Зернограничные прослойки в нанокристаллическом ферромагнитном оксиде цинка

Полная растворимость примеси в поликристалле возрастает с уменьшением размера зерен, потому что примесь растворяется не только в объеме кристаллитов, но и на границах зерен. Этот эффект особенно велик, если адсорбционные слои (или зернограничные фазы) многослойные. Так, растворимость марганца в нанокристаллических пленках (размер зерен $\sim20$ нм) более чем втрое превышает растворимость марганца в монокристаллах ZnO. Тонкие пленки нанокристаллического оксида цинка, легированного марганцем в интервале концентраций от $0.1$ до $47$ ат.%, были получены из органических прекурсоров (бутаноатов) методом “жидкой керамики”. Они обладали ферромагнитными свойствами, поскольку удельная площадь границ зерен в них выше критической [B.B. Straumal et al., Phys. Rev. B 79, 205206 (2009)]. Исследования с помощью просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения, показали, что кристаллические нанозерна ZnO с вюрцитной решеткой разделены аморфными прослойками, толщина которых растет с увеличением концентрации марганца. Морфология этих прослоек сильно отличалась от структуры аморфных пленок предсмачивания на границах зерен в системе ZnO:Bi$_2$O$_3$.