Автореферат (1145402)
Текст из файла
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»УДК 539.9/537.622/539.27/539.1.08На правах рукописиГригорьева Наталья АнатольевнаИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТНЫХ НАНОСТРУКТУР МЕТОДАМИМАЛОУГЛОВОЙ ДИФРАКЦИИ НЕЙТРОНОВ И СИНХРОТРОННОГОИЗЛУЧЕНИЯ01.04.07 — физика конденсированного состоянияАвторефератдиссертации на соискание учёной степенидоктора физико-математических наукСанкт-Петербург — 2016Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном университете.Научный консультант:доктор физико-математических наук,старший научный сотрудник,заместитель директора ФГБУ «Петербургский институт ядерной физики им.
Б.П. Константинова»Григорьев Сергей ВалентиновичОфициальные оппоненты:доктор физико-математических наук,старший научный сотрудник,главный научный сотрудник ФГУ ФНИЦ"Кристаллография и фотоника" РАНДмитриенко Владимир Евгеньевичдоктор физико-математических наук,старшийнаучныйсотрудникФГБУН«Физико-технический институт им. А.Ф.Иоффе РАН»Набережнов Александр Алексеевичдоктор физико-математических наук,профессор,директор международного исследовательского центра «Интеллектуальные материалы»ФГАОУ ВО «Южный федеральный университет»Солдатов Александр ВладимировичВедущая организация:Объединенный институт ядерных исследований, г. Дубна20 г. вч.
на заседании диссертаЗащита состоится « »ционного совета Д 212.232.33 по защите докторских и кандидатских диссертаций, созданного на базе Санкт-Петербургского государственного университетапо адресу: 198504, г. Санкт-Петербург, Старый Петергоф, улица Ульяновская,д.1, физический факультет СПбГУ, малый конференц-зал.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке им. А.М. ГорькогоСанкт-Петербургского государственного университета и на сайте СПбГУ(www.spbu.ru).Автореферат разослан «»20г.Учёный секретарь диссертационного советакандидат физико-математических наук, доцентПоляничко А.М.3ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность исследования.
Изучение физических свойств магнитныхнаноструктурированных материалов стало одним из основных направлений всовременной науке. Это связано, во-первых, с быстрым развитием технологийсинтеза, что позволяет создавать наноструктуры со сложным химическим составом, сложной геометрией, а значит труднопредсказуемыми физическимисвойствами. Во-вторых, исследование пространственно упорядоченных наноструктур позволяет решать фундаментальные задачи коллективного поведения ансамбля наночастиц, связанные, например, с процессами самоорганизации.
В-третьих, сочетание магнитных свойств материалов с упорядоченностью наноразмерных элементов, как правило, приводит к появлению сложноймагнитной структуры, исследование которой чрезвычайно интересно для развития теории магнетизма.Вместе с этим, исследование магнитных наноматериалов интересно нетолько для решения фундаментальных вопросов материаловедения и магнетизма, но и для решения прикладных задач, связанных с их использованием.При этом определение взаимосвязи функциональных свойств с топологией,структурой, размерностью и параметрами магнитных нанокомпозитов даетвозможность вести направленный поиск и оптимизацию процессов синтезананоструктур для их практического применения.Магнитные наноструктурированные материалы активно используютсяв высокотехнологичных отраслях промышленности: вычислительной технике, в микро- и наноэлектронике, в биомедицине и фармакологии, и других.В настоящее время наиболее широкое распространение получили магнитныеносители информации.
Можно сформулировать технологические требования,предъявляемые к магнитным носителям [1]: магнитные частицы не должнывзаимодействовать друг с другом и не должны смещаться в пространстве поддействием внешнего магнитного поля; размер магнитной частицы, на которую записывается 1 бит информации не должен превышать размера одногомагнитного домена; магнитные частицы должны характеризоваться достаточно высокими значениями коэрцитивной силы, остаточной намагниченности имагнитного момента, а также иметь регулярное расположение в пространстведля стабилизации процессов перезаписи и хранения информации и увеличения отношения сигнал/шум.
