Самоорганизующиеся пленки ферритов для устройств спинтроники, магноники и магнитоплазмоники

Проект связан с разработкой нового подхода по созданию не эпитаксиальными методами самоорганизующихся поликристаллических пленок Mg(Fe0.8Ga0.2)2O4, Y3Fe5О12 и Bi3Fe5О12 на коммерческих полупроводниковых и диэлектрических подложках Si, GaN, GaAs и Gd3Ga5O12 с функциональными характеристиками, сопоставимыми с объемными аналогами, для устройств спинтроники, магноники и магнитоплазмоники. Суть метода состоит в нанесении ионно-лучевым способом пленок ферритов толщиной ~ 20 нм при параметрах, исключающих протекание процессов диффузионного обмена между материалами гетероструктур, на подложки с предварительно напыленным наноразмерным барьерным слоем аморфного оксида заданного состава и толщины. После нанесения пленки, квазиимпульсным нагревом, исключающим разогрев подложки, проводится кристаллизация наноразмерного слоя феррита, а затем ионно-лучевым методом пленка утоняется до толщин, составляющих 3-4 атомные решетки, а затем проводится ее повторное нанесение до заданной толщины. При этом повторная кристаллизация будет протекать при пониженных, по сравнению с первичной, температурах. В процессе повторного нанесения происходит самоорганизация пленочной структуры за счет самосогласования свойств пленки с несогласованной по параметрам подложкой. В результате на наноразмерном уровне толщин достигается объемоподобность характеристик пленки на подложке с инородными свойствами. Таким образом, снимаются ограничения, накладываемые известными требованиями к эпитаксиально согласованным структурам. Это позволяет компактировать разнородные по свойствам материалы, и изучать их мультисвойства (мультиферроики, материалы магнитоплазмоники и магноники, спининжекционные структуры ферромагнетик-полупроводник). С помощью указанного выше подхода путем комбинации пассивных элементов на основе ферритов и активных элементов на коммерческих подложках групповыми методами микроэлектроники будут созданы монолитные интегральные устройства диапазона 2…25 ГГц. с характеристиками, недоступными современной микроэлектронике. Предполагается создание пленочных гетероструктур Bi3Fe5О12/Gd3Ga5O12 с расположенной на поверхности Bi3Fe5О12 периодической, плазмонной, оптически прозрачной, сплошной решеткой пленкой золота. Способ ее формирования, разрабатываемые заявителями, заключается в том, с помощью фокусированного пучка ионов в сплошной, оптически прозрачной пленке золота, предварительно нанесенной на Bi3Fe5О12, производится разметка - вытравливаются наноразмерные периодические ячейки, а затем ионно-лучевым методом распыления доводят глубину ячейки до необходимых размеров. В результате будут получены высокодобротные периодические пленочные носители информации для устройств плазмоники.