Аннотация результатов, полученных в 2014 году
Вслед за значительными успехами металлической спинтроники, значительные усилия направлены на менее развитую полупроводниковую спинтронику, в частности с целью получения триодных элементов спинтроники, например, спиновых транзисторов. Одним из наиболее важных условий для такой технологии является эффективная инжекция спин-поляризованных носителей в немагнитный полупроводник, предпочтительно технологического значения, такой как Si – рабочий материал современной электроники. Ферромагнитный полупроводник EuO считается лучшим кандидатом для интегрирования с Si. Благодаря выдающимся магнитным и транспортным свойствам EuO привлекает значительное внимание, как материал для полупроводниковой спинтроники, особенно в контакте с Si. Его замечательные свойства – переход металл-изолятор, сопровождающийся изменениями в сопротивлении на 13-15 порядков, эффект колоссального магнитосопротивления около 6 порядков в умеренных магнитных полях 2 Т, исключительно сильные магнито-оптические эффекты, высокая чувствительность транспортных и магнитных свойств к легированию – позволяют надеяться на уникальные функциональные свойства спин-селективных омических приборов на основе EuO/Si. Несмотря на исключительный потенциал для спинтроники, эпитаксиальный рост стехиометрических пленок EuO непосредственно на кремнии до сих пор не был достигнут. Продолжающиеся попытки получения гетероструктур EuO/Si наталкиваются на образование значительных количеств побочных фаз вблизи интерфейса. Эти фазы не только вредны для роста пленок EuOони также препятствуют спиновой инжекции. Таким образом, для создания функциональных структур, в которых потенциал кремния и EuO полностью реализован, необходимо добиться прямого эпитаксиального роста с омическим контактом между EuO и Si. Первый год проекта посвящен эпитаксиальному росту гетероструктур EuO/Si и их базовой характеризации. Прямой способ интегрирования EuO с Si состоит в использовании буферного слоя SrO. Росту SrO на Si предшествует пассивация поверхности Si стронцием – покрытие в полмонослоя стехиометрии SrSi2. SrO и затем EuO выращиваются в дистилляционном режиме, основанном на превышающем стехиометрию потоке металла. Такой подход не работает для выращивания EuO непосредственно на Si. Поэтому, мы предложили использовать поверхностные силициды с большим содержанием металла для лучшей защиты поверхности Si. Наши эксперименты показывают, что Eu образует стабильный поверхностный силицид с реконструкцией (1х5), приводящий в итоге к росту EuO непосредственно на Si. Такой подход может стать универсальным для роста функциональных оксидов. Для роста тонких пленок EuO мы разработали двухстадийную схему. Первая стадия – низкотемпературный рост в режиме с небольшим избытком атомов Eu для избежания образования SiO2 и объемного EuSi2. Мы обнаружили, что 10 монослоев EuO достаточно для предотвращения образования посторонних фаз. Начальная стадия эпитаксиального роста проходит в режиме Странски-Крастанова с толщиной смачивающего слоя близкой к монослою. Параметр решетки меняется от кремниевого значения к значению, характерному для объемного EuO. Наибольшая решеточная релаксация происходит на первых 4 монослоях, 10 монослоев гарантируют полную решеточную релаксацию. На картинах RHEED не наблюдаются признаки трехмерного роста. Выращенная пленка стабильна по меньшей мере до 510 С, и может быть отожжена при этой температуре для улучшения кристаллического совершенства. Вторая стадия состоит в росте при более высокой температуре, где он контролируется дистилляцией Eu. Рост сопровождается отжигом при 530 С. Типичная картина RHEED состоит из протяженных рефлексов, свидетельствующих о гладкости поверхности. Наблюдение четких линий Кикучи также говорит о совершенстве кристалла. Методика дает стабильные воспроизводимые результаты. EuO высоко реакционноспособен и требует защиты от воздуха. Наши эксперименты показывают, что стандартный кэпинг Al или SiOx обеспечивает