Отзыв второго оппонента (Резонансные магнитоэлектрические эффекты в структурах ферромагнетик-пьезоэлектрик и металл-пьезоэлектрик и датчики магнитных полей на их основе)

отзыв официального оппонента о диссертации Чашина Дмитрия Владимировича на тему «Резонансные магнитоэлектрические эффекты в структурах ферромагнетик — пьезоэлектрик и металл — пьезоэлектрик и датчики магнитных полей на их основе», представленную на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.27.01 — Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах С технической точки зрения магнитоэлектрический эффект привлекает к себе внимание тем, что позволяет управлять позволяет управлять магнитными свойствами вещества под действием электрического поля, и, наоборот, изменять электрические характеристики вещества магнитным полем. Это создает широкие возможности для создания принципиально новых устройств твердотельной электроники, таких как аттенюаторы, фазовращатели, линии задержки и т.д. Особый интерес представляет изучение эффектов в области электромеханического резонанса, поскольку величина магнитоэлектрического взаимодействия в этой области увеличивается на несколько порядков.

Несмотря на достаточно большое количество теоретических и экспериментальных исследований МЭ композитов, многие важные вопросы, касающиеся разработки приборов на их основе, не решены до сих пор. Одной из таких проблем является изготовление качественных магнитоэлектрических структур. Используемые до сих пор в основном клеевые структуры обладали плохой механической прочностью, температурной нестабильностью, в результате чего их использование для создания приборов твердотельной электроники было проблематично. В работе Чашина Д.В.

разработана технология изготовления структур методом электролитического осаждения никеля, причем толщиной до 100 мкм. Метод электролитического осаждения позволяет формировать монолитные резонаторы, обладающие более высокой акустической добротностью и работающие при температурах до 120'С. Все это позволяет считать, исследования, проведенные в диссертационной работе Чашина Д.В. весьма актуальной задачей в области твердотельной электроники, радиоэлектронных компонентов, микро- и наноэлектроники. Структура диссертационной работы Чашина Д.В. является весьма традиционной для кандидатских диссертаций.

Во введении четко формулируются необходимые положения, связанные с обоснованием актуальности темы, научной новизны, цели работы, сформулированы основные задачи работы. За введением следует первая глава, где автором приведен подробный обзор литературы, посвященной современному состоянию исследований МЭ эффектов в композиционных материалах ферромагнетик — пьезоэлектрик, обусловленных механическим взаимодействием подсистем и эффектов, возникающих в структуре металлпьезоэлектрик, обусловленных силой Ампера. Приведены примеры использования этих эффектов для создания высокочувствительных датчиков магнитных полей. Вторая глава диссертации посвящена используемым в работе структурам, методикам исследований характеристик структур и описанию экспериментальных установок. Несомненным достоинством работы является тот факт, что автор использует для исследований структуры разных типов— резонаторы ферромагнетик-пьезоэлектрик в форме дисков, резонаторы металл-пьезоэлектрик в форме колец с металлическими электродами и пьезоэлектрические биморфные балки.

В ней подробно описана технология изготовления указанных структур, указаны их основные параметры. В третьей главе диссертации приведены результаты исследований дисковых резонаторов, изготовленных на основе никель — цирконат-титанат свинца методом склеивания и электролитического осаждения. Показано, что в таких структурах переменное магнитное поле, направленное в плоскости структуры, возбуждает как изгибные, так и планарные колебания. Основным модам изгибных колебаний соответствовали частоты/~=3-7 кГц, в то время как основным модам планарных колебаний соответствовали частоты 5=100- 125 кГц.

Для изгибных колебаний добротность составляла Я~=67-80, в то время как для планарных колебаний ее величина была значительно больше и составляла Я~=110-130. В работе показано, что частоты дисковых МЭ резонаторов можно изменять путем изменения толщины слоев никеля и цирконата-титаната свинца. Показано, что с увеличением толщины резонатора частота изгибной моды возрастает, а частота планарной моды монотонно падает. При использовании структур, полученных электролитическим осаждением никеля происходило увеличение добротности как низкочастотной моды, так и высокочастотной. Добротность как низкочастотной, так и высокочастотной мод возрастали почти в полтора раза и достигали значений Д~-120, Д~-160, Четвертая глава диссертации посвящена теоретическому и экспериментальному исследованию МЭ эффекта, обусловленного силой Ампера.

