Зарождение кластеризованной структуры пленок La$_{0.7}$Sr$_{0.3}$MnO$_{3-x}$ в магнетронной плазме: влияние электрических полей и ионного звука на левитацию частиц и “замороженные” колебания параметров пленок

Исследовано влияние формирующихся в магнетронной плазме разноразмерных кластеров ($D$ = 50–400 $\mathring{\mathrm{A}}$) на структуру и свойства 36 образцов пленок La$_{0.7}$Sr$_{0.3}$MnO$_{3-x}$, осажденных на стекло вдоль потока частиц. В результате сопоставления “замороженных” колебаний параметров пленок с реальными ионно-звуковыми колебаниями в плазме восстановлен сценарий ее кластеризации, невозможной без левитации частиц. Предложено феноменологическое описание этого явления. Показано, что при расстояниях от мишени $L\le$ 2.15 cm кластеризация потока лимитируется левитацией атомных кластеров в результате равновесия между силой тяжести, давлением ионного звука и силой взаимодействия заряженных частиц с электрическими полями; вклад ионного звука в левитацию частиц здесь не превышает 12%. При отсутствии электрического поля ($L\ge$ 2.45 cm) левитация зависит только от увлечения частиц ионно-звуковыми колебаниями. Результаты расчета критических размеров левитирующих атомных группировок согласуются с экспериментом. Изучено влияние изменений в зарядовом состоянии ионов марганца вдоль потока частиц на формирование кластерной структуры пленок. В интервале 2.15 $<L<$ 2.45 cm, где вдвое уменьшается размер кластеров, качественно меняется связь электрических свойств пленок с их структурой. Для кластеров с размерами, меньшими дебаевского радиуса экранирования ($l_D$ = 175 $\mp$ 30 $\mathring{\mathrm{A}}$), наблюдающиеся в образцах размерные эффекты согласуются с моделью локализации электронных состояний, предложенной Лифшицем.