достаточную защиту. Мы предлагаем более чистый способ защиты на основе контролируемого окисления поверхности EuO с образованием инертного Eu2O3. Толщина защитного слоя оценивается в 2-3 нм. Качество пленок контролировалось рядом методов. Так, измерения методом ХRD демонстрируют пики от рефлексов (002), (004) и (006) без следов побочных фаз. Параметр решетки согласуется с объемным EuO. Полное совпадение пиков EuO и Si на phi-скане рефлекса (202) показывает, что вертикальные грани обеих систем параллельны. Как следствие, выращенные пленки эпитаксиальны. Развитые толщинные осцилляции наблюдаются для всех рефлексов EuO, что указывает на резкие границы пленки. Стехиометрия пленок EuO контролировалась методом резерфордовского обратного рассеяния (RBS). Рассчитанные толщины пленок превосходно согласуются со значениями, полученными из толщинных осцилляций в XRD. Спектры RBS демонстрируют сильное каналирование. Магнитные измерения показывают низкотемпературный ферромагнетизм пленок. Температура Кюри, оцененная как их DC, так и AC измерений, составляет 69 К, что соврадает со значением для объемного EuO. Насыщенный момент на атоме Eu равен 6,9 mu_B, что согласуется с лучшими объемными образцами. Качество пленок подтверждено методом электронной микроскопии, что подавляющая часть пленки – монокристаллический EuO непосредственно на Si. Кристаллическая структура пленки определяется методами электронной микроскопии. Двухвалентный характер ионов Eu в пленке установлен спектроскопией потерь энергии электронов. Мы начали измерения транспортных и теплофизических свойств пленок. Так, в частности измерены тип носителей, их концентрация, сопротивление и холловская подвижность. Установлено, что проводящий слой – вырожденный полупроводник с холловским фактором 1, образованный дырками в кремнии с энергией активации 30 мэВ. Теоретические расчеты электронной структуры EuO выполнены в кластерном приближении методом DFT и неограниченным по спину методом Хартри-Фока. Результаты проанализированы в терминах локальных многоэлектронных состояний. Показано, что низкоэнергетические возбужденные спиновые состояния могут быть идентифицированы как малые спиновые поляроны. Характерный спин квазичастиц около 38, а радиус около 0,5 нм. В течение первого года проекты подготовлены к печати: 1. A.M. Tokmachev, O.E. Parfenov, V.G. Storchak, Spin polarons in EuO layers: a quantum computational study, Phys. Chem. Chem. Phys. 16 (2014) 18513-18518. 2. П.Е. Тетерин, Д.В. Аверьянов, Ю.Г. Садофьев, О.Е. Парфенов, И.А. Лихачев, В.Г. Сторчак, Выращивание гетероэпитаксиальных структур EuO/Si и EuO/SrO/Si методом молекулярно-пучковой эпитаксии, Физика и техника полупроводников 49 (2015) 134-137 (Semiconductors 49 (2015) 130-133). 3. D.V. Averyanov, P.E. Teterin, Y.G. Sadofyev, A.M. Tokmachev, A.E. Primenko, I.A. Likhachev, V.G. Storchak, Direct epitaxial integration of the ferromagnetic semiconductor EuO with silicon for spintronic applications, Scientific Reports, in press (arXiv:1407.5431). Зарегистрированы патенты на результаты деятельности, полученные при выполнении проекта: 1. Д.В. Аверьянов, Ю.Г. Садофьев, В.Г. Сторчак, П.Е. Тетерин, Способ выращивания эпитаксиальных пленок монооксида европия на кремнии, патент 201412131 4, дата приоритета - 27.05.2014. 2. Д.В. Аверьянов, Ю.Г. Садофьев, В.Г. Сторчак, П.Е. Тетерин, Способ изготовления защитного диэлектрического слоя, патент 201413701 2, дата приоритета - 12.09.2014. Результаты работ были представлены на: 1. The 13th International Conference on Muon Spin Rotation, Relaxation and Resonance, Grindelwald, Switzerland, 01.06.2014 - 06.06.2014. 2. XVIII Международный симпозиум "Нанофизика и наноэлектроника", г. Нижний Новгород, 10.03.2014 - 14.03.2014. 3. 5-я Научно-практическая конференция по физике и технологии наногетероструктурной СВЧ-электроники "Мокеровские чтения", г. Москва, 21.05.2014 - 22.05.2014. 4. 12-я Курчатовская молодежная научная школа, г. Москва, 28.10.2014 - 31.10.2014.

