Диссертация (1090233)
Текст из файла
МИНОБРНАУКИ РОССИИФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждениевысшего профессионального образования"Московский государственный технический университет радиотехники,электроники и автоматики"МГТУ МИРЭАНа правах рукописиЮрасов Алексей НиколаевичМагниторефрактивный эффект и магнитооптическиеэффекты как бесконтактный метод исследованиянаноструктурСпециальность:05.27.01 Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты,микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектахДиссертацияна соискание учёной степени докторафизико-математических наукМосква – 20141СОДЕРЖАНИЕСодержание2Список основных сокращений6Введение7Глава 1.
СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ191.1Магнитооптические эффекты1.2Методы эффективной среды в оптике и магнитооптике19дисперсных сред251.2.1 Определение методов эффективной среды.281.2.2 Приближение Максвелла-Гарнетта.311.2.3 Приближение Бруггемана (EMA).331.2.4Симметризованное приближение Максвелла-Гарнетта(СМГ).
311.2.5 Размерный эффект в оптических спектрах.361.2.6 Расчет полного тензора диэлектрической проницаемости вприближениях МГ, EMA и СМГ.1.339Оптические и магнитооптические спектры магнитныхнанокомпозитов451.4Магниторефрактивный эффект в наноструктурах551.5Магниторезистивный эффект в приборахнаноэлектроники. Возможности бесконтактного измерениямагнитосопротивления.71Глава2.МАГНИТОРЕФРАКТИВНЫЙНАНОКОМПОЗИТАХЭФФЕКТВ7422.1ОсобенностичастотнойзависимостиМРЭнанокомпозитов.для742.2 Теория МРЭ в нанокомпозитах.
Модель полубесконечногопространства и бесконечно тонкой пленки.792.3 Зависимость МРЭ при малых углах падения света отмагнитосопротивления нанокомпозита. МРЭ как бесконтактныйспособ измерения магнитосопротивления нанокомпозита.832.4 Сравнение рассчитанного эффекта с экспериментальнымиданными.882.5 Выводы к Главе 2.Глава3.97МАГНИТОРЕФРАКТИВНЫЙЭФФЕКТМАНГАНИТАХВ983.1 Теория МРЭ в манганитах без учета частотной зависимостипроводимости.983.2 Возможности усиления МРЭ в магнитофотонном кристалле.983.3 Теория МРЭ в манганитах в рамках двухфазной моделипроводимости.1073.4 Выводы к Главе 3.114Глава 4.
МАГНИТООПТИКА НАНОКОМПОЗИТОВ31154.1 Влияние размерного эффекта на диагональные инедиагональные компоненты тензора диэлектрическойпроницаемости.1154.2 Учет конфокальности эллипсоидальных частиц эффективнойсреды.1184.3 Расчет магнитооптических спектровнанокомпозитов с учетом размерного эффекта.1204.4 Выводы к Главе 4.129Глава 5.
ОСОБЕННОСТИ МАГНИТОПРОХОЖДЕНИЯ ИМАГНИТООТРАЖЕНИЯНАНОСЛОЯХ.ВМЕТАЛЛИЧЕСКИХОСОБЕННОСТИМАГНИТООПТИЧЕСКИХОПТИЧЕСКИХСПЕКТРОВГИБРИДНЫХМУЛЬТИСЛОЕВ.5.1РасчетыИ130магнитопрохожденияимагнитоотраженияметаллических нанослоев Fe/Cr.1315.2 Оптические спектры гибридных мультислоев CoSiO25.3Магнитооптическиеспектрыгибридных136мультислоевCoSiO21415.4 Выводы к Главе 5.146Глава 6. ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ МАГНИТОИМПЕДАНС ВНАНОКОМПОЗИТАХ6.1 Особенности148магнитопрохождения в нанокомпозитах ввысочастотной области14846.2Расчетмагнитопрохождениявнанокомпозитахвысочастотной области в рамках теории МРЭ.бесконтактныйспособизмерениявМРЭ какмагнитосопротивлениянанокомпозита1526.3 Выводы к Главе 6.159Глава 7.
ТЕРМОЭДС В МАГНИТНЫХ НАНОКОМПОЗИТАХ1607.1Термоэдситуннельнаятермоэдсв магнитныхгранулированных сплавах.7.2160Формула для полевой зависимости термоэдс. Анализполученных результатов для магнитных нанокомпозитов.1657.3 Выводы к Главе 7.169ЗАКЛЮЧЕНИЕ170Список опубликованных по теме диссертации работЛИТЕРАТУРА1741835Список наиболее часто используемых сокращений:магниторефрактивный эффект – МРЭмагнитосопротивление -МСаномальный эффект Холла - АЭХтензор диэлектрической проницаемости - ТДПмагнитооптический – МОмагнитооптический эффект - МОЭразмерный эффект - РЭэкваториальный эффект Керра - ЭЭКприближение Максвелла-Гарнетта -МГприближение Бруггемана - EMAсимметризованное приближение Максвелла-Гарнетта – СМГ6ВВЕДЕНИЕАктуальность работыВажнойиинтереснойзадачейявляетсяисследованиемагнитооптических эффектов (МОЭ) в различных средах. Можнорассматривать МОЭ как на отражении (МОЭ Керра), так и напрохождении (МОЭ Фарадея и Фохта). Изучение данных эффектовпозволяет исследовать структуру различных магнитных материалов,осуществлять поиск новых перспективных материалов с заданнымисвойствами, разрабатывать методы оптической спектроскопии,интерпретировать экспериментальные результаты, а также вноситвклад в решение фундаментальной задачи описания взаимодействияэлектромагнитногоизлучениясвеществом.Рядматериаловобладают большой магнитооптической активностью и одновременнозначительным магнитосопротивлением (МС).
