Письма в ЖЭТФ, том 114, вып. 1, с. 24 - 30

Неоднородное магнитное состояние тонких пленок YFeO₃

по данным ЯМР спектроскопии

В.В.Оглобличев¹⁾, В.И.Изюров, Ю.В.Пискунов, А.Г.Смольников, А.Ф.Садыков, С.А.Чупраков,

С. С. Дубинин, С. В. Наумов, А. П. Носов

Институт физики металлов им. М. Н. Михеева Уральского отделения РАН, 620108 Екатеринбург, Россия

Поступила в редакцию 16 апреля 2021 г.

После переработки 24 мая 2021 г.

Принята к публикации 28 мая 2021 г.

Методами спектроскопии ядерного магнитного резонанса исследованы особенности магнитного со-

стояния антиферромагнитных пленок YFeO3 термообработанных в атмосферах кислорода и воздуха.

Обнаружено существенно неоднородное распределение локальных магнитных полей с характерными

масштабами порядка межатомного расстояния. Установлено, что в исследованных пленках YFeO3 при-

сутствуют две магнитно неэквивалентные позиции ионов железа, соответствующие его разным валент-

ным состояниям. Соотношение неэквивалентных позиций железа и степень искажения кристаллической

решетки меняются в зависимости от типа атмосферы термообработки.

DOI: 10.31857/S1234567821130061

Введение. Антиферромагнитные материалы

В то же время известной проблемой остается

представляют особый интерес для спинтроники

надежное тестирование приготовленных пленок, а

из-за их невосприимчивости к внешним магнитным

именно: определение особенностей их кристалличе-

возмущениям, отсутствию полей рассеяния и уни-

ского и магнитного строения на масштабах порядка

кальной специфики явлений магнитного резонанса

межатомных расстояний. Для этих целей, как ни-

в терагерцовом диапазоне частот. Антиферро-

какой другой, может подойти такой локальный ме-

магнитная спинтроника может стать физической

тод исследования вещества, как ядерного магнитно-

основой для следующего поколения устройств,

го резонанса (ЯМР) [13]. Применение данного мето-

характеризующихся сверхбыстрыми динамическими

да к изучению пленочных ортоферритов имеет ряд

магнитными свойствами и существенно большими

сложностей, обусловленных как малым природным

по величине магнитотранспортными эффектами [1].

содержанием ЯМР-изотопа железа⁵⁷Fe (2.12 %), так

Неослабевающий интерес к редкоземельным ор-

и малыми фактическими объемами пленочных об-

тоферритам в целом, и иттриевому ортоферриту

разцов. Тем не менее, преимущества методов ЯМР

YFeO₃ в частности, обусловлен уникальным сочета-

для исследования тонких пленок магнетиков, напри-

нием их физических свойств и многообразием на-

мер, Y₃Fe₅O₁₂, наглядно продемонстрированы в ра-

блюдаемых физических явлений. Так, например, в

ботах [14,15].

YFeO₃ зарегистрирована самая высокая скорость

В настоящей работе методами спектроскопии

движения доменных границ при комнатной темпера-

ЯМР исследованы особенности магнитного состоя-

туре [2], которая может доходить до 20 км/с. В насто-

ния антиферромагнитных пленок YFeO₃ термообра-

ящее время особенно актуальным является исследо-

ботанных в атмосферах кислорода и воздуха.

вание свойств микро-, нано-объектов из ортоферри-

Образцы и методика эксперимента. Тонкие

тов (порошков и пленок), физических процессов, ха-

пленки YFeO₃ были получены магнетронным распы-

рактерных для них, которые могут отличаться от та-

лением мишени стехиометрического состава на под-

ковых в объемных образцах [3-7]. В частности, стоит

ложку Al₂O₃ с ориентацией (1 -1 2 0). Однофаз-

задача выявления особенностей физико-химических

ную поликристаллическую мишень состава YFeO₃

свойств пленочных ортоферритов в зависимости от

готовили из простых оксидов, обогащенных изото-

способа их синтеза, допирования и последующей об-

пом⁵⁷Fe до 95 %, методом твердофазного синтеза

работки (например, отжига в различных атмосфе-

с финальной термообработкой при 1450^◦С в тече-

рах) [8-12].

