-on-a-chip”. Aby osiągnąć te cele, podążaliśmy dwiema różnymi drogami. Pierwsza z nich była związana z rozwojem nowych układów magnetycznych, np. warstw wielokrotnych charakteryzujących się w kolejnych warstwach ferromagnetycznych naprzemiennie anizotropią prostopadłą i zorientowaną w płaszczyźnie warstwy, struktur składających się z ferromagnetyków 3D, ferrimagnetycznych stopów RE-TM (RE- metal ziemi rzadkiej, TM-metal przejściowy), stopów Heuslera, pół-Heuslera, warstw YIG lub amorficznych FINEMET połączonych z metalami szlachetnymi, metalicznych lub tlenkowych warstw antyferromagnetycznych. Druga część naszych działań koncentrowała się na modyfikacji właściwości układów warstwowych po procesie osadzania. W szczególności badaliśmy wpływ bombardowania jonowego i strukturyzacji w skali nano na właściwości fizyczne (głównie magnetyczne) struktur cienkowarstwowych.
Profil badawczy
Zespół Cienkich Warstw i Nanostruktur realizuje prace badawcze z wykorzystaniem technologii wytwarzania układów warstwowych metodami rozpylania jonowego i ablacji laserowej w warunkach ultrawysokiej próżni oraz ich strukturyzacji metodą litografii elektronowej. Tak wytworzone układy warstwowe często są poddawane modyfikacji właściwości poprzez bombardowanie jonowe, utlenianie, wodorowanie. Proces modyfikacji może być prowadzony lokalnie, co realizowane jest z wykorzystaniem masek wykonanych z fotorezystu, a w przypadku bombardowania jonami Ga+ również z wykorzystaniem zogniskowanej wiązki jonowej (FIB). Właściwości strukturalne określane są na podstawie pomiarów dyfrakcyjnych oraz skaningowej mikroskopii elektronowej. Skład chemiczny wytwarzanych warstw kontrolowany jest in-stu z wykorzystaniem spektroskopii elektronów Augera (AES) oraz fotelektronów emitowanych pod wpływem promieniowania X (XPS), natomiast grubość warstw monitorowana jest na podstawie wskazań wagi kwarcowej. Aparatury do osadzania warstw zapewniają możliwość wytworzenia warstw w kształcie klina (z gradientem grubości) oraz warstw stopowych z gradientem składu.
Charakterystyka właściwości magnetycznych układów warstwowych prowadzona jest z wykorzystaniem metod opisanych w zakładce „Wyposażenie”. Interpretacja wyników badań eksperymentalnych jest często wspomagana symulacjami mikromagnetycznymi (OOMMF, MUMAX) i atomistycznymi (Vampire).