Исследование магнитных и магнитоэлектрических свойств массивов нанопроволок, синтезированных на основе тонкопленочной матрицы оксида алюминия

В настоящее время наноразмерные магнитные системы в первую очередь представлены тонкими и ультратонкими многослойными пленками, которые уже нашли широкое применение в сенсорике и системах записи информации, а также имеют существенный потенциал в устройствах спинтроники. Однако, благодаря развитию новых и совершенствованию имеющихся методов синтеза, в настоящее время наблюдается рост интереса к магнитным наноструктурам, имеющим криволинейную поверхность, периодическую дефектную структуру или сильно анизотропную форму. К последним, в частности, можно отнести магнитные нанопроволоки, представляющие собой протяженные цилиндрические объекты с характерным диаметром от нескольких десятков до нескольких сотен нанометров и длиной до нескольких десятков микрометров. На данный момент уже был продемонстрирован потенциал практического использования данных объектов в разнообразных системах от датчиков магнитного поля и систем записи информации до нанокомпозиционных материалов для оптических элементов, искусственных мультиферроиков и т.д. При этом особый интерес представляет возможность получения информации о магнитном состоянии или манипулирования им с помощью электрического тока, проходящего через нанопроволоку, что раскрывает потенциал мультисегментных структур или проволок с переменным диаметром. Используемые в настоящее время технологии синтеза подразумевают осаждение массива нанопроволок в пористый слой оксида алюминия, полученный путем анодирования поверхности алюминиевой фольги, или в трековую полимерную мембрану. В обоих случаях для электролитического осаждения магнитного материала требуется формирование проводящего слоя с одной стороны шаблона, что подразумевает сложный многоэтапный процесс синтеза несовместимый со стандартным техпроцессом, используемым в рамках производства интегральных схем или микроэлектромеханических систем. Таким образом, основными проблемами широкого использования нанопроволок остается синтез в достаточных объемах, интегрируемость в конечное устройство и создание электрических контактов. Настоящий проект направлен на решение некоторых из обозначенных проблем путем оптимизации методики синтеза с целью создания массива нанопроволок на основе пленочного слоя алюминия и обеспечения возможности подведения электрических контактов к обеим торцевым поверхностям нанопроволок. Поскольку для создания шаблона будет использоваться пленка металлического алюминия, полученная методом магнетронного распыления, в качестве материала подложки может выступать практически любой материал, в частности кремний, стекло или полимер. Для синтеза массива нанопроволок планируется реализовать методику электролитического осаждения в режиме постоянного тока. Подвод электрических контактов по всей площади массива нанопроволок с нижней и верхней торцевой поверхности позволит получить информацию о магнитоэлектрических свойствах нанопроволок. Кроме того, будет выполнено подробное исследование магнитных свойств синтезированных массивов нанопроволок чистых металлов и сплавов Co, Ni, Fe, которое позволит сделать заключение о возможностях и ограничениях предложенной методики и получить новые данные о магнитоэлектрических свойствах полученных материалов. Наконец, будет проведено компьютерное моделирование процесса протекания электрического тока через массив нанопроволок и процесса перемагничивания массива нанопроволок с пленочными элементами на торцевых поверхностях. Успешная реализация данного проекта приведет к существенному прогрессу в понимании и развитии технологии синтеза и внедрению массива нанопроволок в интегральные схемы или электромеханические системы в рамках единого техпроцесса, а также упростит методику исследования и использования их магнитных и магнитоэлектрических свойств.