ние 10 ч. Фазовый состав контролировали методом

рентгеновской дифракции. Полученные значения па-

¹⁾e-mail: ogloblichev@imp.uran.ru

раметров решетки составляли a

= 0.5586(4)нм,

Письма в ЖЭТФ том 114 вып. 1 - 2

2021

Неоднородное магнитное состояние тонких пленок YFeO₃ по данным ЯМР спектроскопии

b = 0.7599(3)нм и c = 0.5273(7)нм, соответствова-

значения параметра решетки b. Они оказались рав-

ли орторомбической структуре с симметрией P bnm

ными 0.75805(5) нм для пленки, термообработанной

и совпадали с известным справочным данными [16].

в атмосфере кислорода, и 0.75825(4)нм для пленки,

Пленки получали распылением мишени на пере-

термообработанной на воздухе. Эти значения мало

менном токе с частотой 13.56 МГц в атмосфере

отличаются друг от друга, но на 0.001 нм меньше,

90 %Ar + 10

%O₂ при давлении 9×10^-3 мбар при мощ-

чем аналогичное справочное значение [16]. Это поз-

ности разряда 100 Вт. Напыление осуществляли на

воляет сделать вывод о слабых структурных искаже-

подложке с типичными размерами 12 × 15 мм². В

ниях кристаллической решетки пленок по сравнению

процессе распыления температуру подложки поддер-

с объемным монокристаллом по меньшей мере вдоль

живали на уровне 200^◦С. По окончании распыле-

оси b.

ния толщину и параметры шероховатости получен-

В качестве тестового был использован объемный

ных пленок производили методом оптической профи-

образец монокристалла YFeO₃ (с естественным со-

лометрии с использованием прибора Zygo NewView.

держанием изотопа⁵⁷Fe) в форме пластины с разме-

Толщина пленки составляла 880 нм, среднеквадра-

рами 5 × 8 × 0.5 мм³. Ориентация кристаллографиче-

тичное отклонение профиля 0.4146 нм, среднеариф-

ских осей монокристалла относительно геометриче-

метическое отклонение профиля 0.3279 нм. Для изу-

ских осей пластины была определена рентгенострук-

чения влияния атмосферы термообработки исход-

турными методами.

ную подложку разрезали на образцы с типичными

ЯМР измерения проводились на модернизиро-

размерами 5×5 мм², которые термобрабатывали при

ванном импульсном спектрометре SXP 4100 (фирма

800^◦С в течении 3 ч либо на воздухе, либо в кисло-

“Bruker”) при T = 4.2 K (образец находился в прямом

роде.

контакте с жидким гелием) в нулевом внешнем маг-

Рентгеноструктурные исследования образцов

нитном поле. ЯМР спектры⁵⁷Fe были получены с по-

проводили в геометрии Брэгг-Брентано с использо-

мощью стандартной методики спинового эха при ис-

ванием излучения Co K_α. На рисунке 1 представлен

пользовании импульсных последовательностей с аль-

спектр для пленки, термообработанной в потоке кис-

тернированием фазы каждого импульса. Примене-

лорода. Для пленки, термообработанной на воздухе

ние альтернирования фазы импульсов позволяет ис-

был получен качественно аналогичный спектр.

ключить влияние на получаемые спектры переход-

ных процессов, возникающих в колебательном конту-

ре после воздействия радиочастотных (РЧ) импуль-

сов. Длительность РЧ-импульсов выбиралась всегда

p = 1мкс, мощность РЧ-усилителя варьировалась

в зависимости от возбуждаемой линии. При запи-

си спектров с шириной, большей полосы частот, воз-

буждаемой РЧ-импульсом, применялось суммирова-

ние массива сигналов, накопленных в требуемом ча-

стотном диапазоне с шагом Δν = 100 кГц. Измере-

ния ЯМР спектров проводились при задержке меж-

ду импульсами t_del = 50 мкс.

