Новые оксидные наноразмерные гетероструктуры для СВЧ-применений: процессы формирования, кристаллическая структура и магнитные свойства

Проект направлен на определение главных факторов, определяющих релаксацию магнитных возбуждений (спиновых волн и ферромагнитного резонанса) в наноразмерных магнитных пленках. С этой целью будет осуществлен синтез магнитных наноразмерных пленок (железо-иттриевого граната и феррошпинелей) на подложках гадолиний-галлиевого граната, MgO, GaAs и GaN, определена кристаллическая структура пленок и интерфейсных слоев, исследовано распространение и затухание спиновых волн, ферромагнитный резонанс и влияние электрического поля на магнитные возбуждения. Актуальность проблемы с научной точки зрения заключается в том, что, в отличие от толстых магнитных пленок, в наноразмерных пленках для длинноволновых возбуждений запрещены трех-магнонные процессы слияния и распада и в релаксацию спиновых волн значительный вклад начинают давать неоднородности магнитной структуры и интерфейсные слои. Несмотря на то, что, работы, связанные с синтезом и изучением высокочастотных свойств материалов – ферритов имеют историю в несколько десятилетий, на настоящий момент работ, связанных с получением и адаптацией ферритов с низкой величиной затухания спиновых волн для нано- и микроэлектронных устройств (монолитных интегральных схем), в мире крайне мало. Настоящий проект направлен на исследование, разработку технологии получения и изучение магнитных свойств именно наноструктур на основе ферритов с точки зрения применимости в приборной отрасли, что весьма актуально в настоящее время. Т.е. прикладная значимость настоящей работы заключается в том, что при ее положительном решении возможно создание наноразмерных приборов на спиновых волнах (высокодобротных перестраиваемых фильтров и линий задержек) СВЧ диапазона, а также радиационно-устойчивых монолитных СВЧ-интегральных схем, находящих применение в космической отрасли, в области радиолокации специального назначения, и в радиационно-опасных направлениях деятельности.Создание приборов СВЧ-диапазона с быстроуправляемыми параметрами и параметрами, величины которых зависят от направления микроволнового магнитного поля, невозможно без применения диэлектриков-ферритов. В качестве активных элементов, обладающих необходимыми магнитными свойствами в подобных приборах могут быть использованы моно- и поликристаллические эпитаксиальные структуры на основе ферритов-гранатов и ферритов-шпинелей.Уменьшение величины намагниченности насыщения за счет совершенствования технологии создания ферритов-шпинелей, а также синтеза ферритов улучшенного состава путем создания твердых растворов, является актуальной задачей СВЧ-электроники, а также одной из задач настоящего проекта. Применение ферритов-гранатов и ферритов-шпинелей, обладающих узкой шириной линии ФМР, позволяет перекрыть широкий частотный диапазон в силу возможности использования ферритов-шпинелей в области более высоких частот, чем ферритов-гранатов. Итоговый ожидаемый частотный диапазон, который возможно перекрыть за счет комбинации двух указанных типов материалов – от 500 МГц до 20 ГГц.