202.svg)
Аннотация результатов, полученных в 2025 году
1. Для решения запланированных задач магнетронным напылением получены пленки обладающих сильным спин-орбитальным взаимодействием металлов Ta, Pt и W0.75Ta0.25, спиновые клапаны на их основе со слоем антиферромагнетика Fe50Mn50 и с синтетическим антиферромагнетиком Ta/NiFeCr/CoFeNi/Ru/CoFeNi/Cu/CoFeNi/Ru/CoFeNi/FeMn/Ta, ГМР сверхрешетки [Co70Fe20Ni10/Cu]n с различной толщиной ферромагнитных слоев и их числом n = 2-10. Толщина пленок и композиции многослойных наноструктур варьировались в соответствии с логикой запланированных исследований. Методами литографии изготовлены: мосты Холла, микрообъекты в виде моста Уитстона, образцы для микроволновых исследований, состоящих из чередующихся микрополосок шириной 3 мкм, изготовленных из сверхрешеток Co77Fe17Ni6/(Cu, Cu96In4).
2. Исследована микроструктура тонких пленок Pt. Обнаружено, что в поликристаллических пленках Pt формируется ГЦК структура. При увеличении толщины пленок с 5 до 30 нм размер кристаллитов возрастает десятикратно, и формируется аксиальная текстура . На основе сравнительного анализа полученных толщинных и температурных зависимостей положительного и отрицательного магнитосопротивления выделен вклад, обусловленный спиновой аккумуляцией на границах пленки. Анализ толщинной зависимости магнитосопротивления Ханле проведен в рамках теории размерных эффектов в магнитосопротивлении, обусловленных спин-орбитальным взаимодействием. Показано, что если длина спиновой диффузии в платине составляет 6-12 нм, то абсолютное значение спинового угла Холла превышает 3,3 %.
3. Исследованы микроструктура и гальваномагнитные свойств пленок сплава WTa и спиновых клапанов на его основе. Показано, что на начальном этапе роста в слое WTa формируется структура типа А15 (?-фаза), обладающая высоким удельным электросопротивлением и большой величиной спинового угла Холла. Последующее увеличение толщины слоя происходит за счет формирования ОЦК структуры (?-фазы), имеющей на порядок меньшее удельное электросопротивление и меньший спиновый угол Холла. При увеличении толщины пленок обнаружено резкое уменьшение удельного электросопротивления и изменение знака температурного коэффициента сопротивления. В пленках WTa обнаружено магнитосопротивление Ханле, величина которого резко возрастает при уменьшении ?- и превалировании ?-фазы. В пленках толщиной 2 нм, при температуре 83 К в поле 20 кЭ получено магнитосопротивление Ханле 0.035 %. Данная величина близка к таковой для пленок Pt и значительно превышает полученную ранее для пленок ?-Ta.
4. Разработан метод контролируемого изменения однонаправленной анизотропии и обменного смещения в отдельных ветвях моста Уитстона, изготовленного из пленки спинового клапана. Метод опробован на пленках спиновых клапанов с нижним расположением антиферромагнетика (NiFeCr/NiFe/FeMn/CoFe/Cu/CoFe/NiFeCr) и спиновых клапанов с синтетическим антиферромагнетиком (Ta/NiFeCr/CoFeNi/Ru/CoFeNi/Cu/CoFeNi/Ru/ CoFeNi/FeMn/Ta). Найден оригинальный дизайн микрообъекта, реализующего схему моста Уитстона. Особенности топологии микрообъекта позволяют контролируемо изменять однонаправленную анизотропию в отдельных плечах моста. Изготовлены лабораторные модели датчиков магнитного поля на основе моста Уитстона, в котором все магниточувствительные элементы вносят вклад в выходной сигнал.
5. Исследованы магнитные и магниторезистивные свойства сверхрешеток [Co70Fe20Ni10(t)/Cu(2 нм)]n с толщиной ферромагнитных слоев t(CoFeNi)=2-4 нм и n = 2-10. Установлено, что при t(CoFeNi) = 3 нм их оптимальное число, при котором наблюдается максимальное магнитосопротивление, равно трем. В сверхрешетках с n ? 5 формируется магнитное состояние, близкое к ферромагнитному, что проявляется в увеличении остаточной намагниченности и наблюдении малого магнитосопротивления. Показано, что магнитное состояние в сверхрешетках с n ? 5 может быть вновь изменено на антиферромагнитное путем уменьшения толщины слоев CoFeNi. Это продемонстрировано на примере сверхрешетки с n = 6, у которой уменьшение t(CoFeNi) с 3 до 2 нм привело к повышению магнитосопротивления более чем в 5 раз. При этом магниторезистивная кривая приобрела форму, характерную для антиферромагнитно упорядоченных сверхрешеток. Отмечено, что обсуждаемая в работе корреляция между толщиной ферромагнитных слоев и их оптимальным количеством в сверхрешетках на 2-м антиферромагнитном максимуме носит общий характер.
6. Выполнено исследование прохождения и отражения микроволн с частотами от 26 до 38 ГГц через латерально-структурированные сверхрешетки, состоящие из чередующихся микрополос шириной 3 мкм. Исследования проведены при двух вариантах расположения микрополос по отношению к большей стороне волновода. Установлено, что при расположении полосок поперек большей стороны волновода микроволновой гигантский магниторезистивный эффект почти равен эффекту в исходном планарном образце. Величина данного эффекта в прохождении микроволн в 1.5 раза превышает эффект гигантского магнитсопротивления, измеренный на постоянном токе. В случае расположения микрополос вдоль большей стороны волновода зависимость от магнитного поля практически отсутствует.
7. Построена теория кинетического магнитоэлектрического эффекта в хиральных гелимагнетиках, в которых при протекании электрического тока эффект передачи спинового момента может вызывать вращение спирали намагниченности. Показано, что вращение спирали намагниченности гелимагнетика, обусловленное передачей спинового момента, приводит к уменьшению величины неравновесной намагниченности электронов проводимости в сравнении со случаем неподвижной спирали.