СВЧ магнитоэлектроника композитных пленок и планарных структур

Использование нанотехнологий позволяет расширить возможности получения твердотельных структур с принципиально новыми свойствами за счет использования регулируемого изменения микро- и наноструктуры материалов в виде изменения химического состава и топологии расположения атомов или молекулярных кластеров на расстоянии в несколько нанометров. Физической основой таких эффектов и явлений является проявление квантово- размерных закономерностей и превалирующее влияние поверхности на свойства наноструктурированных материалов. С другой стороны, знание таких закономерностей позволит целенаправленно создавать наноструктуры с новыми функциональными свойствами. Авторы проекта планируют установить основные закономерности проявления нелинейных электрических, магнитных явлений в нанокомпозитных плёнках. В частности, в композитах ферромагнетик-полупроводник и мультислойных структурах на их основе наблюдается ряд интересных эффектов, таких как гигантское магнитосопротивление, аномальный эффект Холла и др., природа которых до конца не исследована. При этом также наблюдается проявление весьма перспективных с практической точки зрения высокочастотных магнитных свойств. В слоевых композитах ферромагнетик-пьезоэлектрик наряду с магнитоэлектрическим эффектом ожидается возникновение нечетной магнитной термоэдс, что важно при разработке датчиков магнитного поля, которые могут не только измерять величину напряженности магнитного (или электрического) поля, но и его полярность. Варьируя в широких пределах состав нанокомпозитной системы, морфологию и размер входящих в нее компонентов, следует ожидать проявления и других уникальных физических свойств, параметры которых будут существенно зависеть от внешних воздействий (температуры, напряженности внешнего магнитного или электрического полей, и т.д.). Комплексное изучение транспортных, магнитных, высокочастотных магнитных свойств в новых нанокомпозитных системах необходимо для развития научных направлений, таких как нанофотоника, спинтроника, функциональная наноэлектроника. Вследствие этого исследование транспортных и магнитных явлений в тонкопленочных наноструктурах на основе ферромагнитных, диэлектрических и полупроводниковых фаз с новыми функциональными свойствами, создаваемыми за счет регулируемого изменения их морфологии и наноструктуры, является актуальной задачей физики конденсированного состояния, решение которой приведет не только к получению новых фундаментальных знаний о физике наноразмерных объектов, но и к разработке нового класса магнитных и полупроводниковых материалов для СВЧ-электроники, спинтроники и расширению области практического использования указанных материалов и структур. Научная новизна проекта основана на теоретических и экспериментальных исследованиях физики транспортных и магнитных явлений в новых наноразмерных структурах. Планируется исследование планарных радиопоглощающих структур, созданных на основе нанокомпозитного покрытия на диэлектрическую подложку, предназначенных для снижения радиозаметности объектов. Нанесение нанокомпозитного покрытия в виде квази- фрактальной геометрической структуры позволяет повысить эффективную магнитную проницаемость мета- поверхности и повысить эффективность поглощения радиоволн СВЧ- диапазона в широкой полосе частот. Одним из направлений исследований предполагается создание композитных магнито-диэлектрических материалов с близкими значениями эффективных магнитной и диэлектрической проницаемостей, которые можно будет использовать в качестве согласованных сред, обладающих характеристическим сопротивлением, близким к характеристическому сопротивлению воздуха, и, по этой причине, практически не отражающих радиоволны. Перспективной задачей является создание акустооптомагнитнго управляемого метаматериального рефлектора для антенной системы, функционирующей в двух режимах: 1 - полнофункциональной отражательной фазированной антенной решетки, перестраиваемой в широкой полосе частот (при формировании в метаматериале короткозамкнутых отрезков волноводов, выполняющих функцию отражающтих элементов); 2 – сверхширокополосной антенной системы широкоугольного сканирования с эмуляцией отражающей поверхности параболического профиля. Базовыми элементами акустомагнитоопто-управляемого метаматериала является электромагнитный кристалл с ячейками, замыкаемыми и размыкаемыми между собой с помощью коммутирующих структур вида «светодиод – фотоэлемент и др. », которые планируется реализовать с использованием гибридной субмикронной технологии. Достижимость решения поставленной задачи базируется на результатах ранее проведенных и опубликованных исследований авторов проекта, согласием установленных закономерностей с литературными данными других научных коллективов, наличия у коллектива необходимого технологического и аналитического оборудования, определенного задела, опыте работы авторов с указанными структурами, подтвержденным многочисленными публикациями.