Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Segregation effect and XPS valence band studies in hydrogen storage nanocomposities

Smardz K., Smardz L., Nowak M., Jurczyk M.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 1

67-70

EN

XPS measurements for the nanocomposites showed generally broadening of the valence bands compared to those measured for nanocrystalline alloy samples with similar compositions. The broadening of the valence bands gradually disappear after successive UHV annealing at 738 K for 1 h. The above behaviour could be explained mainly by a non-uniform distribution of atoms in the nanocomposites samples. XPS studies also showed that the surface segregation of Mg atoms in the Mg2Cu (Mg2Ni)-type nanocomposites are greater compared to that observed in nanocrystalline Mg2Cu (Mg2Ni) thin films. Surface segregation effect and valence band broadening observed in the measured nanocomposites could significantly influence their hydrogenation properties.

PL

Pomiary XPS nanokompozytow generalnie wskazują na poszerzenie ich pasma walencyjnego w porównaniu z pasmem zmierzonym dla stopów nanokrystalicznych o podobnym składzie. Sukcesywne wygrzewanie nanokompozytów w warunkach ultra wysokiej prożni UHV (ultra high vacuum) w 738 K przez 1 godzinę powoduje stopniowy spadek poszerzenia ich pasm walencyjnych. Można to wytłumaczyć niejednorodnym rozkładem atomów w nanokompozytach. Badania XPS również wykazały, że segregacja powierzchniowa atomów Mg w nanokompozytach typu Mg2Cu (Mg2Ni) jest większa niż w cienkich warstwach nanokrystalicznych Mg2Cu (Mg2Ni). Efekt segregacji powierzchniowej i poszerzenie pasma walencyjnego nanokompozytów mogą istotnie wpłynąć na ich własności wodorowania.

2

Surface segregation effect in nanocrystalline Mg-Ni alloys and composites

Smardz K., Smardz L., Okońska I., Jurczyk M.

Materials Science Poland

|

2007

|

Vol. 25, No. 2

423--428

EN

X-ray photoelectron spectroscopy studies showed that the surface segregation of Mg atoms and width of the valence band in the nanocrystalline Mg2Ni alloy are greater compared to those observed in polycrystalline Mg2Ni thin films. Especially, a strong surface segregation of Mg atoms was observed for the Mg2Ni/Pd composites. In this case, Mg atoms strongly segregate to the surface and form an Mg-based oxide layer under atmospheric conditions. The lower lying Ni and Pd atoms form a metallic subsurface layer and could be responsible for the observed, relatively high hydrogenation rate. Furthermore, the valence band broadening observed in the nanocrystalline Mg2Ni alloys and Mg2Ni/Pd composites could also significantly influence their hydrogenation properties.

3

Magnetic domains studies in strongly and weakly exchange coupled Co/NiO bilayers

Smardz L., Niedoba H., Smardz K.

Materials Science Poland

|

2007

|

Vol. 25, No. 2

441--446

EN

Results of the Auger electron spectroscopy measurements with depth profiling showed that at the Co-NiO interface only oxygen is present, making it very likely that only NiO is formed and no other nickel or cobalt compounds, which grow apparently with smaller probability. It has been also found that the average exchange coupling energy for the Co-NiO interface strongly depends on the preparation conditions. For the Co layers with strong interface exchange coupling, we have observed large uniform domains and 180° walls. On the other hand, the Co layers with the weak interface coupling showed large domains with a strong ripple structure and non-uniform 180° walls.

4

Week interlayer exchange coupling in Fe-Zr and Fe-Ti layered structures

Smardz L., Smardz K.