Время спин-спиновой релаксации T₂ измерялось

при изменении задержки между импульсами t_del в

интервале t_del = 0.05-20 мс. Кривые затухания спи-

нового эха хорошо обрабатывались экспоненциаль-

ной зависимостью M(t) = M₀ exp(-t/T₂), где M₀ -

Рис. 1. Рентгеновский дифракционный спектр для

это равновесная ядерная намагниченность спиновой

пленки YFeO3 толщиной 880 нм на подложке r-Al2O3,

системы, а M(t) - ядерная намагниченность в мо-

термообработанной в атмосфере кислорода при 800^◦С.

мент времени t.

Излучение Co Kα

Время спин-решеточной релаксации T₁ измеря-

лось методом инвертирования и последующего вос-

Из рисунка 1 следует, что ось c пленок ориенти-

становления ядерной намагниченности. Кривые вос-

рована перпендикулярно плоскости образцов. С ис-

становления ядерной намагниченности хорошо об-

пользованием процедуры [17] по угловым положени-

рабатывались зависимостью M(t) = M₀ - 2M₀ ×

ям линий (00l) пленок были вычислены уточненные

× exp(-t/T₁).

Письма в ЖЭТФ том 114 вып. 1 - 2

2021

В.В.Оглобличев, В.И.Изюров, Ю.В.Пискунов и др.

Результаты и обсуждение. На рисунке 2 пред-

блюдаться в окрестностях дефектных участков с от-

ставлены спектры ЯМР⁵⁷Fe в пленках YFeO₃ в ну-

рицательной первой константой магнитной анизо-

левом внешнем магнитном поле при T = 4.2 К. В

тропии P . Константа магнитной анизотропии вклю-

спектрах можно выделить две области частот, в ко-

чает в себя два основных вклада: отрицательный

торых наблюдается сигнал: ν₁ = 71-77 МГц и ν₂ =

вклад от одноосной анизотропии и положитель-

= 62-66 МГц. Для простоты в дальнейшем линию в

ный двухионный вклад, обусловленный антисиммет-

области частот ν₁ мы будем называть линией A, а в

ричным обменом Дзялошинского-Мория. Учитывая,

области частот ν₂ - линией B.

что оба вклада чрезвычайно чувствительны к ис-

кажениям кристаллической решетки ортоферритов,

естественно предположить, что деформация послед-

ней в окрестностях дефектов (дислокаций, границ

домена, примесей и пр.) будет нарушать пример-

ный баланс этих основных вкладов в P и приво-

дить к флуктуациям ее величины и знака. Други-

ми словами, такая форма линии указывает на то,

что в ее формировании участвуют ядра, располо-

женные в дефектных участках кристалла с иска-

женной кристаллической решеткой. Подобные силь-

ные искажения в пленках YFeO₃ наблюдали в рабо-

те [6] методами просвечивающей электронной микро-

скопии.

Обратимся теперь к линии B. В работах [18-22]

об этой линии не упоминается. Авторы работы [23]

так же, как и мы, наблюдали эту линию в частот-

ном диапазоне ν₂ и сделали предположение о том,

Рис. 2. (Цветной онлайн) Спектры ЯМР⁵⁷Fe в нуле-

что это сигнал ЯМР от иттрия⁸⁹Y. Мы проверили

вом внешнем магнитном поле в пленках YFeO3 толщи-

ной 880 нм, термообработанных в атмосферах кислоро-

эту гипотезу, выполнив⁵⁷Fe ЯМР-измерения на двух

да (черная линия) и воздуха (красная линия)

пленках YFeO₃, обогащенной изотопом⁵⁷Fe и не обо-

гащенной. Относительная интенсивность линий A и

Сигнал ЯМР⁵⁷Fe, дающий вклад в линию A, хо-

B в обеих пленках была примерно одинаковой, чего

рошо изучен в работах на объемных монокристаллах

никак не могло бы быть в случае, если бы линия B

YFeO₃ [18-23]. Особенностью данной линии A явля-

была сигналом ЯМР от⁸⁹Y ЯМР.

