Проект нацелен на создание многослойных пленочных систем, обладающих киральной магнитной структурой, и экспериментальное исследование механизмов поведения данных систем во внешнем магнитном поле. Предполагается вырастить несколько серий многослойных пленок методом ионно-плазменного распыления в присутствии вращающегося магнитного поля, ориентированного в плоскости пленки, в которых изменение направления магнитных моментов с толщиной будет достигнуто за счет изменения направления внешнего магнитного при напылении отдельных ферромагнитных слоев, обладающих одноосной наведенной магнитной анизотропией, а также варьирования межслойного взаимодействия путем изменения материала и толщины прослоек. В качестве материала для магнитных слоев будут использованы FeNi и Co, а немагнитных/слабомагнитных прослоек – W, Ta, Ti, Gd и Tb. С помощью магнитометрических и магнитооптических методов, измерения магнитосопротивления предполагается исследовать изменения магнитной структуры многослойных систем в зависимости от магнитного поля и температуры. В рамках проекта будет установлена связь между свойствами киральной (геликоидальной) магнитной структуры и магнитными параметрами индивидуальных слоев с учетом обменного и магнитостатического взаимодействия между магнитными слоями, взаимодействия Дзялошинского–Мория и внешнего магнитного поля. Предлагаемые для решения задачи проекта актуальны для создания новых материалов спинтроники - запись информации на элементе с неколлинеарной магнитной структурой используя смену киральности, открывает перспективу для увеличения плотности записи и повышения быстродействия устройств на магнитных накопителях, кроме того, использование композиционных киральных метаматериалов является эффективным путем к дальнейшему совершенствованию характеристик СВЧ-устройств, антенной техники и систем радиосвязи. При выполнении исследовательских работ будут использованы современная технологическая база и прецизионное измерительное оборудование, значительный опыт научного коллектива по получению и исследованию магнитных функциональных сред, широкая научная кооперация и мобильность коллектива на российском и международном уровнях. В частности, для получения тонких пленок и многослойных структур будут использованы установки магнетронного напыления пленок ATC ORION 8 UHV и Classic 500 (Pfeiffer Vacuum), для исследования структурного состояния межслойных границ будет использована методика рентгеновской рефлектометрии (Rigaku Smartlab) и просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения (FEI Nova 200), магнитные свойства будут исследованы с помощью СКВИД-магнетометра (MPMS XL7), Керр-микроскопа (Evico magnetics) и магнито-силовой микроскопии (NTEGRA Aura). Проект является естественным продолжением деятельности авторов заявляемого проекта, результаты которой опубликованы в ведущих научных журналах и представлены на российских и международных конференциях. В то же время в проекте предлагается новая методика получения многослойных систем, обладающих киральной магнитной структурой. Заявляемый проект можно рассматривать как первый шаг в создании периодических структур взаимосвязанных элементов с заданной киральностью, которые могут обладать уникальными свойствами для ряда приложений, включая метаматериалы и высокочастотные самосогласующиеся антенны.
Ожидаемые результаты:
Будут определены условия возникновения киральной (геликоидальной) магнитной структуры в многослойных пленках. Будет установлена связь между параметрами киральной магнитной структуры, материалом и толщиной магнитных слоев и немагнитных/слабомагнитных прослоек, номинальной величиной угла между осями легкого намагничивания соседних слоев. Построена физическая модель с учетом обменного и магнитостатического взаимодействия между магнитными слоями, величиной наведенной магнитной анизотропии в индивидуальном слое, взаимодействия Дзялошинского – Мория и внешнего магнитного поля. Будут найдены условия получения магнито-изотропных в плоскости магнитных пленок. Полученные результаты будут способствовать созданию новых материалов спинтроники на основе кирально-упорядоченных магнитных пленочных систем и дальнейшему совершенствованию характеристик СВЧ-устройств и антенной техники.
