Терагерцовая-субтерагерцовая спектроскопия легированных свинцом монокристаллов гексагонального феррита бария – материала нового поколения электронных устройств

Стремительное развитие современных технологий остро ставит вопрос о поиске новых материалов, удовлетворяющих все возрастающим требованиям электронной промышленности. Одним из наиболее перспективных в данном аспекте классов объектов являются монокристаллические формы гексагональных ферритов – соединений со структурой магнетоплюмбита. Наиболее известный представитель данного класса - гексаферрит бария BaFe12O19. Гексаферриты совмещают в себе наличие взаимосвязанных электрического и магнитного упорядочений, что позволяет осуществлять контроль магнитных характеристик путем управления электрическим порядком и наоборот, управлять электрической поляризацией путем приложения магнитного поля. Функциональные характеристики гексаферритов - магнитные свойства, диэлектрические параметры, температура Кюри, коэрцитивная сила, магнитная упорядоченность и пр., сильно зависят от их химического состава. Это связано с тем, что соединения имеют весьма сложную кристаллическую решетку, в которой ионы железа распределены по пяти различным кристаллографическим позициям, а более крупные катионы бария расположены внутри кислородных двенадцативершинников. Как следствие, катионное замещение изменяет локальные кристаллические поля и приводит к изменениям длин и углов связей, локальному понижению симметрии, что в свою очередь оказывает влияние на электродинамические, магнитные, механические параметры соединений. Гексаферриты уже зарекомендовали себя в качестве материалов с уникальными магнитными характеристиками, однако этим горизонты их использования не ограничиваются. Наличие взаимодействия магнитной и дипольной подрешеток открывает новые перспективы их применения в качестве функциональных материалов современной электроники. Важно отметить, что именно эта особенность гексаферритов изучена на сегодняшний день довольно слабо: имеющиеся сведения об электродинамическом отклике гексаферритов в терагерцовом диапазоне частот, где как раз и проявляются дипольно-магнитные возбуждения, носят обрывочный и хаотичный характер. Вдобавок, в силу труднодоступности на сегодняшний день высококачественных монокристаллов гексаферритов, основная доля имеющихся в литературе данных касается поликристаллических, нанопорошковых и тонкопленочных форм. В то же время, как раз в монокристаллических составах упомянутые выше важные функциональные особенности данных соединений проявляются наиболее выражено. Именно поэтому данный Проект нацелен на проведение первых детальных и систематических исследований субтерагерцовых, терагерцовых, а также радиочастотных электродинамических характеристик высококачественных монокристаллов гексагональных ферритов бария с замещением свинца, Ba(x)Pb(1-x)Fe12O19, где х = (0, ..., 1). Предполагается проведение исследований влияния модификации структуры соединений на их фундаментальные диэлектрические и магнитные характеристики (спектры комплексных диэлектрической проницаемости и магнитной восприимчивости, комплексного показателя преломления и т.д.), природы основного состояния, механизмов взаимодействия между магнитной и электрической подсистемами и природы фазовых переходов. Спектроскопические исследования будут проводиться с применением методов терагерцовой/субтерагерцовой, радиочастотной и инфракрасной спектроскопии (частоты от 1 Гц до 300 ТГц, температуры 4-300 К) в сочетании с теоретико-групповым анализом спектров магнито-диэлектрического отклика и теории Ландау фазовых переходов второго рода. Подобные исследования до настоящего времени не проводились.