ется малая мощность радиочастотного импульса для

Мы также отмечаем, что время спин-спиновой

возбуждения сигнала ЯМР⁵⁷Fe в импульсной после-

релаксации T₂ ядерных моментов⁵⁷Fe в исследуе-

довательности спинового эха. Используемый уровень

мых пленках YFeO₃ всего в два раза короче време-

мощности радиочастотного импульса был очень мал

ни спин-решеточной релаксации T₁ (см. табл. 1). Это

из-за эффекта усиления, индуцируемого в магнит-

говорит о том, что процессы спин-спиновой релакса-

ных системах колеблющимися (на частоте радиоча-

ции определяются только лишь механизмами спин-

стот) электронными магнитными моментами. Значи-

решеточной релаксации [24], а также о том, что про-

тельное усиление ЯМР сигнала является типичным

цессы, связанные с косвенным ядерно-ядерным вза-

для ферромагнитных фаз и сигналов от доменных

имодействием Сула-Накамуры, существенно подав-

стенок [20-23] и может рассматриваться как свиде-

лены. Такое имеет место в случае, когда разность

тельство наличия таковых в образце.

частот прецессии соседних ядерных спинов желе-

Столь большая ширина линии A, Δν ≈ 6 МГц,

за Δν_L превышает частотный диапазон Δν_rf, воз-

свидетельствует о значительной неоднородности ло-

буждаемый РЧ-импульсами в импульсной последо-

кальных магнитных полей, Δh_lok ≈ 40 кЭ, в месте

вательности, формирующей спиновое эхо. Посколь-

расположения ядер железа. Форму спектра можно

ку Δν_rf ≈ 500 кГц, неоднородность локальных маг-

объяснить, если предположить, что он обязан сво-

нитных полей в пленке на межатомных расстояниях

им происхождением ядрам, расположенным в обла-

Fe-Fe превышает 3.6 кЭ. Это еще раз доказывает, что

стях магнитной неоднородности, характеризующих-

полученные сигналы в спектре ЯМР на рис. 2 (линии

ся отклонением вектора ферромагнетизма [18, 20, 21].

A и B) соответствуютядрам железа, расположенным

Подобное распределение намагниченности может на-

в доменных стенках.

Письма в ЖЭТФ том 114 вып. 1 - 2

2021

Неоднородное магнитное состояние тонких пленок YFeO₃ по данным ЯМР спектроскопии

Таблица 1. Релаксационные параметры ЯМР-сигналов ядер

ного СТП hhf,α = 550 кЭ на ядрах железа, соот-

⁵⁷Fe, дающих вклад в разные ЯМР-линии в YFeO₃

ветствующих линии A, использовалась частота ν =

T₁, мс

T₂, мс

= 75.68 МГц, отвечающая максимуму интенсивности

Линия A

9.5

5.1

данной линии, и гиромагнитное отношение железа

Линия B

⁵⁷γ = 1.37 МГц/Тл. Тогда, используя значение спина

Линия C

1400

S = 5/2 и выражения (1), (2), находим, что суммар-

ное значение констант H_sd,α и H_so,α для иона Fe³⁺

составляет +15 кЭ/µ_B.

Локальное магнитное поле h_loc на ядре железа

Линия B на рис. 2 соответствует ядрам железа,

определяет частоту ЯМР. Предполагается, что ва-

находящимся в более низких локальных магнитных

лентная оболочка ионов железа Fe³⁺ в YFeO₃ име-

полях. Уменьшение СТП на ядрах железа возможно

ет конфигурацию 4s⁰3d⁵ с суммарным электронным

в трех случаях.