Materials Science Poland

|

2006

|

Vol. 24, No. 3

821--826

EN

20nm-Fe/dZr-Zr/20nm-Fe and 20nm-Fe/dTi-Ti/20nm-Fe trilayers with wedged Zr and Ti sublayers were prepared at room temperature using UHV (5 × 10-10 mbar) RF/DC magnetron sputtering. Results showed that the Fe sublayers are ferromagnetically coupled up to Zr and Ti spacer thickness of about 1.5 and 2 nm, respectively. Furthermore, a weak antiferromagnetic (ferromagnetic) coupling of the Fe sublayers was observed for a Zr (Ti) thickness range between 1.5 and 3 nm (2 and 3.4 nm). The Fe sublayers are very weakly exchange coupled or decoupled for dZr > 3 nm and dTi > 3.4 nm. The small decoupling Ti and Zr thickness could be explained by spontaneous formation of a quasi-amorphous structure of the paramagnetic spacer during the deposition process.

5

Structure and electronic properties of Fe-Ti thin films

Smardz K., Smardz L.

Materials Science Poland

|

2006

|

Vol. 24, No. 3

827--831

EN

Fe/Ti multilayers (MLs) prepared onto glass substrates using UHV RF/DC magnetron sputtering. Results showed a significant drop of the coercivity measured for the Fe/Ti MLs with decrease in Fe layer thickness - typically from Hc ~ 2.2 kA/m to Hc ~ 0.2 kA/m - observed at a critical Fe thickness dcrit ~ 2.3 nm. Structural studies showed that the deposition of the 0.18 nm - Fe / 0.22 nm - Ti ML at 285 K leads to the formation of an uniform amorphous Fe-Ti alloy thin film due to a strong interdiffusion during the growth process. On the other hand, in-situ annealing of this ML at 750 K for 2 h resulted in the creation of a nanocrystalline phase. Furthermore, in-situ XPS studies showed that the valence band of the nanocrystalline Fe-Ti alloy film is broader compared to that measured for the amorphous phase with the same average composition.

6

Preparation and in-situ surface characterisation of polycrystalline and nanocrystalline LaNi5 thin films

Smardz K., Smardz L., Jurczyk M.

Inżynieria Materiałowa

|

2004

|

R. XXV, nr 3

238-241

EN

LaNi5 alloy thin films were prepared onto glass substrates in the temperature range 285 - 700 K using computer-controlled ultra high vacuum (UHV) magnetron co-sputtering. Ni and La targets were sputtered using DC and RF modes, respectively. The chemical composition and the cleanness of all layers was checked in-situ, immediately after deposition, transferring the samples to an UHV (4 x 10^-11 mbar) analysis chamber equipped with XPS and AES. Structural studies showed that the LaNi5 thin films deposited at 295 K are nanocrystalline with average grain size D ~ 15 nm. Thin films deposited at about 700K are polycrystalline with D ~ 200 nm. The different microstructure observed in polycrystalline and nanocrystalline LaNi5 - type alloys prepared as a bulk material or thin film leads to significant modifications of their electronic structure. Such a modification of the valence band of the nanocrystalline LaNi5 - type alloy compared to that of polycrystalline sample could significantly influence on its hydrogenation properties. The segregation effect of the lanthanum atoms to the surface is weaker in the nanocrystalline LaNi5 thin film compared to that observed for the polycrystalline bulk material.

PL

Cienkie warstwy stopowe LaNi5 zostały naniesione na podłoża szklane w zakresie temperatur 285 - 700 K korzystając ze sterowanego komputerowo rozpylania magnetronowego UHV. Tarcza Ni była rozpylana w modzie stałoprądowym a tarcza La w zmiennoprądowym. Skład chemiczny i czystość wszystkich warstw badano in-situ, niezwłocznie po naniesieniu, transferując próbki do komory analitycznej UHV (4 x 10^-11 mbar) wyposażonej w XPS i AES. Badania strukturalne pokazały, że cienkie warstwy LaNi5 nanoszone w 295 K rosną w fazie nanokrystalicznej o średnim rozmiarze ziarna D ~ 15 nm. Cienkie warstwy nanoszone w 700 K rosną w fazie polikrystalicznej (D~ 200 nm). Różna mikrostruktura obserwowana w poli- i nanokrystalicznych stopach typu LaNi5 prowadzi do znacznej modyfikacji ich struktury elektronowej. Modyfikacja pasma walencyjnego nanokrystalicznego stopu typu LaNi5 w porównaniu ze stopem polikrystalicznym mogłaby istotnie wpłynąć na jego własności wodorowania. Efekt segregacji atomów lantanu na powierzchni cienkiej warstwy nanokrystalicznej LaNi5 jest słabszy w porównaniu do efektu obserwowanego w litym materiale polikrystalicznym.

