| Название: | Новые оксидные наноразмерные гетероструктуры для СВЧ-применений: процессы формирования, кристаллическая структура и магнитные свойства |
| Грантодатель: | Гранты РНФ |
| Область знаний: | 02 - Физика и науки о космосе |
| Научная дисциплина: | 02-204 - Нано- и микроструктуры |
| Ключевые слова: | лазерная молекулярно-лучевая эпитаксия, наноразмерные слои ферритов, железо-иттриевый гранат, литиевые и литий-цинковые феррошпинели |
| Тип: | исследовательский |
| Руководитель(и): | Соколов,НС |
| Подразделения: | |
| Код проекта: | 17-12-01508 |
| Финансирование 2017 г.: | 6000 000 |
| Финансирование 2018 г.: | 6000 000 |
| Финансирование 2019 г.: | 6000 000 |
| Исполнители: |
Соколов,НС: лаб. спектроскопии твердого тела (Старухина,АН)
Луцев,ЛВ: лаб. спиновых и оптических явлений в полупроводниках (Кусраева,ЮГ)
Кавеев,АК: лаб. мощных полупроводниковых приборов (Векслера,МИ)
Кричевцов,ББ: лаб. оптических явлений в сегнетоэлектрических и магнитных кристаллах (Павлова,ВВ)
|
Проект направлен на определение главных факторов, определяющих релаксацию магнитных возбуждений (спиновых волн и ферромагнитного резонанса) в наноразмерных магнитных пленках. С этой целью будет осуществлен синтез магнитных наноразмерных пленок (железо-иттриевого граната и феррошпинелей) на подложках гадолиний-галлиевого граната, MgO, GaAs и GaN, определена кристаллическая структура пленок и интерфейсных слоев, исследовано распространение и затухание спиновых волн, ферромагнитный резонанс и влияние электрического поля на магнитные возбуждения. Актуальность проблемы с научной точки зрения заключается в том, что, в отличие от толстых магнитных пленок, в наноразмерных пленках для длинноволновых возбуждений запрещены трех-магнонные процессы слияния и распада и в релаксацию спиновых волн значительный вклад начинают давать неоднородности магнитной структуры и интерфейсные слои.
Несмотря на то, что, работы, связанные с синтезом и изучением высокочастотных свойств материалов – ферритов имеют историю в несколько десятилетий, на настоящий момент работ, связанных с получением и адаптацией ферритов с низкой величиной затухания спиновых волн для нано- и микроэлектронных устройств (монолитных интегральных схем), в мире крайне мало. Настоящий проект направлен на исследование, разработку технологии получения и изучение магнитных свойств именно наноструктур на основе ферритов с точки зрения применимости в приборной отрасли, что весьма актуально в настоящее время. Т.е. прикладная значимость настоящей работы заключается в том, что при ее положительном решении возможно создание наноразмерных приборов на спиновых волнах (высокодобротных перестраиваемых фильтров и линий задержек) СВЧ диапазона, а также радиационно-устойчивых монолитных СВЧ-интегральных схем, находящих применение в космической отрасли, в области радиолокации специального назначения, и в радиационно-опасных направлениях деятельности.
Создание приборов СВЧ-диапазона с быстроуправляемыми параметрами и параметрами, величины которых зависят от направления микроволнового магнитного поля, невозможно без применения диэлектриков-ферритов. В качестве активных элементов, обладающих необходимыми магнитными свойствами в подобных приборах могут быть использованы моно- и поликристаллические эпитаксиальные структуры на основе ферритов-гранатов и ферритов-шпинелей.
Уменьшение величины намагниченности насыщения за счет совершенствования технологии создания ферритов-шпинелей, а также синтеза ферритов улучшенного состава путем создания твердых растворов, является актуальной задачей СВЧ-электроники, а также одной из задач настоящего проекта. Применение ферритов-гранатов и ферритов-шпинелей, обладающих узкой шириной линии ФМР, позволяет перекрыть широкий частотный диапазон в силу возможности использования ферритов-шпинелей в области более высоких частот, чем ферритов-гранатов. Итоговый ожидаемый частотный диапазон, который возможно перекрыть за счет комбинации двух указанных типов материалов – от 500 МГц до 20 ГГц.
Ожидаемые результаты
Будет исследовано влияние условий формирования наноразмерных слоев ферритов на возникновение неоднородностей кристаллической и магнитной структуры пленок, появление приинтерфейсных слоев, что может оказывать влияние на форму спектров ферромагнитного резонанса, а также распространение спиновых волн и их релаксацию. По данным исследования будут определены главные факторы, определяющие релаксацию спиновых волн в наноразмерных пленках ферритов. Эти исследования спиновых волн в нанопленках являются новыми и запланированные результаты будут соответствовать мировому уровню. Значимость достижения запланированных результатов проекта определяется возможностью создания наноразмерных спин-волновых приборов нового типа - высокодобротных перестраиваемых фильтров и линий задержек, работающих в СВЧ диапазоне.
