Автореферат (1090232)
Текст из файла
На правах рукописиЮрасов Алексей НиколаевичМагниторефрактивный эффект и магнитооптическиеэффекты как бесконтактный метод исследования наноструктурСпециальность:05.27.01 Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты,микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектахАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степенидокторафизико-математических наукМосква20142Работа выполнена в Московском государственном техническом университете радиотехники, электроники и автоматики (МГТУ МИРЭА).Официальные оппоненты: Аронзон Борис Аронович, доктор физикоматематических наук, заведующий отделом РНЦ"Курчатовский институт".Медведь Александр Владимирович, доктор физикоматематических наук, зам.
директора по научной работе ФИРЭ им. В.А. Котельникова РАН.Тимошенков Сергей Петрович, доктор техническихнаук, профессор, заведующий кафедрой микроэлектроники МИЭТ.Ведущая организация: Физико-технологический институт РАН (ФТИАН РАН)Защита состоится « » декабря 2015 г.
в 1400 часов на заседании диссертационного совета Д212.131.02 в МГТУ МИРЭА по адресу: 119454,г. Москва, проспект Вернадского, 78.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ МИРЭА поадресу: 119454, г. Москва, проспект Вернадского, 78. Автореферат диссертации размещен на сайте МГТУ МИРЭА www.mirea.ruАвтореферат разослан « ___ » ___________ 2014 г.И.о. ученого секретарядиссертационного совета Д 212.131.02доктор физико-математических наук, профессорЕ.Д. Мишина3ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность работыВажной и интересной задачей является исследование магнитооптическихэффектов (МОЭ) в различных средах. Можно рассматривать МОЭ как на отражении (МОЭ Керра), так и на прохождении (МОЭ Фарадея и Фохта).
Изучение данных эффектов позволяет исследовать структуру различных магнитных материалов, осуществлять поиск новых перспективных материалов с заданными свойствами, разрабатывать методы оптической спектроскопии, интерпретировать экспериментальные результаты, а также вносит вклад в решение фундаментальнойзадачи описания взаимодействия электромагнитного излучения с веществом. Рядматериалов обладают большой магнитооптической активностью и одновременнозначительным магнитосопротивлением (МС). К таким материалам относятся магнитные нанокомпозиты и манганиты. Получение однозначной зависимости междуМОЭ и МС дает возможность использовать данные материалы для измеренияМС, т.е.
МОЭ могут использоваться как бесконтактный метод измерения МС[1].К настоящему времени отсутствовало последовательное теоретическое описание магнитооптических, а также ряда оптических свойств магнитных нанокомпозитов и манганитов. Магнитные нанокомпозиты представляют собой неоднородные магнетики в которых ферромагнитные частицы, близкие к однодоменным,помещены в металлическую или диэлектрическую матрицу.
Наличие в таких системах гигантского и туннельного магнитосопротивления, гигантского аномального эффекта Холла, большой магнитооптической активности, аномального оптического поглощения [2-12] и др. представляет как фундаментальный, так ипрактический интерес.Магнитные гранулированные сплавы находят применение в средах длямагнитной записи, в том числе с магнитооптическим считыванием информации.Они используются, как высокочувствительные магниторезистивные датчики иминиатюрные магнитосчитывающие головки, селективные усилители и модуля-4торы света, приемники теплового излучения и электрохромные дисплеи [13].Принципиальным отличием нанокомпозитов от гранулированных систем металлметалл является наличие перехода металл-диэлектрик при определенной концентрации металла, называемой порогом перколяции.
Вблизи этого перехода кардинально меняются все свойства нанокомпозитов. Наличие туннельных контактоввблизи порога перколяции, классического и квантового размерного эффекта приводит к многообразию наблюдаемых эффектов.Наряду с трехмерными нанокомпозитами металл-диэлектрик, большой интерес представляют трехмерные системы ферромагнитный металл – немагнитныйполупроводник и ферромагнитный металл – антиферромагнетик, а также квазидвумерные гибридные мультислои, в которых ультратонкие слои нанокомпозитовразделены диэлектрическими прослойками.Манганиты представляют собой перспективные материалы с интересными иважными для практических применений свойствами.