7

Electronic properties of in-situ prepared nanocrystalline TM1-Ti (TM1 = Fe, Co, Ni) thin films

Smardz K., Smardz L.

Inżynieria Materiałowa

|

2004

|

R. XXV, nr 3

234-237

EN

Equiatomic TM1-Ti (TM1 = Fe, Co, Ni) thin alloy films and TM1/Ti multilayers (MLs) were prepared onto SiO2(101)/Si(111) substrates using UHV RF/DC magnetron sputtering. The chemical composition and the cleanness of all samples was checked in-situ, immediately after deposition, transferring the samples to an UHV (4 x 10^-11 mbar) analysis chamber equipped with XPS and AES. Results showed that the TM1 sublayers grow in the soft magnetic nanocrystalline phase for a thickness lower than the critical one (2.3, 3.0, and 4.0 nm for Fe, Co, and Ni sublayers, respectively). In that case, the average TM1 grain size is significantly smaller than the magnetic exchange length for the TM1 layer (L(ex)). For a thickness greater than the d(crit), the TM1 sublayers undergo a structural transition to the polycrystalline phase with average grains size D > L(ex). Structural studies revealed also the formation of the nanocrystalline TM1-Ti alloy film during the deposition process at a substrate temperature of 293 K. The average TM1Ti crystallites size in direction perpendicular to the substrates determined from the Scherrer equation was about 15 nm. In-situ XPS studies showed that the valence bands of nanocrystalline TM1-Ti alloy films are significantly broader compared to that measured for the polycrystalline bulk alloys.

PL

Cienkie warstwy stopowe TM1-Ti (TM1 = Fe, Co, Ni) i wielokrotne TM1/Ti zostały naniesione na podłoża SiO2(101)/Si(111) metodą rozpylania magnetronowego UHV RF/DC. Skład chemiczny i czystość wszystkich warstw badano in-situ, niezwłocznie po naniesieniu, transferując próbki do komory analitycznej UHV (4 x 10^-11 mbar) wyposażonej w XPS i AES. Rezultaty pokazały, że subwarstwy TM1 rosną w miękkiej magnetycznie fazie nanokrystalicznej poniżej grubości krytycznej wynoszącej 2.3, 3.0, 4.0 nm odpowiednio dla subwarstw Fe, Co, Ni. W tym przypadku, średni rozmiar ziarna TM1 jest znacznie mniejszy od magnetycznej długości wymiany (L(ex)). Dla grubości większych od d(crit), subwarstwa TM1 rośnie w polikrystalicznej o średnim rozmiarze ziarna D > L(ex). Badania strukturalne potwierdziły również tworzenie się nanokrystalicznej warstwy stopowej TM1-Ti podczas procesu nanoszenia w temperaturze 293 K. Średni rozmiar krystalitów TM1-Ti w kierunku prostopadłym do podłoża, określony z równania Scherrera, wynosił około 15 nm. Badania in-situ XPS pokazały, że pasma walencyjne nanokrystalicznych warstw stopowych TM1-Ti są znacznie szersze w porównaniu z pasmami walencyjnymi litych stopów polikrystalicznych.

8

Nowe struktury warstwowe wykazujące efekt gigantycznego magnetooporu.

Stobiecki F., Luciński T., Dubowik J., Szymański B., Urbaniak M., Smardz L., Schmidt M., Aleksiejew J.

