Диссертация (1145326), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Установлено,что магнитное дипольное взаимодействие дает главный вклад в релаксацию длинноволновых спиновых волн и однородной прецессии в ферромагнитном образце по сравнениюс обменным взаимодействием. Обнаружено, что в ферромагнитных пленках наноразмерной толщины при толщине пленки меньшей определенного значения запрещен процессслияния спинволновых мод и должны наблюдаться слабозатухающие спиновые волны.3.
Теоретическая модель спиновых возбуждений в гранулированных структурах с ферромагнитными наночастицами в диэлектрической матрице. В рамках развитой моделинайден механизм спин-поляризационной релаксации, благодаря которому гранулированные структуры обладают аномально большим коэффициентом затухания спиновых возбуждений и большой шириной линии ФМР. Экспериментально подтверждено уменьшениекоэффициента затухания спиновых возбуждений с ростом концентрации магнитных гранул в гранулированных структурах и полученные зависимости объяснены механизмомспин-поляризационной релаксации.4. Теоретическая модель длинноволновых спиновых волн в гранулированных структурахс ферромагнитными наночастицами. Найдено, что спиновая разупорядоченность ферромагнитных наночастиц приводит к существенному изменению дисперсионных кривых спиновых волн и к появлению дополнительных ветвей.5.
Метод спинволновой спектроскопии и экспериментальные результаты определения магнитных и электрических характеристик магнитных наноструктур из дисперсионных зависимостей и групповых скоростей спиновых волн.6. Теоретическая модель кластерных электронных состояний (КЭС) в гранулированныхструктурах с металлическими наночастицами. КЭС образуются при достаточно большойпрозрачности туннельных барьеров между наночастицами и формируются из волновыхфункций s-, p-электронов оболочек атомов металлических частиц, когда волновые функции электронов, находящихся на уровне Ферми, расплываются и локализуются на группе(кластере) частиц.
Формирование КЭС влияет на электронный транспорт в гранулированных структурах. С помощью модели КЭС объяснены полученные экспериментальныефакты: пики проводимости на температурной зависимости тока при понижении температуры в сильных электрических полях, переходы из изолирующего состояния в проводящеепри действии электрического поля, обратные переходы при снятии поля и релаксация проводимости.127. Эффекты, проистекающие от процессов неупругого резонансного туннелирования черезцепочку локализованных состояний в аморфном слое между КЭС в гранулированныхструктурах с металлическими наночастицами, находящимися ниже порога перколяции.
Изтемпературных зависимостей проводимости определены числа локализованных состоянийв матрице, через которые происходит процесс туннелирования между КЭС.8. Теоретическая модель диэлектрической проницаемости гранулированных структур, обусловленная образованием КЭС. Экспериментальное подтверждение изменений диэлектрической проницаемости, вызванные изменением размеров КЭС, под действием электрического поля, температуры и отжига.9.
Теоретическая модель спин-ориентированного электронного транспорта в гранулированных структурах с ферромагнитными металлическими наночастицами, который происходит посредством неупругого резонансного туннелирования через цепочку слаборасщепленных локализованных состояний в матрице. Экспериментальное подтверждение следствий модели, проявляющихся в максимуме магнитосопротивления при определенной концентрации наночастиц и в отсутствии насыщения магнитосопротивления в сильных магнитных полях.10.
Эффект гигантского магнитосопротивления в гетероструктурах SiO2 (Co)/GaAs, гдеSiO2 (Co) является гранулированной пленкой SiO2 с наночастицами Co. Эффект магнитосопротивления наблюдается как до, так и при развитии лавинного процесса в полупроводнике. Для гетероструктур SiO2 (Co)/GaAs с 71 at.% Co при лавинном процессе величинамагнитосопротивления достигает 1000 (105 %) при комнатной температуре.11. Теоретическая модель эффекта гигантского магнитосопротивления в гетероструктурахгранулированная пленка / полупроводник, основанная на образовании спин-зависимогопотенциального барьера в полупроводнике вблизи интерфейса и положительной обратнойсвязи, формируемой дырками.
