Магнитные и транспортные свойства слоистых и гранулярных систем на основе полупроводников и оксидов металлов с магнитными нановключениями

Проект представляет собой развитие исследований, проводившихся в рамках завершаемого проекта РФФИ 15-07-01170, посвященного разработке и изучению новых магнитных материалов на основе полупроводников с магнитными нановключениями. Одним из важных результатов проекта являлась демонстрация возможности высокотемпературного (>300К) ферромагнетизма (ФМ) в пленках нестехиометрического сплава MnₓSi₁₋ₓ (x~0.5), однако однозначная интерпретация результатов была затруднена из-за технологических ограничений при приготовлении образцов, не обеспечивающих достаточного контроля над их составом и структурой. В связи с этим в рамках развития данных исследований планируется совершенствование метода импульсного лазерного осаждения пленок MnSi с целью получения образцов близких по составу к моносилициду марганца и дальнейшего контролируемого изменения их состава методом ионной имплантации. Ожидается, что планируемые комплексные исследования магнитных и транспортных свойств полученных пленок позволят определить механизмы возникновения в них высокотемпературного ФМ и условия для достижения максимальных температур Кюри.Помимо нестехиометрических сплавов MnSi, базирующихся на полупроводниковом кремнии, в рамках развития проекта планируется исследование магнитных гранулярных нанокомпозитов (НК), основанных на сплавах ФМ металл - диэлектрик. Интерес к подобным объектам связан с недавним обнаружением мемристорного эффекта в слоистых системах металл-оксид-металл (МОМ), состоящего в возможности непрерывного и обратимого изменения сопротивления структуры в сильном электрическом поле. Эффект связывается с процессами диффузии атомов в прослойке оксида под действием приложенного напряжения и образованием в ней проводящих каналов. Недостатком МОМ структур является случайный характер рассмотренных процессов, что приводит к нестабильности их мемристивных свойств. Вместе с тем наличие металлических наногранул в прослойке оксида может приводить к более детерминированному характеру образования проводящих каналов и улучшению мемристивных характеристик системы. В рамках проекта будут изучены магнитные и транспортные свойства подобных гранулярных металл-диэлектрических НК, приготовленных на базе переходных ФМ металлов Co, Fe и нестехиометрических оксидов AlOₓ и LiNbOₓ. Целью исследований является выяснение условий возникновения и механизмов мемристорного эффекта в таких структурах, определение возможных магнитных состояний и их связи с транспортными свойствами системы.