Исследование структурных и магнитных свойств рутила ($\mathrm{TiO}_2$), имплантированного ионами железа с высокими дозами

И. Р. Вахитов^a, В. И. Нуждин^b, Ю. Н. Осин^b, Р. И. Хайбуллин<sup>ba

a</sup> Казанский (Приволжский) федеральный университет
^b Казанский физико-технический институт им. Е. К. Завойского КазНЦ РАН

Аннотация: Монокристаллические (100)- и (001)-пластинки $\mathrm{TiO}_2$ структуры рутила были имплантированы (подвергнуты облучению) ионами железа с энергией 40 кэВ при высокой дозе облучения $1.5\cdot10^{17}$ ион/см$^2$. Структурные и магнитные свойства поверхностного слоя рутила, модифицированного ионным облучением, были изучены методами сканирующей электронной микроскопии и индукционной магнитометрии. В результате высокодозной имплантации исходно прозрачные пластинки $\mathrm{TiO}_2$ приобретают серый оттенок с сильным металлическим блеском, обусловленный формированием наночастиц металлического железа в облученном поверхностном слое рутила. Магнитные измерения показывают, что имплантированные железом образцы являются ферромагнитными при комнатной температуре. Наведенный в диамагнитной матрице рутила ферромагнетизм проявляет как анизотропию формы “легкая” плоскость, характерную для тонких ферромагнитных пленок, так и магнитную кристаллографическую 2- и 4-кратную анизотропию в плоскости (100)- и (001)-пластинок соответственно. Последнее указывает на то, что синтезированные ионной имплантацией наночастицы железа когерентно встроены в тетрагональную кристаллическую структуру рутила.

Ключевые слова: ионная имплантация, ферромагнетизм, магнитная анизотропия.

УДК: 535.39

Поступила в редакцию: 30.06.2010