спином S

= 5/2 [8,9]. В этом случае локальное

I. Если ионы Fe³⁺ с конфигурацией валентной

магнитное поле на ядре железа будет определяться

оболочки 4s⁰3d⁵ превращаются в ионы Fe²⁺ с конфи-

сверхтонким полем (СТП) h_hf, обусловленным маг-

гурацией 4s⁰3d⁶. В этом случае в 3d-оболочке остает-

нетизмом собственных неспаренных 3d-электронов

ся только 4 неспаренных электрона, соответственно,

и переносом спиновой поляризации от ближайшего

сверхтонкое поле поляризации остова H_cp уменьшит-

магнитного окружения [25, 26]. Сверхтонкое поле h_hf

ся на величину, равную 125 кЭ. С другой стороны,

на ядре иона Fe определяется следующим выраже-

СТП, соответствующие максимумам линий A и B,

нием [25, 26]:

различаются на 78 кЭ. Данную разницу можно объ-

h_hf,α = gµ_BA_αS,

(1)

яснить изменением у ионов Fe²⁺ суммарной констан-

ты спин-дипольного и спин-орбитального взаимодей-

где gµ_BS - среднее значение магнитного момента;

ствия. В предположении неизменности константы

S - электронный спин; g - g-фактор для Fe; A_α - ани-

H_cp = -125 кЭ/µ_B при переходе от Fe³⁺ к Fe²⁺ на-

зотропная константа сверхтонкого взаимодействия

ходим, что в Fe²⁺ сумма H_sd,α +H_so,α = 7 кЭ/µ_B, т.е.

(СТВ), которая включает в себя несколько вкладов:

уменьшается в 2 раза.

A_α = H_c + H_cp + H_sd,α + H_so,α,

(2)

II. Кроме вышеприведенного случая I можно объ-

яснить положение линии B в спектре ЯМР⁵⁷Fe нену-

где H_c - константа фермиевского контактного вза-

левой заселенностью 4s-оболочки ионов Fe³⁺, т.е. ре-

имодействия ядра с неспаренными электронами s-

ализацией в них валентной конфигурации 4s^δ3d^5-δ.

оболочки, H_cp - константа сверхтонкого взаимодей-

Подобное может иметь место при небольшом подме-

ствия (СТВ) поляризации остова, H_sd,α и H_so,α - кон-

шивании состояний 3d к 4s, т.е. при наличии сла-

станты спин-дипольного и спин-орбитального взаи-

бой sd-гибридизации. В этом случае отрицательное

модействий, соответственно. Мы пренебрегли в вы-

сверхтонкое поле поляризации остова, создаваемое

ражении (2) вкладами так называемого наведенно-

на ядре пятью неспаренными 3d-электронами, может

го СТВ и диполь-дипольного взаимодействия с маг-

частично компенсироваться положительным полем

нитными моментами соседних атомов железа. Пер-

от неспаренного 4s-электрона. Сверхтонкое поле, со-

вый вклад обычно пренебрежимо мал в соединени-

здаваемое на ядре одним 4s-электроном, составляет

ях с ионной связью, в которых электронные орби-

2000 кЭ [27]. Тогда для объяснения природы и по-

тали соседних ионов практически не перекрывают-

ложения линии B в спектре ЯМР⁵⁷Fe необходимо

ся, а второй вклад мал из-за большого расстояния

предположить, что заселенность 4s-оболочки ионов

между соседними ионами железа. Поскольку в ва-

железа в части FeO₆ октаэдров равна δ = 0.04.

лентной оболочке иона железа Fe³⁺, имеющей кон-

III. Третья возможность наблюдения дополни-

фигурацию 4s⁰3d⁵, отсутствуют s-электроны, вклад

тельной линии B в ортоферрите YFeO₃ - это по-

H_c = 0, и в выражении (2) остаются только три сла-

явление в нем ионов Fe⁴⁺ с конфигурацией валент-

гаемых. Известно, что константа сверхтонкого взаи-

ной оболочки 4s⁰3d⁴. Наличие железа в состоянии

модействия поляризации остова для 3d электронов

Fe⁴⁺ наблюдалось в ортоферритах и ранее (см. ра-

H_cp = -125 кЭ/µ_B [25]. Отрицательный знак кон-

боты [18,22]). Их появление связывали с наличием

станты H_cp означает, что магнитное поле, создава-

избыточного кислорода в образцах. Для данной си-

емое собственными неспаренными 3d электронами

туации будут справедливы все рассуждения о приро-

на ядре, ориентировано противоположно направле-

де и положении линии B, которые были приведены

нию спина иона [25, 27]. Для определения суммар-

для случая I.