Аннотация результатов, полученных в 2015 году
Значительный прогресс в технологии хранения данных во многом обусловлен металлической спинтроникой, основанной на гигантском магнетосопротивлении. Сейчас фокус сдвигается к спиновому переносу, полупроводниковой, молекулярной и одноэлектронной спинтронике. В частности, полупроводниковая спинтроника предполагает транзисторный эффект с перспективами гибридных приборов логики, связи и хранения, а также вычисления на основе бездиссипационного спинового транспорта. Если изначально она была нацелена на GaAs, обладающий преимуществами сильного спин-орбитального взаимодействия и эффективной оптической ориентации спинов, то теперь она исследует преимущества кремния. Контроль и манипулирование спинов электронов проводимости в промышленных полупроводниках, таких как кремний, рассматривается как операционный принцип нового поколения приборов спинтроники. Ключом к этой технологии является когерентная инжекция спин-поляризованных носителей в Si. Проблема несоответствия проводимостей предполагает полупроводниковые или полуметаллические инжекторы. Наиболее прямое решение - гетероструктура ферромагнитного полупроводника и немагнитного полупроводника. Побочные фазы и перемешивание на границе раздела препятствует спиновому транстпорту. Более того, шероховатость поверхности и магнитная доменная структура уменьшают спиновую аккумуляцию и увеличивают спиновую релаксацию. Таким образом, чистая бездефектная граница раздела между полупроводниками является абсолютно необходимым ингредиентом новых устройств. EuO - полупроводник с ферромагнетизмом, на который можно влиять напряжениями, легированием или оптической накачкой. Уникальные свойства ферромагнитного полупроводника EuO делают его перспективным спиновым инжектором в кремний, особенно учитывая их структурную и электронную совместимость и термодинамическую стабильность контакта EuO/Si. Однако, несмотря на значительные усилия по интеграции этих полупроводников, эпитаксиальный рост EuO непосредственно на Si к настоящему времени не был продемонстрирован. Основная проблема, препятствующая интеграции состоит в образовании побочных продуктов на интерфейсе. Таким образом, спиновая инжекция определяется нашей способностью производить идеальные границы раздела Si c EuO с тем, чтобы избежать спинового рассеяния (http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/crat.201500005/abstract). Второй год проекта посвящен интеграции эпитаксиальных пленок EuO с Si с лучшей возможной границей раздела. Сначала мы определили проблему с помощью аналитической электронной микроскопии. Стандартный рост EuO непосредственно на Si ведет к значительным количествам аморфных фаз и преципитатов на интерфейсе: хотя монокристаллическая тонкая пленка EuO и может образоваться поверх аморфного слоя, она не находится в контакте с Si и, следовательно, бесполезна для спиновой инжекции. Спектры EELS показывают, что в преципитатах нет кислорода. Сравнение двумерных Фурье-образов областей преципитатов с известными структурами объемных силицидов показывает, что преципитаты образованы тетрагональным EuSi2 с зональными осями [111] и [201]. Таким образом, защита поверхности Si от химических процессов на границе раздела и выбор режима роста EuO на кремнии особенно важны. На основе повышенной защиты поверхности (разработанной в основном в первый год проекта) и тщательной настройки параметров роста, таких, как температура подложки и потоки Eu и кислорода (http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/am5089007), нам удалось достичь значительного прогресса в росте EuO непосредственно на Si с чистой границей раздела, то есть свободной от следов посторонних фаз. Полученные пленки были проанализированы рядом методов, включая магнитные и транспортные измерения. Наиболее важной характеристикой