ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ, МАТЕРИАЛЫ, СТРУКТУРЫ И УСТРОЙСТВА СПИНОВОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ (промежуточный за 2018 год)

Осуществлено решение фундаментальных вопросов, связанных с явлениями, обусловленными спиновым транспортом в «объемных» материалах и наноструктурах. Задача имеет непосредственное отношение к спинтронике, где тесно переплетаются традиционная физика твердого тела, материаловедение и нанотехнологии. Главные вопросы спинтроники - создание спинового тока, управление им и его детектирование в различных материалах и наноструктурах. Синтезированы и исследованы структуры металл/диэлектрик/полупроводник (МДП) с различными типами металлов (Fe, Cu и Mn), диэлектриков (SiO₂ и Al₂O₃) и полупроводников (n- и p-Si). Обнаружен эффект магнитоимпеданса. Выполнен анализ энергии поверхностных состояний, отвечающих за эффект магнитоимпеданса. Установлено, что тип металла и его магнитное состояние в меньшей степени влияют на эффект, в отличие от типа примесей в подложке. Разработаны и изготовлены конструкции гибридных устройств на основе кремниевых нанопроволок, представляющие собой нанопроволочные транзисторы с ферромагнитным (Fe) стоком и истоком на подложках кремния на изоляторе. Технология объединяет методы оптической и электронной литографии и жидкостного и сухого реактивного травления. Проведены исследования электронных транспортных свойств синтезированных устройств. Методом оптической зонной плавки синтезированы монокристаллы ортоферрита YbFeO₃. С применением методики неупругого рассеяния нейтронов обнаружено, что спектр магнитных возбуждений состоит из двух мод, сильно разделенных по энергии: трехмерная мода с шириной 60 МэВ, связанная с антиферромагнитно упорядоченной подсистемой железа, и квазиодномерные флуктуации порядка 1 МэВ, связанные с подсистемой иттербия. Разработаны методики выращивания новых оксиборатов со структурой хантита, варвекита и людвигита. На выращенных кристаллах проведено исследование структурных, магнитных, магнитоэлектрических, акустических, оптических, резонансных свойств, а также исследование комбинационного рассеивания света. С использованием термитной реакции синтезированы и исследованы гранулированные пленочные нанокомпозиты Co-In₂O₃. Получено, что синтезированные пленки Co-In₂O₃ содержат ферромагнитные нанокластеры кобальта со средним размером 60 нм, намагниченностью ∼ 340 emu/см³, коэрцитивной силой HC~ 80 Oe, окруженные слоем In₂O₃, и имеют термически активированный механизм проводимости. Синтезированы и исследованы кристаллы Fe₁₋ₓMeₓSi, SmFe₃(BO₃)₄, YFe₃(BO₃)₄, обладающие уникальными магнитными и электронными свойствами.