Влияние условий синтеза и состава на структурно-фазовые состояния и электрические свойства наногранулированных пленок (FeCoZr)x(ЦТС)100-x (30 ≤ x ≤ 85 % (ат.))

Abstract

Гранулированные пленки, содержащие наночастицы сплава Fe₅₀Co₅₀Zr₁₀ внутри матрицы сегнетоэлектрика Pb_0,81Sr_0,04(Na_0,5Bi_0,5)_0,15(Zr_0,575Ti_0,425)O₃ (ЦТС), характеризуются комплексом функциональных магнитных и электрических характеристик, которые могут эффективно управляться посредством внешнего электрического или магнитного поля. Формирование необходимой гранулированной структуры в случае матрицы ЦТС возможно исключительно при синтезе в кислородсодержащей атмосфере, приводящей к значительному окислению металлических наночастиц. Таким образом, актуальной задачей является изучение степени окисления металлических наночастиц в зависимости от условий синтеза, а также влияния формирующихся фаз на электрические свойства пленок. Методами рентгеноструктурного анализа, спектроскопии EXAFS и измерения электросопротивления четырехзондовым методом изучена взаимосвязь структурно-фазового состояния и электрических характеристик гранулированных пленок (FeCoZr)_x(ЦТС)_100-x (30 ≤ <i>x</i> ≤ 85 % (ат.)), полученных в кислородсодержащей атмосфере при давлении <i>Р</i>_O в диапазоне (2,4-5,0) ⋅ 10^-3 Па.Сравнительный комплексный анализ структурно-фазового состава и локального атомного порядка в пленках (FeCoZr)_x(ЦТС)_100-x впервые показал принципиальное влияние давления кислорода <i>Р</i>_О при синтезе на окисление наночастиц и их фазовый состав. Установлено, что в случае давления кислорода, не превышающего значения <i>Р</i>_О = 3,2 ⋅ 10^-3 Па, с возрастанием <i>x</i> происходит переход от наночастиц сложных оксидов Fe(Co,Zr)O к суперпозиции сложных оксидов и ферромагнитных наночастиц α-FeCo(Zr,O) (или их агломераций). При более высоком давлении кислорода <i>Р</i>_О = 5,0 ⋅ 10^-3 Па наблюдается полное окисление наночастиц с образованием сложного оксида (Fe_xCo_1-x)_1-δO со структурой вюстита.Формирующийся структурно-фазовый состав позволяет объяснить полученные температурные зависимости электросопротивления гранулированных пленок. Эти зависимости характеризуются отрицательным температурным коэффициентом электросопротивления (ТКС) во всем диапазоне составов пленок при высоком давлении кислорода (<i>Р</i>_О = 5,0 ⋅ 10^-3 Па) и переходом к положительному ТКС при более низком давлении кислорода (<i>Р</i>_О = 3,2 ⋅ 10^-3 Па) в атмосфере синтеза и <i>x</i> ≥ 69 % (ат.) в пленках. Переход от отрицательного к положительному