Теория и моделирование новых материалов

Объектами исследования являются функциональные материалы, обладающие несколькими параметрами порядка, такие как мультиферроики, нанополенки и топологически защищенные магнитные структуры, которые могут формироваться в объемных фрустрированных магнитных материалах или искусственно создаваемых сверхрешетках. Исследуемые функциональные материалы послужат новыми наноэлектронными компонентами и устройствами в виде органических полевых транзисторов, химических сенсоров, фототранзисторов, фотовольтаических ячеек и устройств памяти. Предмет исследования: особенности фазовых переходов и условия зарождения топологических вихревых структур на интерфейсе магнитоэлектрических сверхрешеток. Изучено влияние магнитоэлектрического взаимодействия и внешнего магнитного поля на конфигурации основного состояния и упорядочение в нанопленках и сверхрешетках со структурой простой кубической решетки с несколькими конкурирующими взаимодействиями. Рассмотрен еще один тип вихреподобных неоднородностей, образующихся в тонких магнитных пленках с искусственно созданными отверстиями (антидотами) или немагнитными включениями. Их важной с технической точки зрения чертой является то, что они локализуются не в трехмерном пространстве, а на плоскости, благодаря чему становится реальным их использование в гетероструктурах с максимально тонкими слоями. Показано, что каждая пара отверстий может кодировать более чем один бит, так как магнетик в их окрестности находится либо в однородном состоянии, либо в одном из двух неоднородных, отличающихся знаком топологического заряда. Тем самым вполне вероятно, что именно использование пленок с топологическими особенностями является ключом к повышению плотности записи информации, а также решению ряда других задач, связанных с развитием наноэлектроники. Результаты, полученные нами, свидетельствуют о том, что при определенных условиях механизм аннигиляции на границе имеет решающее значение для устойчивости скирмиона в системах конечных размеров. В целом ожидается, что результаты, которые получены в ходе выполнения исследования, существенно дополнят качественные представления об устойчивости топологических структур в магнетиках. Полученные результаты позволяют выработать оптимальный баланс между чувствительностью скирмионов к управляющим воздействиям и их устойчивости к температурным флуктуациям - соблюдение этого баланса необходимо для успешной реализации скирмионов в качестве носителей информации. В ходе экспериментальной части исследований функциональных материалов разработаны образцы тонкопленочных структур, измерены и проанализированы их характеристики. Проведены оценки значения квантовой эффективности и значения подвижности носителей заряда в тонких пленках.