Действие спин-зависимого потенциального барьера усиливается рассеянием электронов назад на обменно-расщепленных уровнях квантовой ямы,образованной в интерфейсной области полупроводника, и накоплением заряда в яме.Личный вклад автора. Все теоретические результаты, представленные в работе, получены лично автором. Экспериментальные исследования и подготовка публикаций получены либо лично автором, либо при непосредственной работе с соавторами.Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались наМеждународном семинаре по спиновым волнам (С.-Петербург, 2000, 2007, 2009, 2011,2013), на Международном школе-семинаре "Новые магнитные материалы микроэлектроники"(Москва, 2000, 2002, 2004, 2006, 2009), IWFAC (С.-Петербург, 1999, 2001, 2003, 2005),13на Международной конференции "Аморфные и микрокристаллические полупроводники"(С.-Петербург, 2000), на Международном семинаре по проблемам магнетизма в магнитных пленках, малых частицах и наноструктурных объектах, (Астрахань, 2003), Internationales Wissenschaftliches Kolloquium (Illmenau, Germany, 2003), International Conference"Functional Materials", ICFM (Crimea, Ukraine, 2003, 2005, 2007, 2011), на XIV Международной конференции по электростатическим ускорителям и пучковым технологиям (Обнинск, 2001), на 1 Всероссийской конференции по наноматериалам НАНО-2004 (Москва),Nanomeeting-2005 (Minsk, Belarus, 2005), на Первой международной конференции "Наноструктурные Материалы - 2008: Беларусь - Россия - Украина (НАНО-2008)", MoscowInternational Symposium of Magnetism (MISM, Moscow, 2005, 2008), International Conferenceon NanoBio Technologies (Saint-Petersburg, 2008), на XIII Международном Симпозиуме"Нанофизика и наноэлектроника"(Нижний Новгород, 2009), IV Euro-Asian Symposium"Trends in Magnetism: Nanospintronics EASTMAG 2010"(Russia, Ekaterinburg, 2010), на8th Advanced Research Workshop "Fundamentals of Electronic Nanosystems"NANOПИТЕР2012 (С.-Петербург, 2012), на XXII Международной конференции "Новое в магнетизме имагнитных материалах"(Астрахань, 2012), на Joint European Magnetic Symposia JEMS2012 (Italy, Parma, 2012), на 21th International Symposium "Nanostructures: Physics andTechnology", (Санкт-Петербург, 2013).Публикации.
Материалы диссертации опубликованы в 145 печатных работах, из них 48статей в периодических изданиях, 2 монографии, 88 статей в сборниках трудов конференций и 7 патентов на изобретения и полезную модель.Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав изаключения, где представлены основные результаты работы. Общий объем диссертациисоставляет 381 страницу, включая 147 рисунков и 1 таблицу. Список цитированной литературы содержит 368 наименований.Первая глава посвящена литературному обзору. Во второй главе рассмотрена диаграммная техника квантовых систем с произвольной внутренней Ли-групповой динамикой.
Данная глава имеет вспомогательный характер, развитая диаграммная техника используется в последующих главах. В третьей главе получены основные уравнения, описывающие динамику спиновых систем, и найдена спиновая релаксация, определяемая собственными процессами. Спинволновые возбуждения в структурах с ферромагнитныминаночастицами рассмотрены в четвертой главе. Глава включает разделы, в которых описаны спинволновые возбуждения ферромагнитных наночастиц и спин-поляризационныймеханизм релаксации, длинноволновые возбуждения в структурах со случайной спиновой ориентацией и спинволновая спектроскопия. Пятая глава посвящена электронномутранспорту в гранулированных структурах с металлическими наночастицами, теоретической модели кластерных электронных состояний и экспериментальной проверке модели.
В14этой же главе рассмотрены диэлектрические свойства гранулированных структур с металлическими наночастицами, поглощение электромагнитного излучения гранулированнымиструктурами и радиопоглощающие покрытия. В шестой главе исследуется магнитосопротивление гранулированных пленок с ферромагнитными металлическими наночастицами имагнитосопротивление гетероструктур гранулированная пленка / полупроводник как до,так и при развитии лавинного процесса. Рассмотрен эффект гигантского инжекционногомагнитосопротивления в гетероструктурах SiO2 (Co)/GaAs и представлена теоретическаямодель, объясняющая этот эффект.15Глава 1Литературный обзор1.1Литературный обзор главы 2. Диаграммная техникаквантовых систем с произвольной внутренней Лигрупповой динамикойИсследование квантовых систем, состоящих из ферромагнитных наночастиц, и электронных систем, в которых значительное влияние на свойства оказывает взаимодействиеспинов, в настоящее время представляет значительный интерес, в частности, для спинтроники.
Для изучения этих систем необходимо использовать математические модели иметоды, которые бы адекватно описывали процессы со спиновыми ваимодействиями ипроцессы, происходящие на наноразмерном масштабе. В наносистемах эти процессы могут характеризоваться сильными локальными взаимодействиями во внутренней областинанообъектов и корреляционными эффектами между разными фазами и подструктурами [1, 2]. Одним из эффективных теоретических методов, применяемых для исследованиясильно взаимодействующих систем, является диаграммная техника, основанная на разложении функций Грина.
Диаграммное разложение является мощным методом для получения разнообразной информации о системах взаимодействующих частиц в квантовойтеории поля и в статистической физике. Используя диаграммную технику, можно найти спектры квазичастичных возбуждений, вычислить вероятности переходов, определитьтемпературные зависимости термодинамических потенциалов, найти параметры релаксации возбуждений.Построению диаграммной техники для квантовых систем, основанной на разложениипроизводящего функционала для температурных функций Грина, определяемого черездифференциальные функциональные уравнения, посвящена глава 2.
На уровне частицквантовые системы описываются операторами, которые принадлежат некоторой алгебреили супералгебре Ли. Операторы являются генераторами непрерывных преобразований16соответствующих групп Ли, которые определяют внутреннюю динамику квантовой системы. Для Бозе и Ферми систем внутренняя динамика проста и дается, соответственно,группой и супергруппой Гейзенберга-Вейля. Соответствующие алгебры Ли (алгебра и супералгебра Гейзенберга) образованы операторами рождения и уничтожения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