Письма в ЖЭТФ том 114 вып. 1 - 2

2021

В.В.Оглобличев, В.И.Изюров, Ю.В.Пискунов и др.

Какая из трех возможностей реализуется в плен-

симметричную линию, которую мы будем называть

ках YFeO₃? Случай I возможен при недостатке кис-

линией C. Подобную линию уже наблюдали в более

лорода в кристаллической структуре, т.е. при нали-

ранних работах [19, 29], она соответствует сигналу от

чии вакансий по кислороду. Из условия нейтрально-

ядер железа, находящихся внутри антиферромагнит-

сти соединения и в предположении примерно рав-

ного (АФ) домена.

ного количества в исследуемом ортоферрите ионов

Fe³⁺ и Fe²⁺ (интенсивности линий A и B примерно

равны) легко оценить степень нестехиометрии соеди-

нения по кислороду. В случае реализации условия I

состав пленки должен иметь следующую формулу:

Y³⁺Fe^3+0.5Fe^2+0.5O^2-2.75. В пользу варианта I говорят на-

ши ЯМР эксперименты, выполненные на пленках,

термообработанных в атмосферах кислорода и воз-

духа (рис. 2). Линии A и B для пленки, термообра-

ботанной на воздухе, шире соответствующих линий

для пленки, термообработанной в атмосфере кисло-

рода. Кроме того, отношения интегральных интен-

сивностей линий A и B для пленок, термообработан-

ных в разных атмосферах, существенно отличаются:

(Int_A/Int_B)_oxygen ≈ 1.1, (Int_A/Int_B)_air = 0.8. Исхо-

дя из того, что ширина линий ЯМР отражает сте-

Рис. 3. (Цветной онлайн) Спектр ЯМР⁵⁷Fe в нулевом

пень дефектности кристаллической решетки, а отно-

внешнем магнитном поле в монокристалле YFeO3. Сиг-

шение (Int_A/Int_B) характеризует соотношение в об-

нал ЯМР от ядер⁵⁷Fe, находящихся внутри антифер-

разце ионов Fe³⁺ и Fe²⁺, можно утверждать: при тер-

ромагнитных доменов

мообработке в кислороде часть позиций железа Fe²⁺

окисляется до состояния Fe³⁺ (4s⁰3d⁵), что и должно

При записи линии C наблюдался гораздо более

наблюдаться при уменьшении кислородных вакан-

слабый эффект усиления. Мощность импульсов в им-

сий во время термообработки в кислороде. Возмож-

пульсной последовательности, формирующей спино-

ное наличие вакансий по кислороду в пленках YFeO₃

вое эхо, при записи линии C на 43 дБ превышала

также показано в работе [28]. В этой работе [28] ме-

мощность импульсов при детектировании линий A и

тодом рентгеновской фотоэлектронной спектроско-

B. Слабость эффектов усиления указывает на боль-

пии было доказано, что при определенных давлени-

шую “жесткость” АФ связей магнитных моментов

ях кислорода при синтезе пленок YFeO₃ содержание

железа внутри домена по сравнению со связями в до-

кислорода уменьшается.

менной стенке. Кроме того, времена релаксации T₁

Что касается варианта II, то здесь представляется

и T₂ для монокристаллических объемных образцов

довольно проблематичным объяснить, почему в сте-

YFeO₃ различаются более чем на порядок величины.

