Исследование поверхностных слоев титаната бария ($\mathrm{BaTiO}_3$), имплантированного ионами кобальта

Н. И. Халитов^a, Ю. И. Гатиятова^b, В. Ф. Валеев^b, Р. И. Хайбуллин^ba, С. Казан^c, А. Г. Сале^c, Ф. Микаилзаде<sup>c

a</sup> Казанский (Приволжский) федеральный университет
^b Казанский физико-технический институт им. Е. К. Завойского КазНЦ РАН
^c Отделение физики Технологического института Гебзе, Турция

Аннотация: Монокристаллические пластинки $\mathrm{BaTiO}_3$ были имплантированы быстрыми ионами $\mathrm{Co}^+$ с высокими дозами с целью формирования мультиферроика. Элементный состав, морфология поверхности, оптические и магнитные свойства имплантированных пластинок $\mathrm{BaTiO}_3$ исследовались методами сканирующей электронной микроскопии, оптической спектроскопии и индукционной магнитометрии. После имплантации исходно прозрачные пластинки титаната бария приобретают сероватый оттенок, что связано с радиационным повреждением их кристаллической структуры, и характерный металлический блеск, обусловленный преципитацией имплантированной примеси в форме наноразмерных частиц металлического кобальта. С ростом дозы имплантации пластинки $\mathrm{BaTiO}_3$ проявляют последовательно суперпарамагнитный и ферромагнитный отклики при комнатной температуре с магнитной анизотропией, характерной для тонкой магнитной пленки. Последующий термический отжиг в атмосфере воздуха ведет к восстановлению кристаллической структуры, подавляет ферромагнетизм и окрашивает исследуемые образцы в желтоватые тона. После отжига при температуре выше $450^\circ$ C на поверхности пластинок $\mathrm{BaTiO}_3$ наблюдается формирование развитого рельефа в виде возвышенностей и углублений нанометрических размеров, что обусловливает значительное снижение отражательной способности образцов в ультрафиолетовой области спектра.

Ключевые слова: мультиферроики, ионная имплантация, сегнетоэлектрики, магнитные наночастицы, магнитоэлектрический эффект.

УДК: 535.39

Поступила в редакцию: 30.06.2010