Ферриты с гигантской магнитной анизотропией для терагерцовой спинтроники и телекоммуникационных систем нового поколения

Проект посвящён разработке методик синтеза, получению и комплексному исследованию магнитотвердых диэлектриков на основе оксидов железа в виде наночастиц, субмикронных частиц и керамик, перспективных для создания элементной базы высокочастотной электроники нового поколения, включая технологии 6G. В качестве основы для разрабатываемых материалов выбраны как уже активно исследуемые соединения - феррит кобальта и гексаферриты М-типа, так и весьма редкие из-за сложных технологий синтеза - эпсилон-оксида железа(III) и феррит лютеция. В силу уникальных особенностей синтеза данных соединений, в научной литературе сегодня практически отсутствуют публикации по исследованию взаимосвязи параметров синтеза, химического состава, кристаллической структуры и микроструктуры материалов с их магнитными, диэлектрическими и магнитодинамическими характеристиками. Отсутствуют также данные по зависимости таких характеристик от температуры, магнитного поля и, главное, от частоты в терагерцовом и субтерагерцовом диапазонах, которые сегодня рассматриваются в качестве рабочих для электронных приборов следующих поколений. Как следствие, понимание фундаментальной природы одной из наиболее ярких и привлекательных в практическом плане характеристик данных соединений - гигантской магнитокристаллической анизотропии, в настоящее время отсутствует. Данный проект предполагает восполнить имеющийся пробел путем проведения первых всесторонних экспериментальных и теоретических исследований указанных материалов и основан на уже полученных авторами многообещающих результатах, которые обозначили наиболее перспективные направления исследований. Работы по синтезу, характеризации химического состава, особенностей кристаллической структуры, магнитостатических свойств (магнитные гистерезисы, температуры Нееля) материалов и по теоретическому описанию явлений будут проводиться в тесной и неразрывной связи с проведением измерений их спектральных свойств в субтерагерцовом/терагерцовом диапазоне (0.03 - 3 ТГц) с привлечением при необходимости инфракрасных (5 - 24 ТГц) и радиочастотных (1 Гц - 5 МГц) измерений. В диапазоне температур от комнатных до гелиевых и в магнитных полях (до 1 Тл) будут измеряться спектры комплексного коэффициента пропускания (амплитуда и фаза), комплексного показателя преломления и других электродинамических свойств. Такие измерения предоставят количественную информацию о важнейших спектральных характеристиках синтезированных материалов, что важно для разработки конкретных устройств. Центральная роль в проекте отводится методу субтерагерцовой/терагерцовой спектроскопии, который позволит провести прямую регистрацию линий естественных ферромагнитных резонансов и определить природу фундаментальных процессов, задающих магнитные и электрические свойства синтезируемых материалов. Использование оперативной терагерцовой диагностики на соответствующих этапах синтеза, в сочетании с методическим арсеналом групп Московского Государственного Университета и Университета науки и технологий МИСИС, позволит практически в онлайн режиме получать информацию о перечисленных (и не только) фундаментальных явлениях, и таким образом сделать возможным целенаправленное варьирование параметров и условий технологического процесса с целью получения желаемых конечных характеристик материалов. Тесное и оперативное взаимодействие трех групп (МФТИ, МГУ, МИСИС) с соответствующими квалификациями послужит надежной гарантией решения ставящихся в проекте задач по получению ферритов с гигантской магнитной анизотропией для терагерцовой спинтроники и телекоммуникационных систем нового поколения. Отметим наличие надежного задела, характеризуемого публикациями коллектива исполнителей в высокорейтинговых журналах с импакт-факторами превышающими 20. Подобного рода комплексные поисково- фундаментальные исследования оксидных магнитотвердых материалов до настоящего времени не проводились ни в одной из мировых лабораторий.