Экспериментальное исследование электрофизических свойств наноструктурированных магнитодиэлектрических материалов

Представлены результаты, полученные в ИТПЭ РАН в 2015 г. Проведено экспериментальное и теоретическое исследование возможностей создания метаматериалов с использованием ферромагнитных сердечников. Рассмотрен метод определения диэлектрической и магнитной проницаемостей по величине входного импеданса однородного слоя, лежащего на металлической подложке. Получено выражение, позволяющее разделить вклады интерференции и частотной дисперсии в частотную зависимость входного импеданса. Предложен алгоритм численного расчета материальных параметров для случая отсутствия частотной дисперсии диэлектрической проницаемости и произвольной дисперсии магнитной проницаемости. Экспериментально исследованы магнитостатические и динамические свойства тонких пленок пермаллоя. Показано, что снижение магнитных свойств с ростом толщины пленки связано не со скин-эффектом, а с появлением перпендикулярной магнитной анизотропии, вызывающей выход магнитных моментов из плоскости пленки. Проведено экспериментальное исследование влияния нанокристаллического состояния частиц ферромагнитных порошков и их электросопротивления на СВЧ-свойства композитов, содержащих эти частицы. Показано, что изменения фактора размагничивания исследованных частиц и фазового состава их поверхности слабо влияют на СВЧ магнитные свойства композитов. Теоретически и экспериментально исследовано влияние концентрации резонансных включений в метаматериале на его СВЧ материальные параметры. Измерены электрическая и магнитная проницаемость метаматериала, и проведено сравнение полученных результатов с обобщенной теорией Максвелл Гарнетта. Выполнен анализ возможностей применения закона Аше для анализа высокочастотных свойств материалов на основе экспериментальных данных. Рассмотрены условия, при которых закон выполняется при наличии магнитного затухания, сильного скин-эффекта и неоднородности материала. Показано, что уточненные оценки константы Аше могут быть получены с использованием лоренцевой аппроксимации частотной зависимости магнитной проницаемости.