В работе описаны впервые обнаруженные прямой и обратный пьезоиндукционный эффект в пьезоэлектрических кольцах с металлическими электродами. Приведены амплитудно-частотные характеристики прямого и обратного пьезоиндукционного эффекта в колцах, изготовленных на основе цирконата-титаната свинца, Пятая глава диссертации Чашина Д.В. посвящена высокочувствительным датчикам магнитных полей, разработанным им на основе полученных результатов. В работе представлены пять типов различных конструкций датчиков, которые принципиально отличаются от предлагаемых ранее. Например, датчик в форме «бабочки», датчик в форме «камертона» и т.д. Приведены характеристики датчиков и дано сравнение с уже имеющимися датчиками на основе эффекта Холла, магниторезистивных датчиков и феррозондов. Показано, что предложенные типы датчиков имеют лучшие характеристики по сравнению с датчиками Холла и магниторезистивными датчиками, и уступают только феррозондам.

В заключении сформулированы выводы и основные результаты работы. К на ной новизне диссертации можно отнести„в частности, впервые представленное в работе детальное экспериментальное исследование влияние толщины ферромагнитного слоя на характеристики резонансного МЭ эффекта в дисковых структурах никель - пьезоэлектрик, исследование резонансных эффектов в структурах металл — пьезоэлектрик, обусловленных силой Ампера, разработку и реализацию принципиально новых конструкций датчиков магнитного поля. К п актической енности результатов можно отнести разработку технологии изготовления монолитных композиционных структур ферромагнетик-пьезоэлектрик методом электролитического осаждения никеля. Обоснованность ез льтатов, полученных соискателем, основывается на согласованности теоретических результатов с многочисленными данными эксперимента, правильными методиками проведения исследований, совпадением результатов, полученных другими авторами.

С научной точки зрения результаты, полученные в работе, вносят значительный вклад в теорию магнитоэлектрического эффекта и его применению для создания приборов твердотельной электроники. Основные результаты опубликованы в ведущих научных журналах, цитируются. Диссертационная работа отличается высоким уровнем осмысления проблемы, глубиной постановки и обоснования общих и частных вопросов. Данная диссертация четко структурирована, материал излагается логично, взвешенно, экспериментальные результаты хорошо интерпретированы. Библиографический список включает 73 источника, что свидетельствует о хорошей научной осведомленности соискателя ученой степени.

Однако любое исследование не лишено спорных моментов и недостатков, на которые хотелось бы обратить внимание. 1. Во введении говорится, что для увеличения эффективности МЭ преобразования надо использовать пьезоэлектрики с большим пьезомодулем а'. На самом деле величина МЭ эффекта пропорционально не только пьезомодулю, а отношению пьезомодуля к диэлектрической проницаемости, т.е. сРа Поэтому величина эффекта зависит не только от пьезомодуля, а от отношения Ы'я 2.

В диссертации и автореферате приводится много графиков, где указаны типы резонаторов, но не указаны их параметры. 3. При описании способов теоретического исследования МЭ эффекта в работе говорится, что наряду с методом эффективных параметров используется метод, основанный на совместном решении уравнений для магнитострикционной и пьезоэлектрической фаз и при этом делается ссылка на работу Чорзаго1п М., В1ас1сЬигп 1„Са1п М.Сг. 1.

РЬуз. 0: Арр1. РЬуз. 2007, На самом деле этот метод был развит раньше в других работах. 4. В списке литературы ссылка 7 и 63 дублируют друг друга. Приведенные замечания ни в коей мере не умаляют основные достоинства диссертации. Ей характерна строгая последовательность, внутренняя самосогласованность и умелое применение теоретических результатов для объяснения результатов эксперимента. Содержание диссертации достаточно полно отражено в публикациях автора. Считаю, что работа удовлетворяет требованиям ВАК РФ, а ее автор Чашин Дмитрий Владимирович заслуживает присуждения степени кандидата наук по специальности 05,27.01 — Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах Официальный оппонент ических наук, профессор «Технология машиностроения» ственного ниверситета имени Ярослава Мудрого», Филиппов Дмитрий Александрович 30 ноября 2016 г.

Фе венное бюджетное образовательное учреждение док Зав Но выс Новгородскии государственныи университет имени Ярослава Мудрого» Адрес: 173003, Россия, г. Великий Новгород, ул. Б. Санкт-Петербургская, 41, Телефон: +7 9116043119 Е-гпа11: Рш11 .Б11 о~ почвы,ги .