МАТЕРИАЛ, СТОЙКИЙ К ПОТОКАМ γ -КВАНТОВ Российский патент 1997 года по МПК C30B29/28 C30B19/04 

Изобретение относится к магнитной микроэлектронике, радиационной физике твердого тела и может быть использовано при конструировании элементов памяти и логики на цилиндрических магнитных доменах (ЦМД), применяющихся в полях γ-излучений.

Цель изобретения повышение стабильности и надежности приборов магнитной микроэлектроники, работающих в полях g-излучений при поглощенных дозах облучения до Dg=(1 2) _п 10• Гр.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве материала для изготовления элементов памяти и логики на ЦМД, работающих в условиях интенсивного облучения ⁶-квантами, используются эпитаксиальные пленки ферритов гранатов (ЭПФГ) (YSmLnCa(ω)(Fe, Ge)₃O₅), (YEnTmCa)₁₂ (Fe, Ge)₃O₅, выращенные методом жидкофазной эпитаксии из стехиометрического раствора расплава на основе PbO-B₁₂O₂ на подложках Ca₃Ga₃O₅ (III).

Известно, что существует 5 типов ЦМД материалов: ортофеppиты, эпитаксиальные пленки гексаферритов, эпитаксиальные пленки феррошпинелей, аморфные металлические пленки и ЭПФГ [1, 2]
В настоящее время для производства ЦМД устройств эффективно могут применяться последние три типа из указанных (пластинки ортоферритов не применяются из-за больших размеров ЦМД в них. Технология получения эпитаксиальных пленок гексаферритов весьма сложная и в настоящее время структуры требуемого качества не получены).

В таблице 1 приведены параметры (поле коллапса Н₁₂ и полупериод доменной структуры (_о), эпитаксиальные пленки феррошпинели MgMnFeOγ толщиной h=2) мкм при различных значениях поглощенной дозы ₄-обучения. Пленка выращивалась методом горизонтальной жидкофазной эпитаксии из раствора-расплава на основе PbO-BgO₂ на подложках из MgO ориентации (100).

Облучение ₃-квантами проводилось на изотопной установке УКП-250000 на основе радионуклида Cow (энергия квантов 1,25 МэВ: мощность дозы облучения 2,5 25 Гр/с) при нормальных атмосферных условиях.

Как видно из таблицы 1, контролируемые параметры сохраняют стабильность до значений дозы поглощенного облучения D⁶⁰=10_п Гр и только дальнейшее проведение этой дозы ведет к изменениям, превышающим ошибки измерений. Так, уже при D⁵=5_п10• Гр ⁵ увеличивается на 7,14% а Нg уменьшается на 11,4%
В таблице 2 приведены значения тех же параметров и Н_о для аморфной металлической пленки GdCoMo при различных дозах _о-облучения. Пленка была получена методом катодного распыления на подложке из сапфира (толщина пленки h= 1,5 мкм). Облучение пленки g-квантами проводилось на этой же установке и при тех же условиях, что и пленки феррошпинели.

Из табл. 2 видно, что поле коллапса Нg и полупериод доменной структуры сохраняют стабильность до значений дозы поглощенного облучения D_о=5 _п 10• Гр. Дальнейшее превышение дозы поглощенных ⁴-квантов ведет к изменениям контролируемых параметров, превышающим ошибки измерений. При Dw=5 _п 10• Гр ⁵ увеличивается на 11,1% а Нg увеличивается на 11,6%
Аналогичные результаты были также получены и при исследовании еще двух _о-облученных образцов феррошпинели MgMnFeOw и двух аморфных пленок GdCoMo, а также двух пленок шпинели (MgMnGrFe₄)O₃ и двух аморфных пленок GdCoCr.

В таблице 3 представлены значения периода доменной структуры ₄ и поля коллапса Нg эпитаксиальной ферритгранатовой пленки (YSmLnCa)_о(Fe Ge)₃O₅ толщиной h= 8,89 мкм, выращенной на подложке Gd₁₂Ga₃O₅ ориентации (III) из стехиометрического раствора расплава на основе PbO-B₁₂O₂ при различных дозах ₃-облучения. Облучение ЭФГП проводилось с использованием той же аппаратуры и при тех же условиях, что и аморфных пленок и пленок феррошпинелей.