пленок является атомная структура границы раздела. Измерения ex situ высокоразрешающими методами рентгеновской дифракции и рефлектометрии, сопровождаемые in situ дифракцией быстрых электронов, свидетельствуют о сопряжении на границе раздела. Сканы XRD свободны от побочных фаз. Четко выраженные толщинные осцилляции наблюдаются не только для пика EuO (002), но также и для пиков (004) и (006). Этот замечательный результат указывает на резкость границ EuO и отражает превосходное структурное качество пленок (http://arxiv.org/abs/1511.08603). Насколько нам известно, другие группы не сообщали о наблюдении толщинных осцилляций в дифрактограммах тонких пленок EuO. Максимальные интенсивности EuO и Si отвечают одной и той же ориентации образца, что исключает значительный угол между латеральными атомными плоскостями. Более того, азимутальный скан отражения (202) демонстрирует превосходное совпадение пиков EuO и Si, свидетельствуя о параллельности вертикальных граней EuO и подложки. Традиционно, данные методов XRR и XRD анализируются по отдельности, хотя совместное рассмотрение может дать более детальную структуру границы раздела. У методов различная чувствительность к разным структурным параметрам. При объединении они дают набор физических ограничений на структурную модель, что ведет к большей точности и однозначности решения. Мы использовали объединенный анализ данных XRR и XRD на основе общего комплексного показателя преломления (http://arxiv.org/abs/1511.08603). Как XRR, так и XRD кривые замечательно подгоняются общей структурной моделью. Область интерфейса толщиной около 10 монослоев EuO описывет релаксацию от EuO, натянутого на Si, до объемной структуры, в полном соответствии с динамикой картин дифракции быстрых электронов. Анализ покрытий пленок показывает, что аморфный SiO покрывает пленку неровно, и что коннтролируемое окисление EuO приводит к кристаллическому, хоть и дефектному слою Eu2O3. Влияние развитой технологии роста на качество пленок лучше всего проявляется, когда граница раздела EuO/Si изучается с атомным разрешением методами просвечивающей электронной микроскопии. Многочисленные полученные картины HAADF-STEM с невысоким увеличением не выявляют побочных фаз на границе раздела. На картинах с высоким разрешением видно, что кристаллическая пленка EuO находится в прямом контакте с поверхностью кремния (001). Кроме того видно, что граница раздела атомно-резкая. Те же выводы можно сделать и на основе светлопольных картин с высоким разрешением. Таким образом, давняя проблема прямой интеграции EuO и Si решена. Этот результат представляет собой первый синтез чистой границы раздела между ферромагнитным полупроводником и кремнием. Это достижение открывает новый путь для полупроводниковой спинтроники. Атомно-резкая граница раздела объясняет возникновение хорошо выраженных толщинных осцилляций на дифрактограммах. Разумеется, в пленке возникают значительные напряжения, связанные с рассогласованием решеток EuO и Si, но, по данным микроскопии, они релаксируют за счет дефектов упаковки, связанных с частичными дислокациями Шокли, типичными для структур гцк. Особое внимание уделялось легированию пленок Gd. Оно существенно изменяет физические свойства пленок и привносит носители, необходимые для спиновой инжекции. Рост легированных пленок проводился для двух типов подложек: кремний и оксид циркония, стабилизированный оксидом иттрия. В обоих случаях легированная пленка растет на подслое стехиометрического EuO. Допирование обеспечивается потоком атомов Gd, но их успешное включение в решетку EuO достигается только при существенно возросшем потоке атомов Eu в режиме дистилляции. Иначе, Gd окисляется до Gd2O3 и легирование не осуществляется. Рентгеновская дифракция дает возможность определить концентрацию гадолиния. Когда вносится Gd с радиусом меньше, чем