Archiwum Nauki o Materiałach

|

2003

|

T. 24, nr 4

285-295

PL

Przedstawiono fenomenologiczny opis efektu gigantycznego magnetooporu (GMR) w nanostrukturach warstwowych (grubości poszczególnych warstw układu warstwowego nie przekraczają 10 nm). Wykorzystując rezultaty wcześniejszych badań, dotyczących własności magnetycznych cienkich warstw, zaproponowano zastosowanie nowych materiałów w strukturach typu zawór spinowy. Zaprezentowano wyniki pomiarów magnetooporu dla struktur typu F1/NF/F2 (F1, F2 warstwy ferromagnetyczne o różnych polach koercji, NF metal nieferromagnetyczny). Wykazano, że w takich strukturach mogą znaleźć zastosowanie warstwy Ti/Co i NiO/Co jako materiały o odpowiednio małym i dużym polu koercji. Zademonstrowano również możliwość wykorzystania wielokrotnych warstw Fe/Si, wykazujących silne antyferromagnetyczne sprzężenie wymienne, jako sztucznego antyferromagnetyka w GMR-owskich strukturach warstwowych typu zawór spinowy. Wykonano układy warstwowe wykazujące w kolejnych subwarstwach ferromagnetycznych naprzemian anizotropię typu łatwa płaszczyzna i łatwa oś prostopadła do płaszczyzny warstwy. Pokazano, że w tym nowym rodzaju struktur warstwowych możliwe jest uzyskanie liniowej zależności oporu elektrycznego w funkcji pola magnetycznego.

EN

The phenomenological description of the giant magnetoresistance (GMR) effect in thin film nanostructures (thicknesses of individual layers are smaller than 10 nm) are presented. Basing on previously determined magnetic properties of thin films, new spin valve structures are proposed. The results of magnetoresistance measurements of F1/NF/F2 (F1, F2 and NF are ferromagnetic layers with different coercivity fields, and nonferromagnetic layers, respectively) structures are presented. It is demonstrated that in such structures Ti/Co and NiO/Co layers can be applied as the soft and hard magnetic layers respectively. The application of Fe/Si multilayers with strong antiferromagnetic coupling as artificial antiferromagnet in GMR structures is also documented. The layered structures with alternating in-plane and perpendicular anisotropy of ferromagnetic layers are proposed for magnetoresistive sensors with a linear dependence of electrical resistance versus magnetic field.

9

Preparation and characterisation of polycrystalline, nanocrystalline and amorphous Co-Ti thin films.

Smardz K., Smardz L.

Inżynieria Materiałowa

|

2001

|

R. XXII, nr 5

850-853

EN

Co/Ti multilayers with wedge-shaped Co or Ti sublayers were prepared using UHV (5x10 to the -10 mbar) DC/RF magnetron sputtering. The planar growth of the Co and Ti layers was confirmed in-situ by X-ray photoelectron spectroscopy. Cobalt sublayers grow on sufficiently thick titanium sublayers in the soft magnetic nanocrystalline phase up to a critical thickness dcrit~3.0 nm. For a thickness greater than dcrit, the Co sublayers undergo a structural transition to the polycrystalline phase with much higher coercivity. Furthermore, we have prepared amorphous and polycrystalline Co-Ti alloy films by in-situ annealing of the nanocrystalline Co/Ti multilayers.

PL

Warstwy wielokrotne Co/Ti, z subwarstwami Co i Ti w kształcie klina, otrzymano metodą rozpylania magnetronowego UHV (5x10 do -10 potęgi mbar) DC/RF. Wzrost planarny warstw Co i Ti został potwierdzony in-situ przy użyciu rentgenowskiej spektroskopii fotoelektronów. Subwarstwy Co rosną na dostatecznie grubej subwarstwie tytanu w miękkiej magnetycznie fazie nanokrystalicznej do grubości krytycznej dcrit~3.0 nm. Dla grubości większych niż dcrit, subwarstwy Co rosną w fazie polikrystalicznej o znacznie większej koercji. Ponadto, otrzymaliśmy amorficzne i polikrystaliczne warstwy stopowe Co-Ti poprzez wygrzewanie in-situ warstw wielokrotnych Co/Ti.

