ОТЧЕТ ЗА 2017 ГОДО НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕ ПО 2-МУ ЭТАПУ ПРОЕКТА РФФИ 16-07-00324:«Нанотехнология и исследование эпитаксиальных квантоворазмерных переходов ферромагнитный метал - антиферромагнитный полупроводник, проявляющих спин-инжекционные эффекты в терагерцевом излучении»

В результате развития методики получения магнитного метаматериала, состоящего из не перколированных островков ферромагнитного металла (Ni, Fe) и сплошной пленки антиферромагнитного материала (NiO, FeMn), при использовании ростового метода импульсного лазерного осаждения изготовлены образцы метаматериала с разными характеристиками, проведено их исследование с использованием ампер-вольтных зависимостей, магнитополевых и температурных зависимостей сопротивления, кинетики изменения сопротивления конденсата в процессе роста островков, сканирующего электронного микроскопа, а также атомно-силового и магнитосилового микроскопов. С применением этих методов показано, что разработанная технология позволяет получать островки ферромагнитного металла в диапазоне 10-100 нм их латеральных размеров с расстоянием между островками на уровне от единиц до десятков нанометров. Полученные островки металлов демонстрировали типичную зависимость анизотропного магнитосопротивления, характерную для ферромагнетиков, а их температурные зависимости сопротивления могли быть активационного или “ металлического” типа в зависимости от степени перколяции островков. Сопоставление расчетных данных микромагнетизма с результатами измерения магнитосилового микроскопа показало, что островки ферромагнитного металла находятся в однодоменном состоянии, однако распределение намагниченности от островка к островку имеет более сложный характер из-за процессов пиннинга, однонаправленной обменной анизотропии, кристаллографической анизотропии, при этом последняя является определяющей, и магнито-дипольного взаимодействия между ними. Начальные эксперименты по детектированию электромагнитного излучения показали наличие полос излучения в терагерцевой области частот с длинной волны излучения 12 – 30 мкм при пропускании тока через магнитный материал. Оценки уровня спиновой инжекции с использованием спин-транспортных моделей указывают на то, что достижение оптимальной спиновой инжекции возможно при плотности тока в метаматериале на уровне 107 А/см2, что достижимо, если соотношение длины и ширины микроструктур, изготовленных из магнитного метаматериала, будет на уровне 1:1000. Это предполагает применение микроструктурирования пленок магнитного метаматериала для изготовления мостиковых микроструктур с длиной мостика от 0.1 до 10 мкм и проведение исследования их излучательных свойств на следующем этапе выполняемого проекта.