Отзыв ведущей организации (1104959)
Текст из файла
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВГРСИТЕТ» о диссертации Смеловой Екатерины Михайловны ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТНЫХ И ПРОВОДЯЩИХ СВОЙСТВ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИХ НАНОКОНТАКТОВ И НАНОПРОВОДОВ, представленную на соискание ученой степени кандидата физико- математических наук по специальностям 01.04.07. — физика конденсированного состояния и 01.04.11 — физика магнитных явлений Для усовершенствования технологий создания функциональных наноструктур в наноэлектронике, а также оптимизации методов управления квантовыми магнитными и электротранспортными свойствами этих структур необходимо детальное изучение изменений состояний нанообьектов с помощью хорошо обоснованных современных математических моделей, Нолучепие новых результатов в этой области важно для твердотельной наноэлект1эопики и спинт1эоники, развития новых технологий сверхплотной записи, быстрой обработки и передачи информации.
Транспортные линии из атомов металлов, обладающие к тому же и магнитными свойствами, могут быть использованы в качестве базовых элементов для различных устройств спинтроники, в виде фильтров спин-поляризованного электронного тока, модуляторов и перекшочателей. Таким образом, актуальность выполнешюй диссертационной работы является безусловной как в плане поставленных задач, так и в отношении выбранных объектов исследования.
Целью работы являлось установление взаимных связей проводящих свойств одномерных биметаллических наноконтактов и нанопроводов с геометрическими параметрами системы„ее химической и элек- тронной структурой, а также магнитными и механическими свойствами объектов, образованных из атомов благородных или переходных Зд-5й металлов. Большой интерес представляло изучение изменений электронной структуры напопроводов и наносопряжений в процессе их формирования и роста, а также оценка возможности появления спин- поляризованного электронного тока в магнитных структурах такого типа, Для достижения поставленной цели был сдезган обоснованный выбор соответствующих методов расчета с использованием первопринципной молекулярной д~~~~~ки на основе теории функционала электронной плотности.
Базовый аппарат такой теории не нуждается в подгоночных параметрах и дополнительных корректировках выходных результатов расчета. Расчеты атомной структуры, геометрии и магнитных свойств исследуемых структур проводились на основе специальной программы итерационного построения решения самосогласованной системы уравнений Кона-Шема в базисе плоских волн с использованием прибли>кения локальной плотности и обобщенного градиента для потенциала обменно-корреляционного взаимодействия.
В диссертации Смеловой Е.М. были поставлены задачи установления взаимосвязи между механическими свойствами, электронной структурой и геометрией биметаллических наноконтактов и напопроводов из атомов Зс!-5с1 металлов (М= Ге„Со, Рс1, Р1, Ап, Ад), а также характера зависимости магнитных свойств наносистем от химического состава и деформаций «растяжения-сжатия», возникающих в процессе формирования одномерных атомарных структур. Предстояло выяснить, как зависят от вышеуказанных структурных и магнитных характеристик проводящие свойства атомарных проводов и их сопряжений. Структурно диссертапия Смезювой Е.М. состоит из вводной части, основной части из трех глав, а также перечня основных результатов, выводов и списка цитируемой литературы. Общий обьем работы составляет 147 страниц, включая список из 126 цитируемых литературных источников.
В Первой главе проведено сопоставление полученных в диссертационной работе результатов с мировым уровнем исследований в области физики одномерных структур, сформулированы цели и задачи работы. Во Второй главе произведено описание метода функционала электронной плотности„обоснованы использованные аппроксимации для потенциала обменно-корреляционного взаимодействия. Дано полное описание теоретической модели, положенной в программу выполненных расчетов и приведены основные параметры для вычислений. В Третьей главе приводятся основные результаты работы и их обсуждение.
Проведено теоретическое исследование квантовых свойств смешанных Аи-Со и Аи-Аа наноконтактов. Рассмотрены следующие конфигурации цепи контакта, отличающиеся положением атомов двух сортов: Аи-Лп-Ая, Ац-Со-Со, Ац-Ац-Ая, Со-Ац-Со. Были рассчитаны основные характеристики паноконтактов для комбинаций Ац-Со и АцАу: энергии связей, межатомныс расстояния, сила разрыва и распределение электронной плотности. Было обнаружено образование устойчивых связей между атомами разных элементов в цепи контакта, позволяющее обьяснить причину стабилизации и увеличение его прочности при больших значениях межатомных расстояний.
Обнаружено, что при смешении атомов Со и Ац увеличивает прочность контакта по сравнению со случаем чистого Ац. Для смешанных проводов, состоящих из базовых (Рс1, Рг„Ац) было показано, что при сжатии всех смешанных нано- проводов происходит переход из линейной конфигурации в зигзаговую вне зависимости от сорта второго магнитного компонента. Кроме того было показано, что смешанные нанопровода с атомами Со и % в качестве второго магнитного компонента 1Р~-Со, Р~-%, Рд-Со, Рс1-%, Ац-Со, Аи-%) являются ферромагнитными в основном состоянии. Представлены результаты подробного исследования магнитных свойств наиболее стабильных смешанных нанопроводов Р1-Ре, обладающих магнитным переходом при изменении геометрии провода.