у Eu, параметр решетки уменьшается. Это приводит к сдвигу пика на скане XRD, последний измеряется, и на его основе рассчитывается концентрация Gd. Магнитные измерения показывают, что увеличение концентрации от 0 до 4,5 % увеличивает температуру Кюри от 69 К до 126 К. При больших концентрациях температура Кюри уменьшается. Момент насыщения близок теоретическому, а коэрцитивная сила не превышает 50 Э, что свидетельствует о высоком качестве пленок. Измерения AC показывают пики действительной и мнимой восприимчивости для обоих слоев: EuO и EuO, легированного Gd. Изучение побочных фаз на границе раздела привело к наблюдению, что дисилицид европия EuSi2 является перспективным материалом. Контакты между металлом и кремнием исключительно важны для полупроводниковых приборов: для агрессивного шкалирования необходимы металлические контакты с низким сопротивлением для замены в транзисторах высокодопированного кремния. Предполагается эффективная инжекция заряда через низкий барьер Шоттки между металлом и Si. Зачастую, лучшие контакты получаются при эпитаксиальной интеграции силицидов металлов с Si. С этой целью мы оптимизировали условия для производства контактов EuSi2/Si. Эпитаксиальные пленки получены реакцией Eu с кремниевой подложкой. Синтез устойчив, прост в осуществлении и не приводит к побочным продуктам. Более того, электронная микроскопия показывает, что граница раздела EuSi2/Si атомно гладкая, несмотря на значительное рассогласование решеток. Помимо превосходного структурного качества интерфейса EuSi2/Si и пленок EuSi2, силицид проявляет набор свойств, отвечающих требованиям современной электроники. При низкой температуре EuSi2 антиферромагнитен, что может способствовать приложениям на основе спин-зависимых явлений. Другими достоинствами материала являются высокая проводимость и очень низкое потребление кремния при росте. Наиболее важно то, что контакт EuSi2/n-Si обладает самым низким среди силицидов барьером Шоттки (0,21 эВ). Принимая все эти факторы во внимание, EuSi2 представляет собой наиболее перспективный материал для технологии SB-MOSFET. В течение второго года проекта ряд работ был подготовлен к печати: 1) D.V. Averyanov, Y.G. Sadofyev, A.M. Tokmachev, A.E. Primenko, I.A. Likhachev, V.G. Storchak, ACS Appl. Mater. Interf. 7, 2015, 6146-6152. 2) D.V. Averyanov, P.E. Teterin, Y.G. Sadofyev, I.A. Likhachev, A.E. Primenko, A.M. Tokmachev, V.G. Storchak, Cryst. Res. Technol. 50, 2015, 268-275. 3) P.E. Teterin, D.V. Averyanov, Y.G. Sadofyev, O.E. Parfenov, I.A. Likhachev, V.G. Storchak, Semiconductors 49, 2015, 130-133. 4) V.G. Storchak, J.H. Brewer, D.G. Eshchenko, P.W. Mengyan, O.E. Parfenov, A.M. Tokmachev, P. Dosanjh, S.N. Barilo, Phys. Rev. B 91, 2015, 205122. 5) D.V. Averyanov, Y.G. Sadofyev, A.M. Tokmachev, A.E. Primenko, I.A. Likhachev, V.G. Storchak, Proceedings of the 2015 International Conference on Advanced Material Engineering, 2015, 249-258. 6) A.M. Tokmachev, A.L. Tchougreeff, R. Dronskowski, Theor. Chem. Acc. 134, 2015, 115. 7) A.M. Tokmachev, Int. J. Quantum Chem., DOI: 10.1002/qua.24963. 8) D.V. Averyanov, A.M. Tokmachev, I.A. Likhachev, E.F. Lobanovich, O.E. Parfenov, E.M. Pashaev, Y.G. Sadofyev, I.A. Subbotin, S.N. Yakunin, V.G. Storchak, arXiv:1511.08603 (2015). Зарегистрированы патенты на результаты деятельности, полученные при выполнении проекта: Д.В. Аверьянов, В.Г. Сторчак, Способ выращивания эпитаксиальных пленок дисилицида европия на кремнии, патент 2015145848, дата приоритета - 26.10.2015. Результаты работ были представлены на: 1) Международной конференции Advanced Materials Engineering (AME2015), May 15-17, 2015 Guangzhou, Guangdong, China. 2) 6-ой Научно-практической конференции по физике и технологии наногетеростуктурной СВЧ-электроники “Мокеровские чтения”, г.Москва, НИЯУ МИФИ, 21.05.2015-22.05.2015.