Как видно из табл. 3, до поглощенной дозы Dw=10_п Гр измеряемые параметры изменяются в пределах ошибки измерений. Заметные изменения ⁶ и Нg видны только начиная с D_о=3_п10• Гр.

Приведенные в табл. 1 3 результаты позволяют сделать вывод, что радиационная стойкость к D облучению ЭФГП в 20 раз выше радиационной стойкости аморфных пленок и в 10 раз выше радиационной стойкости пленок феррошпинелей.

Таким образом, изобретение позволяет значительно повысить стабильность и надежность приборов магнитной микроэлектроники на ЦМД в полях ⁶-облучений, что достигается применением в качестве рабочего материала ЭФГП (Ca, Ge) системы, стойких до уровня поглощенной дозы g-облучения Dg=(1 - 2)_п10• Гр.

Пример 1. В качестве ЦМД материала использовалась эпитаксиальная ферритгранатовая пленка (YSmLnCa)⁶ (Fe Ge)₃O₅ толщиной h=10 мкм, выращенная из стехиометрического раствора расплава на основе PbO-B₁₂O₂ на подложках Gd₃Ga₃O₅ ориентации (III). Два образца данной ЭФГП облучались на изотопной установке УКП-250000 на основе радионуклида С₁₂ (энергия ⁶⁰-квантов 1,25 МэВ, мощность дозы облучения 2,5 25 Гр/с), а два в радиационном контуре РК-ЛМ на основе жидкометаллического сплава In-Ga-Sn (энергия E=1,15 МэВ, мощность дозы облучения 5w10• 10² Гр/ч). Поля эллиптической неустойчивости H³, коллапса H₂, эффективной анизотропии H_o, полупериода доменной структуры _к измерялись по общепринятым методикам из универсальной магнитооптической установке, смонтированной на базе оптического микроскопа NU-2E для всех образцов были получены одинаковые результаты. В качестве примера на фиг. 1 2 приведены результаты измерений указанных параметров при g-облучении одного из образцов.

Как видно из чертежей стабильность контролируемых параметров наблюдается до значений поглощенной дозы g-квантов Dg=1_п10• Гр.

Пример 2.

В качестве ЦМД материала использовалась эпитаксиальная ферритгранатовая пленка (YEuTmCa)⁶(Fe Ge)₃O₅ толщиной 2 мкм, выращенная из стехиометрического раствора расплава на основе PbO-B₁₂O₂ на подложках Gd₃Ga₃O₅ ориентации (III).

Два образца данной ЭФГП ₁₂-квантами в радиационном контуре РК-ЛМ на основе жидкометаллического сплава In-Ga-Sn. С использованием магнитооптической методики (см. пример 1) контролировались после g-облучения такие параметры ЭФПГ как Hw, _o и Hg. Для одного из образцов результаты измерения представлены в таблице 4.

Как видно из табл. 4, радиационная стойкость и _к-облучению основных параметров ЭФПГ (YEuTmCa)g (Fe Ge)₃O₅ сохраняется до значения поглощенной дозы ₁₂-облучения D_п=2•10⁶ Гр.

Изобретение относится к магнитной микроэлектронике, радиационной физике твердого тела и может быть использовано при конструировании элементов памяти и логики на цилиндрических магнитных доменах (ЦМД), применяющихся в полях g-излучений. Поставленная цель достигается тем, что в качестве материала для изготовления элементов памяти и логики на ЦМД, работающих в условиях интенсивного облучения g-квантами, используются эпитаксиальные пленки ферритов - гранатов (Ca, Ge) - системы, выращенные на подложках Gd₃Ga₅O₁₂ методом жидкофазной эпитаксии из стехиометрического раствора - расплава на основе PbO-B₂O₃. 4 табл., 2 ил.

Применение эпитаксиальных ферритгранатовых пленок (Са, Ge) системы в качестве материала, стойкого к потокам гамма-квантов до поглощенной дозы Д_п (1-2)10⁶ Гр.