Необычное поведение проводов Р1-Ре в области перехода из линейной конфигурации в зигзаговую и наличие в них магнитного перехода, послужило поводом к проведению детального исследования взаимосвязи магнитных и проводящих свойств одномерных Р1-Ге наноструктур. Для обьяснения магнитных свойств и появления спинового фильтра в смешанных проводах 1'1-1'е проведено подробное исследование их зонпой структуры.
Кроме того, было обнаружено, что в смешанном наноконтакте с конфигурацией Аи-Со-Аи на расстояниях больше 10.56 А происходит вытягивание атомов золота из электродов с образованием стабильных (по сравнению с золотыми) смешанных 5-ти атомных контактов. Диссертантом показано, что формирование стабильных одномерных сплавов наблюдается даже для тех элементов, которые не сплавляются в кристаллическом массиве Ац-Со. В биметаллических напопроводах при сжатии и переходе в конфигурацию «зиг-заг» происходит значительное уменьшение энергии их формирования. Было установлено, что биметаллические нанопровода„образованные из атомов Р1, Рд, Аи в качестве базового элемента и атомов Со, Ге, % в качестве второго магнитного компонента обладают магнитными свойствами. Для биметаллических нано- проводов с атомами Ге в качестве второго магнитного компонента 1РтГе, РЙ-Ге, Аи-Ре) при растяжении наблюдался переход из ферромагнитного состояния в антиферромагнитное, сопровождающийся трансформацией провода из конфигурации «зиг-заг» в линейную.
Важным для приложений является обнаруженная в работе зависимость проводящих свойств одномерных Р1 -Ре нанопроводов от их геометрии, а также появление спиновой поляризации электронного транспорта в "зиг-заг'" конфигурации при ферромагнитном упорядочении магнитш ~х моментов атомов железа и ее исчезновение в линейном Р1 -Ге нанопроводе с неизменным значением проводимости. Исследование атомной структуры и квантовых свойств металлических однокомпонентных и смешанных наноконтактов и нанопроводов проведено расчетным методом, исходящим из первых принципов современной электронной теории атомарных кластеров и молекулярной динамики.
На основе расчетных данных изучено влияние атомной структуры и компонентного состава одномерных систем указанного типа на их проводящие и магнитные свойства. В диссертационнои работе оыли получен ряд новых„важных для данного нау пюго направления результатов. Так Смеловой Е.М. обнаружено новое явление — формирование одномерных спиновых фильтров в двухкомпонентных напопроводах ЛцСо, Р1-Рс, для которого был предложен механизм формирования состояния спинового фильтра в двухкомпонентных одномерных наноструктурах, Была установлена общая закономерность для зависимости магнитных свойств от компонентного состава провода. При деформациях типа «растяжение-сжатие» зарегистрирован переход из ферромагнитного в антиферромагнитное состояние во всех исследованных двухкомпонентных проводов с железом в качестве второго магнитного компонента ~РоРе, Р1-Ге„ли-Ге) и объяснен его механизм.
Установлена зависимость проводящих свойств одномерных биметаллических нанопроводов от магнитных свойств, компонентного состава провода, его атомной структуры и геометрии, а также взаимосвязь между геометрией и компонентным составом, Использование комбинации квантовых методов расчета электронной структуры и молекулярной динамики для решения задач диссертационного исследования следует признать успешным, учитывая, что построение моделей было произведено из первых принципов. Следует отметить, что особые свойства одномерных наносистем не могли быль выявлены на основе моделей «общего положения», не учитывающих структурной специфики напопроводов и наноконтактов.
Как и было показана автором диссертации, такая специфика формируется на основе орбитально-спиновой электронной структуры составляющих наносистему атомов. Для интерпретации наблюдаемых зависимостей между характерными параметрами наносистем автором привлекались основные положения теории атомного и молекулярного магнетизма, электронной тео- рии атомов„атомарных кластеров и конденсированных систем, а также новейшие достижения в области физики и электроники наноструктур. Изложенные в диссертации результаты элсктрошюго и молекулярного моделирования существенно дополняют имеющиеся литературные данные о структуре одномерных атомных кластеров, их квантовой электрической проводимости. чувствительной к состоянию спиновой поляризации, Обнаруженные автором диссертации спин-зависимые эффекты проводимости нанопроводов и наноконтактов, особенности влияния атомарной структуры на электронные свойства и магнитные характеристики наносистем могут найти применение при разработке модельных, а в ряде случаев и реальных систем наноэлектроники и спинтроники, а также в различных технологических разработках для смежных прикладных областей.
Автором диссертационной работы произведен удачный выбор адекватных и наиболее оптимальных методов расчета характерных структурных, транспортных и магнитных параметров наноструктур. К недостаткам работы можно отнести отсутствие в диссертации анализа температурных зависимостей относительно низкоэнергетических переходов из состояния ферромагнитного упорядочения магнитных моментов атомов Ре в проводе в состояние с антиферромагнитным упорядочением, которые могли быть получены при реализации расчетных методов молекулярной динамики.
Отсутствуют данные и о влиянии на свойства проводящих нанопроводов и наноконтактов молекулярного окружения буферной газовой среды. Ряд понятий физики конденсированных фаз применяется автором для описания свойств атомных мезоскопических систем (ферромагнитное и антиферромагнитное состояния нанокластера) без попыток использования альтернативных подходов. Вместе с тем, эти замечания ни в малейшей степени не снижают заслуг соискателя в получении важных и интересных результатов исследования, равно как их высокой оценки и труда диссертанта в целом.
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}