Аннотация результатов, полученных в 2016 году
Фундаментальные физические ограничения на миниатюризацию элементов электроники требуют новых принципов создания элементной базы. Одной из ключевых проблем является диссипация энергии. Спинтроника предлагает решения, приводящие к новым типам элементов логики и энергонезависимой памяти. Крупнейшие корпорации активно разрабатывают элементы твердотельной спиновой электроники с реальной перспективой смены парадигмы в изготовлении элементов логики в ближайшие годы. Особенное внимание уделяется полупроводниковой спинтронике, так как, в отличие от металлической спинтроники, она дает возможность создания транзисторов. При этом наиболее важной является кремниевая спинтроника, ввиду особой роли кремниевой технологической платформы. Основным способом введения спиновой поляризации в кремний является инжекция электрическими методами. Широко исследованная инжекция из ферромагнитных металлов не привела к прорыву в кремниевой спинтронике из-за проблем с несоответствием проводимостей, образования силицидов и малой эффективности туннелирования через изолирующий барьер. Поэтому мы работаем над спиновой инжекцией в кремний, использующей полупроводниковые гетероструктуры. Как и другие группы, мы используем ферромагнитный полупроводник EuO в качестве инжектора, ввиду замечательного соответствия его атомной и электронной структуры кремнию, но смогли продвинуться значительно дальше. В третий год проекта мы продолжили работы по созданию спинового контакта на основе пленок EuO на Si(001), синтезу гетероструктур, допированию EuO, изучению структуры пленок методами электронной и рентгеновской дифракции, а также электронной микроскопии, исследованию магнитных свойств пленок, спин-зависимого транспорта в гетероструктурах, электронной структуры вблизи интерфейса EuO/Si. Как и ранее, исследования основываются на тщательном синтезе гетероструктур методом молекулярно-лучевой эпитаксии. Синтез осуществлялся в установке Riber Compact 12 с контролем роста при помощи дифракции быстрых электронов. В зависимости от задачи были получены пленки с разными характеристиками, разным защитным покрытием. Как и ранее, значительное внимание уделялось росту пленок с атомно-резким интерфейсом между EuO и кремнием. Значительный объем работ был посвящен созданию нестехиометрических пленок EuO с введенными носителями заряда. Были исследованы методы роста двух типов пленок. Во-первых, гетероструктуры с EuO, допированным Gd. Оказалось, что значительная концентрация гадолиния достигается лишь при росте на подслое EuO. При исследовании EuO с малым содержанием гадолиния оказалось возможным получение пленок с транспортными свойствами, качественно отличающимися от свойств объемных образцов и пленок, выращенных в неоптимальных условиях. Во-вторых, проведены опыты по созданию кислородных вакансий в EuO, и установлено, что значительной концентрации вакансий при росте методом молекулярно-лучевой эпитаксии не образуется. Особое внимание в третий год проекта уделялось созданию ультратонких слоев EuO и ультратонких защитных покрытий, пригодных для исследования интерфейса EuO/Si методом фотоэлектронной спектроскопии. Как и ранее, выращенные пленки были тщательно охарактеризованы с использованием целого ряда диагностических методов. Исключительно важными являются исследования атомной структуры пленок. Они начинались уже в ростовой камере с использованием метода RHEED, а затем продолжались ex situ. Для этих целей применялись высокоразрешающие методы рентгеновской дифракции и