хиометрических образцах YFeO₃ в половине FeO₆-

Это не удивительно, поскольку при ширине линии

октадров имеет место sd-гибридизация, а в другой

ЯМР Δν ≈ 40 кГц основной вклад в спин-спиновую

половине - нет. Случай же III не согласуется с экспе-

релаксацию вносят как прямое диполь-дипольное,

риментами на пленках, термообработанных в разных

так и косвенное сул-накамуровское ядерно-ядерные

атмосферах. При термообработке в кислороде отно-

взаимодействия. Отметим также, что в монокристал-

сительная интенсивность линии B должна расти, а

ле сигналов от доменных границ в частотных диапа-

она, наоборот, уменьшается.

зонах A и B мы не обнаружили, а в пленках YFeO₃

Выше были рассмотрены спектры ЯМР⁵⁷Fe в

линии C не наблюдали. Последнее возможно связано

доменных стенках пленки YFeO₃. Для наблюдения

с тем, что пленка сформирована из кристаллических

сигнала ЯМР от ядер, расположенных внутри до-

наноблоков, повернутых друг относительно друга во-

менов, мы выполнили ЯМР-измерения на монокри-

круг оси c на 90^◦ [6].

сталлическом образце YFeO₃ с природным содержа-

Таким образом, данное исследование показало,

нием изотопа⁵⁷Fe (2.1 %). На рисунке 3 представлен

что ЯМР является сравнительно простым методом

спектр ЯМР⁵⁷Fe в монокристалле YFeO₃ в нуле-

определения качества приготовленной пленки орто-

вом внешнем магнитном поле при T = 4.2 К. Спектр

феррита. В процессе исследования было выяснено,

представляет собой одиночную узкую (Δν ≈ 40 кГц)

что пленки перовскита YFeO₃ (а возможно, и других

Письма в ЖЭТФ том 114 вып. 1 - 2

2021

Неоднородное магнитное состояние тонких пленок YFeO₃ по данным ЯМР спектроскопии

редкоземельных ортоферритов), приготовленные ме-

J. Scola, P. Boullay, W. Noun, E. Popova, Y. Dumont,

тодом магнетронного напыления, получаются суще-

A. Fouchet, and N. Keller, J. Appl. Phys. 110, 043928

ственно нестехиометричными по кислороду. И тре-

(2011).

буется их последующая обработка (например, от-

N. O. Khalifa, H. M. Widatallah, A. M. Gismelseed,

жиг в атмосфере кислорода) для достижения стехио-

F. N. Al-Mabsali, R. G. S. Sofin, and M. Pekala,

метрии. В дальнейшем предполагается приготовле-

Hyperfine Interactions 237, 46 (2016).

ние пленок YFeO₃, стехиометричных по кислороду,

M. Shang, C. Zhang, T. Zhang, L. Yuan, L. Ge,

с лучшим структурным качеством, и их исследова-

H. Yuana, and S. Feng, Appl. Phys. Lett. 102, 062903

ние методом ЯМР.

(2013).

Заключение. В работе представлены результа-

Z. X. Cheng, H. Shen, J. Y. Xu, P. Liu, S. J. Zhang,

ты исследования методами ЯМР⁵⁷Fe пленок ор-

J. L. Wang, X. L. Wang, and S. X. Dou, J. Appl. Phys.

тоферритов YFeO₃, термообработанных при 800^◦С

111(3), 034103 (2012).

в течении 3-х ч в атмосферах кислорода и возду-

10.

L. Duan, G.-J. Jiang, W. Peng, M. Cheng, and X.-

ха. Определены параметры релаксации ядерных мо-

J. Wang, Rengong Jingti Xuebao/Journal of Synthetic

Crystals 44(8), 2144 (2015).

ментов, которые свидетельствуют о существенной

неоднородности распределения локальных магнит-

11.

L. J. Downie, R. J. Goff, W. Kockelmann, S. D. Forder,

ных полей в пленках YFeO₃ на масштабах межатом-

J. E. Parker, F. D. Morrison, and P. Lightfoot, J. Solid

State Chem. 190, 52 (2012).

ного расстояния. В пользу данного факта говорят

также форма и ширина линий ЯМР спектра⁵⁷Fe.

12.

A. Sklyarova, V. I. Popkov, I. V. Pleshakov,

Подобные сильные искажения наблюдали в работе

V. V. Matveev, H.

Štěpanková, and V. Chlan,

Applied Magnetic Resonance 51, 1701 (2020).