К таким материаламотносятся магнитные нанокомпозиты и манганиты. Получениеоднозначной зависимости между МОЭ и МСдает возможностьиспользовать данные материалы для измерения МС, т.е. МОЭ могутиспользоваться как бесконтактный метод измерения МС[1].Кнастоящемутеоретическоевремениописаниеотсутствоваломагнитооптических,последовательноеатакжерядаоптических свойств магнитных нанокомпозитов и манганитов.7Магнитные нанокомпозиты представляют собой неоднородныемагнетикивкоторыхферромагнитныечастицы,близкиекоднодоменным, помещены в металлическую или диэлектрическуюматрицу. Наличие в таких системах гигантского и туннельногомагнитосопротивления, гигантского аномального эффекта Холла,большой магнитооптической активности, аномального оптическогопоглощения [1-12] и др. представляет как фундаментальный, так ипрактический интерес.Магнитные гранулированные сплавы находят применение всредах для магнитной записи, в том числе с магнитооптическимсчитываниеминформации.Онииспользуются,каквысокочувствительные магниторезистивные датчики и миниатюрныемагнитосчитывающиемодуляторысвета,электрохромныеголовки,селективныеприемникидисплеитепловогоусилителиизлученияПринципиальным[13-24].ииотличиемнанокомпозитов от гранулированных систем металл-металл являетсяналичиепереходаметалл-диэлектрикприопределеннойконцентрации металла, называемой порогом перколяции.Вблизиэтого перехода кардинально меняются все свойства нанокомпозитов.Наличиетуннельныхконтактоввблизипорогаперколяции,классического и квантового размерного эффекта приводит кмногообразию наблюдаемых эффектов.8Наряду с трехмерными нанокомпозитами металл-диэлектрик,большойинтереспредставляютферромагнитныйметаллферромагнитныйметалл–трехмерныенемагнитный–системыполупроводникантиферромагнетик,аитакжеквазидвумерные гибридные мультислои, в которых ультратонкиеслои нанокомпозитов разделены диэлектрическими прослойками.Манганиты представляют собой перспективные материалы синтереснымииважнымидляпрактическихпримененийсвойствами[25-33].
В частности, для целого ряда этих материалов вближней ИК области спектра обнаружено значительное изменениекак пропускания [25], так и отражения [26] света при ихнамагничивании.Однимизновыхмагниторефрактивныйиинтересныхэффект(МРЭ).МОЭявляетсяПервоначальноонрассматривался, как изменение коэффициента рефракции (n) вмагнитном поле. В настоящее время в связи с возросшим интересомк неоднородным магнитным материалам, к которым относятся имагнитные нанокомпозиты, и манганиты и сложностью определениякоэффициентов рефракции и энстинкции(k) МРЭ определяют какизменение коэффициента отражения или прохождения в магнитномполе.МРЭпредставляетмагнитосопротивления(МС)собойи9высокочастотныйзаключаетсяваналогизменениикоэффициентов отражения и прохождения электромагнитных волндляобразцовсгигантским,туннельныммагнитосопротивлениемприособенностьюэффектапримененияданноговразличныхкачествеилинамагничиванииявляетсябесконтактногофункциональныхколоссальным[27].Важнойвозможностьметодаегоисследованияматериалов,элементовмикроэлектроники и сенсоров [1].В данной работе проведено теоретическое исследование МРЭ внанокомпозитах и манганитах, исследовано магнитопропускание имагнитоотражение многослойных наноструктур в рамках теорииМРЭ, а также развит подход теории эффективной среды для изученияоптическихимагнитооптических(МО)спектровмагнитныхнанокомпозитов в видимой и ИК области спектра.
Проведенныеисследования позволяют рассматривать МРЭ, как бесконтактныйметод исследования МС любых элементов спинтроники и фотоники.Также данный метод может быть использован длятолщиныактивногоэлементаидефектовопределениянаноструктур.Исследования МО эффектов важны, так как МО методы позволяютосуществлять МО запись, голографию, МО контроль MRAM,сенсоров, а также исследование многослойных материалов длястеллс-технологий.10Также в данной работе проведено теоретическое исследованиеоптическихимагнитооптическихсвойствферромагнитныхнанокомпозитов и систем на их основе, типа гибридных мультислоев(слои металла и диэлектрика), а также проведено объяснение рядаэкспериментальных данных полученных на кафедре магнетизмаМГУ и в Институте Физики Металлов УроРАН [34-39].Цель работы- теоретическое изучение магниторефрактивногоэффекта и магнитооптических эффектов, как бесконтактного методаисследованиянаноструктур,вчастностиизмерениямагнитосопротивления.Для достижения поставленной цели решался следующийкомплекс научных задач:1.Длямагнитныхнанокомпозитовпостроенатеориямагниторефрактивного эффекта.
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}