рефлектометрии. Для всех пленок были изучены их структурное совершенство, ориентация EuO, наличие или отсутствие побочных фаз. Обнаружено, что в лучших пленках слои EuO эпитаксиально интегрированы с кремнием, отсутствуют побочные фазы, из толщинных осцилляций сделан вывод об атомной резкости границ. Для пленок EuO со значительным допированием Gd оценена его концентрация. Проведен совместный математический анализ данных рентгеновских дифракции и рефлектометрии, и построена послойная модель гетероструктуры, описывающая релаксацию в интерфейсных областях. Важным дополнением являются проведенные исследования атомной структуры пленок с помощью методов аналитической электронной микроскопии. Были проведены исследования структуры EuO, его интерфейса с кремнием, дефектов и достаточности защиты методами просвечивающей электронной и просвечивающей растровой электронной микроскопии, в режимах как светлого, так и темного поля. Для исследования стехиометрии фаз применялся энергодисперсионный рентгеновский микроанализ, а состояние европия определялось методом спектроскопии характеристических потерь энергии электронов. Также были изучены свойства гетероструктур. Исследованы магнитные свойства слоев ферромагнитного EuO. Для этого прежде всего измерялись температурные и полевые зависимости магнитного момента. Особое внимание было уделено исследованию влияния допантов на свойства EuO. Для всех пленок были определены температура ферромагнитного перехода, коэрцитивная сила, момент насыщения, параметры в зависимости Кюри-Вейса. Особенно тщательно была исследована зависимость этих характеристик от толщины слоя EuO в ультратонких пленках. Также были проведены исследования гальваномагнитных явлений. Измерены параметры транспорта в зависимости от температуры и магнитного поля. Особое внимание уделялось пленкам EuO, допированного гадолинием. В них впервые был обнаружен и исследован аномальный эффект Холла, насыщающийся в полях выше 2 Тл, что сопровождается резким увеличением отрицательного магнитосопротивления. Наблюдающийся пик на полевой зависимости при 2 Тл указывает на возможный топологический эффект Холла. Кроме того, в таких пленках обнаружен планарный эффект Холла, исследованы его температурная и угловая зависимости. Для стехиометрического EuO на кремнии обнаружены и исследованы высокотемпературный аномальный эффект Холла и обратный спиновый эффект Холла. Для оценки возможности использования спинового контакта EuO/Si в спинтронике исключительно важным является исследование электронной структуры вблизи интерфейса. Для этой цели мы использовали фотоэлектронную спектроскопию с угловым разрешением (ARPES). С учетом необходимости анализа глубоких слоев и требований по разрешению по энергии был выбран метод с мягким рентгеновским излучением (SX-ARPES), и проведены исследования пленок SiO/EuO/Si на линии синхротронного излучения ADRESS в Институте Пауля Шеррера (Швейцария). По фотоэмиссионному отклику остовных уровней Si 2p было установлено, что глубина зондирования достаточна. Для определения состояния ионов европия было проведено исследование методом рентгеновской абсорбционной спектроскопии. С помощью резонансной фотоэмиссии исследована область валентной зоны слоя EuO. При измерении спектров SX-ARPES получено, что расщепление валентных зон EuO и Si 0,8 эВ. Скачок положения края зоны проводимости на интерфейсе EuO/Si составляет 1,0 эВ, что свидетельствует о применимости спинового контакта EuO/Si в кремниевой спинтронике. В ходе работ возникли специальные задачи, потребовавшие