10

Comparative studies of surface composition in polycrystalline and nanocrystalline LaNi4.2Al0.8 alloys.

Smardz L., Jurczyk M., Smardz K., Nowak M.

Inżynieria Materiałowa

|

2001

|

R. XXII, nr 5

854-856

EN

The surface chemical compositions of nanocrystalline LaNi4.2Al0.8 alloys was studied by Auger electron spectroscopy and compared to that of a polycrystalline sample. Results showed that the surface segregation of La atoms in the mechanically alloyed nanocrystalline LaNi4.2Al0.8 alloy is stronger compared to that of polycrystalline powders from arc-melted ingots. On the other hand, the level of oxygen impurities trapped in the mechanically alloyed powder during the processing is practically the same as in the arc-melted ingots. Small amounts of Fe impurities, which strongly segregate to the surface, could be responsible for the observed a little lower hydrogen storage capacity of the MA nanocrystalline LaNi4.2Al0.8 alloy compared to that of polycrystalline samples.

11

Słabe międzywarstwowe sprzężenie wymienne poprzez quasi-amorficzną przekładkę Ti-Co

Smardz L., Smardz K.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2001

|

Vol. 42, nr 3

34-35

PL

Warstwy wielokrotne Co/Ti otrzymano metodą ultra wysoko-próżniowego (5 x 10-10 mbar) rozpylania katodowego DC/RF. Planarny wzrost subwarstw Co i Ti został potwierdzony in-situ metodą rentgenowskiej spektroskopii fotoelektronów. Subwarstwy Co rosły na Ti w miękkiej magnetycznie fazie nanokrystalicznej (średni rozmiar ziarna D << 10 nm) do grubości krytycznej dcrit ~ 3 nm. Dla grubości większych niż dcrit, subwarstwy Co rosły w fazie polikrystalicznej ze średnim rozmiarem ziarna D > 10 nm. Badania pętli histerezy w płaszczyźnie warstw wykazały, że subwarstwy Co są bardzo słabo sprzężone lub rozprzężone dla grubości dTi > 2.7 nm. Szybki zanik sprzężenia wraz ze wzrostem grubości subwarstwy Ti związany jest z silnym jego tłumieniem, wynikającym z quasi-amorficznej struktury przekładki niemagnetycznej Ti-Co, która tworzy się na interfejsach w czasie procesu nanoszenia. Ponadto, nanokrystaliczne subwarstwy Co o grubości 2.2 nm wykazywały słabe 90° sprzężenie wymienne w pobliżu strefy przejściowej od sprzężenia typu ferromagnetycznego do słabego antyferromagnetycznego.

EN

Co/Ti multilayers were prepared using ultra high vacuum (5 x 10 -10 mbar) DC/RF magnetron sputtering. The planar growth of the Co and Ti sublayers was confirmed in-situ by X-ray photoelectron spectroscopy. Cobalt sublayers grow in the soft magnetic nanocrystalline phase (with average grains size D << 10 nm) up to a critical thickness dcrit ~ 3 nm. For a thickness greater than dcrip the Co sublayers undergo a structural transition to the polycrystalline phase with D > 10 nm. In-plane hysteresis loop measurements show that the Co sublayers are very weakly exchange coupled or decoupled for dTi > 2.7 nm. The rapid decrease of the interlayer exchange coupling with increasing of the Ti sublayer thickness could be explained by its strong damping due to formation (during the deposition process) of a nonmagnetic quasi-amorphous Co-Ti alloy layer at the interfaces. The nanocrystalline Co sublayers with dCo = 2.2 nm showed a weak 90° coupling near the transition zone (dTi ~2nm) from ferromagnetic to weak antiferromagnetic coupling.