Эти требования выполняются для нанокомпозитных материалов с анизотропными частицами, синтезированными на основехимически инертных матриц. Как правило, такие наноматериалы относятсяк одномерным (1D). Матрицы, в данном случае, задают пространственнуюпериодичность, позволяют механически разделить магнитные частицы друг4от друга, избежать влияния обменных сил и внешних воздействий, а такжеагрегации наночастиц. По типу записи информации – продольная или перпендикулярная – носители синтезируются как композиты с наночастицами, осьанизотропии которых ориентирована параллельно или перпендикулярно плоскости считывания информации. Причем последние могут быть использованыне только в качестве рабочих магнитных материалов для информационныхтехнологий, но и как функциональные наносистемы, работающие на эффектеразмерного квантования, как химические и биологические сенсоры, электронные устройства, или как системы с развитой поверхностью для интенсификации ряда процессов тепло- и массопереноса.В отличие от одномерных 1D наноструктурированных материалов, описанных выше, гранулированные пленочные нанокомпозиты относятся к двумерным 2D материалам.
Гранулированной пленкой (ГП) называют диэлектрическую матрицу с внедренными наночастицами ферромагнитного материала. В данном случае важным оказывается не анизотропия и пространственная регулярность и ориентация наночастиц, а наличие как можно более тонкого слоя матрицы между частицами, для туннелирования носителейзаряда между гранулами. Если такую пленку осадить на полупроводниковую подложку (ПП), то возникнет явление инжекционного магнетосопротивления (ИМС), основанное на подавлении внешним магнитным полем инжекции спин-поляризованного тока из ГП в ПП.
Эффект ИМС был обнаруженна гетероструктурах "GaAs/островковая пленка M nSb" с покрытием Sb [2],"GaAs/гранулированная пленка SiO2 (Co)" и "GaAs/гранулированная пленка T iO2 (Co)" [3], "GaAs/нанокластерs M nAs" [4] и активно используется врабочих элементах спинтроники.Эффект ИМС обусловлен рядом факторов: 1) образованием в полупроводнике вблизи интерфейса слоя, обогащенного спин-поляризованнымиэлектронами, в котором формируется магнитоуправляемый барьер, 2) переносом спин-поляризованных электронов из магнитного материала ГП в немагнитный ПП, 3) наличием лавинообразного процесса в полупроводнике, 4)наличием положительной обратной связи, благодаря дыркам, появляющимся во время лавинного процесса, 5) возможностью изменения поляризацииспин-поляризованных электронов под действием внешнего магнитного поля.Несмотря на обширный экспериментальный материал, подтверждающий существование ИМС, теоретическое обоснование этого интересного и перспективного, с прикладной точки зрения, эффекта остается дискуссионным.Примером трехмерных 3D наноструктур могут служить искусственныеопалы, или опалоподобные структуры (ОПС), на основе шаров субмикронных5диаметров из диоксида кремния или полистирола, уложенных в кубическуюгранецентрированную упаковку.
Структура ОПС характеризуется периодическим изменением диэлектрической проницаемости, благодаря чему в энергетическом спектре ОПС возникают запрещенные зоны, в пределах которых распространение электромагнитного излучения подавлено в определенных кристаллографических направлениях [5]. Таким образом, искусственные опалы,прозрачные в оптическом диапазоне, не пропускают свет с длиной волны, попадающей в фотонную запрещенную зону, и рассматриваются как оптическиеаналоги электронных полупроводников.
На основе ОПС создаются оптоэлектронные устройства нового поколения: оптические фильтры, переключатели,усилители, излучатели.В настоящее время для расширения границ применения искусственныхопалов активно используются методы синтеза инвертированных опалоподобных структур (ИОПС), путем внедрения различных материалов заполненияв пустоты между микросферами с последующим удалением микросфер путем химической или термической модификации. Получаемые инвертированные структуры, при этом, наследуют структуру прямых опалов и физическиесвойства внедренных материалов. При заполнении пустот матрицы ферромагнитными материалами – железом, никелем, кобальтом или их сплавами,получаются магнитные инвертированные опалоподобные структуры, интересизучения которых обусловлен их применением в устройствах спинтроники иоптоэлектроники.
Очевидно, что макроскопические свойства ИОПС должныбыть связаны с такими микроскопическими параметрами как размер наночастиц, характер и величина обменного взаимодействия, анизотропия формы,структурная анизотропия материала внедрения, поэтому изучение корреляции макросвойств и микроскопических параметров позволяют разработать нетолько новые приложения трехмерных метаматериалов, но и находить решения вопросов фундаментального характера.Определение взаимосвязи функциональных свойств с топологией, структурой, размерностью и параметрами магнитных наносистем следует проводить комплементарными методиками малоугловой дифракции нейтронов исинхротронного излучения, так как речь идет, во-первых, об объектах, имеющих масштаб в пределах от десятков нанометров до единиц микрометров,во-вторых, как правило, это упорядоченные объекты, рассеяние которых описывается законом Г.В.
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}