синтеза специальных пленок и дополнительных экспериментов. Так, на линии BM25 синхротрона ESRF (Франция) были проведены структурные исследования реконструкций Eu на кремнии, продуктов их окисления и пленок EuO различной толщины на Si(001). В частности, рассмотрение усеченных брэгговских стержней показало, что кислород не встраивается в связи Eu-Si, в отличие от соответствующих реконструкций Sr. Другой объект исследования - прототипы полевых транpисторов на основе EuO, допированного Gd. Для таких гетероструктур была получена частотная зависимость емкости, определены время перезарядки, емкость между каналом и затвором, дифференциальная плотность состояний. Кроме того, при изучении реконструкций и побочных продуктов реакций синтезирован новый полиморф дисилицида стронция. Для него удалось провести топотактический синтез на Si(001) и Si(111). Атомная структура SrSi2, установленная методами рентгеновской дифракции и электронной микроскопии, соответствует интеркалированному многослойному силицену с простейшей упаковкой силиценовых слоев. Структурные свойства пленок, их ориентация отражаются в их транспортных свойствах. В течение третьего года проекта опубликован ряд работ в ведущих международных журналах: 1) D.V. Averyanov, C.G. Karateeva, I.A. Karateev, A.M. Tokmachev, A.L. Vasiliev, S.I. Zolotarev, I.A. Likhachev, V.G. Storchak, Scientific Reports 2016, 6, 22841. 2) D.V. Averyanov, A.M. Tokmachev, C.G. Karateeva, I.A. Karateev, E.F. Lobanovich, G.V. Prutskov, O.E. Parfenov, A.N. Taldenkov, A.L. Vasiliev, V.G. Storchak, Scientific Reports 2016, 6, 25980. 3) A.M. Tokmachev, D.V. Averyanov, I.A. Karateev, O.E. Parfenov, A.L. Vasiliev, S.N. Yakunin, V.G. Storchak, Nanoscale 2016, 8, 16229-16235. 4) D.V. Averyanov, A.M. Tokmachev, I.A. Likhachev, E.F. Lobanovich, O.E. Parfenov, E.M. Pashaev, Y.G. Sadofyev, I.A. Subbotin, S.N. Yakunin, V.G. Storchak, Nanotechnology 2016, 27, 045703. 5) O.E. Parfenov, D.V. Averyanov, A.M. Tokmachev, A.N. Taldenkov, V.G. Storchak, Journal of Physics: Condensed Matter 2016, 28, 226001. 6) V.G. Storchak, J.H. Brewer, D.G. Eshchenko, P.W. Mengyan, O.E. Parfenov, A.M. Tokmachev, P. Dosanjh, Physical Review B 2016, 94, 134407. 7) V.G. Storchak, J.H. Brewer, D.G. Eshchenko, P.W. Mengyan, O.E. Parfenov, A.M. Tokmachev, P. Dosanjh, Z. Fisk, J.L. Smith, New Journal of Physics 2016, 18, 083029. 8) L.L. Lev, D.V. Averyanov, A.M. Tokmachev, F. Bisti, V.A. Rogalev, V.N. Strocov, V.G. Storchak, arXiv:1603.04666. Зарегистрирован патент РФ: Д.В. Аверьянов, А.Ф. Королева, А.М. Токмачёв, В.Г. Сторчак, Способ выращивания эпитаксиальных пленок дисилицида стронция на кремнии, № 2016133018, дата приоритета 10.08.2016. Результаты работ были представлены на: 1) EASTMAG-2016, VI Euro-Asian Symposium "Trends in MAGnetism", Krasnoyarsk, Russia, August 2016. 2) 7-ой Международной научно-практической конференции по физике и технологии наногетероструктурной СВЧ-электроники "Мокеровские чтения", Москва, Россия, май 2016. 3) XXVI Российской конференции по электронной микроскопии "Современные методы электронной и зондовой микроскопии в исследованиях наноструктур и материалов", Зеленоград, Россия, май-июнь 2016 (2 доклада). 4) Первом Российском кристаллографическом конгрессе, Москва, Россия, ноябрь 2016 (2 доклада). По результатам работы по проекту Д.В. Аверьяновым подготовлена к защите диссертация "Эпитаксиальная интеграция пленок EuO с кремнием и свойства полученных гетероструктур" на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук (дата защиты - 28.12.2016).