В частности, для целого рядаэтих материалов в ближней ИК области спектра обнаружено значительное изменение как пропускания [14], так и отражения [15] света при их намагничивании.Одним из новых и интересных МОЭ является магниторефрактивный эффект (МРЭ). Первоначально он рассматривался, как изменение коэффициента рефракции (n) в магнитном поле. В настоящее время в связи с возросшим интересом к неоднородным магнитным материалам, к которым относятся и магнитныенанокомпозиты, и манганиты и сложностью определения коэффициентов рефракции и энстинкции(k) МРЭ определяют как изменение коэффициента отраженияили прохождения в магнитном поле.
МРЭ представляет собой высокочастотныйаналог магнитосопротивления (МС) и заключается в изменении коэффициентовотражения и прохождения электромагнитных волн для образцов с гигантским,туннельным или колоссальным магнитосопротивлением при намагничивании[16]. Важной особенностью данного эффекта является возможность его примене-5ния в качестве бесконтактного метода исследования различных функциональныхматериалов, элементов микроэлектроники и сенсоров [1].В данной работе проведено теоретическое исследование МРЭ в нанокомпозитах и манганитах, исследовано магнитопропускание и магнитоотражение многослойных наноструктур в рамках теории МРЭ, а также развит подход теории эффективной среды для изучения оптических и магнитооптических (МО) спектровмагнитных нанокомпозитов в видимой и ИК области спектра.
Проведенные исследования позволяют рассматривать МРЭ, как бесконтактный метод исследования МС любых элементов спинтроники и фотоники. Также данный метод можетбыть использован дляопределения толщины активного элемента и дефектовнаноструктур. Исследования МО эффектов важны, так как МО методы позволяют осуществлять МО запись, голографию, МО контроль MRAM, сенсоров, а также исследование многослойных материалов для стеллс-технологий.Также в данной работе проведено теоретическое исследование оптических имагнитооптических свойств ферромагнитных нанокомпозитов и систем на их основе, типа гибридных мультислоев (слои металла и диэлектрика), а также проведено объяснение ряда экспериментальных данных недавно полученных на кафедре магнетизма МГУ и в Институте Физики Металлов УроРАН.Цель работы- теоретическое изучение магниторефрактивного эффекта имагнитооптических эффектов, как бесконтактного метода исследования наноструктур, в частности измерения магнитосопротивления.Для достижения поставленной цели решался следующий комплекс научныхзадач:1.
Для магнитных нанокомпозитов построена теория магниторефрактивногоэффекта. Исследовалась его поляризационная и угловая зависимости.62. Теория магниторефрактивного эффекта была развита для манганитов ввидимой и ИК области спектра в широком диапазоне концентраций.3. Проводилось исследование оптических и магнитооптических свойств гибридных мультислоев4.
Были развиты, с учетом размерного эффекта, методы эффективной средыдля расчета оптических и магнитооптических спектров ферромагнитных нанокомпозитов.5.Рассчитываласьтермоэдсв магнитныхгранулированныхсплавахс туннельным типом проводимости6. В частотном диапазоне 30-50 ГГц рассчитывался коэффициент прохождения электромагнитных волн через пленки магнитных нанокомпозитов ”ферромагнитный металл-диэлектрик”, обладающих туннельным магнитосопротивлением и магниторефрактивным эффектом. Рассмотрены случаи, когда образцы находятся вблизи и вдали ферромагнитного резонанса.Все полученные результаты сравнивались с экспериментальными.Научная новизна работы1.Построена теория магниторефрактивного эффекта в нанокомпозитах.
Показано, что магниторефрактивный эффект в нанокомпозитахобусловлен туннельным магнитосопротивлением и может на двапорядка превышать традиционные магнитооптические эффекты (например, экваториальный эффект Керра в ферромагнетиках).2.Впервые рассмотрены возможности усиления магниторефрактивного эффекта. Доказано, что в условиях интерференции, а такжепри использовании наноструктур в качестве дефекта в фотонныхкристаллах величина магниторефрактивного эффекта значительновозрастает.73.Развита, основанная на двухфазной модели проводимости, теорияМРЭ в манганитах.4.Выполнены модельные расчеты магнитопропускания и магнитоотражения многослойной плёнки, состоящей из нанослоёв Cr и Fe врамках теории магниторефрактивного эффекта. Показано, чтонаряду с толщиной большое влияние как на величину, так и спектральную зависимость магнитопропускания и магнитоотражения,оказывает эффективное время релаксации, плазменная частота ипараметр спиновой асимметрии.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