[6] методами просвечивающей электронной микро-

скопии. Обнаружено, что в исследованных пленках

13.

A. Yu. Germov, K. N. Mikhalev, Z. N. Volkova,

примерно половина ионов железа находится в со-

A. P. Gerashchenko, E. I. Konstantinova, and

I. A. Leonidov, JETP Lett. 109, 252 (2019).

стоянии Fe³⁺, другая половина в состоянии Fe²⁺.

Предполагается, что это связано с кислородной де-

14.

Štěpanková, P. Novák, J. Englich, J. Kohout,

фицитностью пленок. Для подтверждения данно-

E. G. Caspary, M. Kučera, K. Nitsch, and

го предположения требуются дополнительные ЯМР-

H. de Gronckel, J. Magn. Magn. Mater. 196-197, 412

(1999).

исследования на пленках с различной степенью кис-

15.

O. Gamaliy, Hyperfine interactions in magnetic iron

лородной нестехиометрии. Кроме того, в исследован-

oxides with nonmagnetic substitutions, Abstract of

ных пленках не был обнаружен сигнал от ядер же-

doctoral thesis, Charles University in Prague (2006).

леза, находящихся внутри антиферромагнитного до-

мена. Это может указывать на то, что пленка YFeO₃

16.

http://materials.springer.com/isp/crystallographic/

docs/sd_1412837 .

состоит практически из одних доменных стенок.

17.

J. B. Nelson and D. P. Riley, Proc. Phys. Soc. 57(3), 160

Работа выполнена в рамках государственного за-

(1945).

дания МИНОБРНАУКИ России (шифр “Функция”

Г.р. # АААА-А19-119012990095-0).

18.

A. V. Zalesskii, Sov. Phys.-Uspekhi 28, 638 (1985).

19.

А. М. Балбашов, А.В. Залесский, В. Г. Кривенко,

Е. В. Синицын, Письма в ЖТФ 14(4), 293 (1988).

20.

А. В. Залесский, Письма в ЖЭТФ 12(10), 468 (1970).

1. H. Jani, J.-C. Lin, J. Chen, J. Harrison, F. Maccherozzi,

J. Schad, S. Prakash, C.-B. Eom, A. Ariando,

21.

A. V. Zalesskii, A.N. Lobachev, L. N. Dem’yanets,

T. Venkatesan, and P. G. Radaelli, Nature 590, 74

A. N. Ivashchenko, O. K. Mel’nikov, and T. G. Lebedeva,

(2021).

Sov. Phys. JETP 34(6), 1252 (1972).

22.

S. Nadolski and H. Szymczak, J. Magn. Magn. Mater.

2. В. Г. Барьяхтар, Б. А. Иванов, М. В. Четкин, УФН

21, 167 (1980).

146(3), 417 (1985).

23.

Н. М. Ковтун, Е. Е. Соловьев, А.А. Шемяков,

3. V. I. Popkov and O. V. Almjasheva, Nanosystems:

В. А. Хохлов, Письма в ЖЭТФ 14, 105 (1971).

Physics, Chemistry, Mathematics 5(5), 703 (2014).

24.

C. P. Slichter, Principles of Magnetic Resonance, Harper

4. R. Maiti, S. Basu, and D. Chakravorty, J. Magn. Magn.

& Row, N.Y. (1963).

Mater. 321, 3274 (2009).

25.

A. Freeman and R. Frankel, Hyperfine Interactions,

5. A. V. Racu, D. H. Ursu, O. V. Kuliukova, C. Logofatu,

Academic Press, N.Y.-London (1967).

A. Leca, and M. Miclau, Mater. Lett. 140(1),

107

26.

A. G. Smol’nikov, V.V. Ogloblichev, A. Yu. Germov,

(2015).

K. N. Mikhalev, A. F. Sadykov, Yu.V. Piskunov,

Письма в ЖЭТФ том 114 вып. 1 - 2

2021