Физико-технологические основы формирования функциональных свойств плёночных нанокомпозитов для магнитомикроэлектроники

Проект: Проект-Грант

Описание

Проект направлен на исследование и разработку прототипов новых магнитных материалов, функциональные свойства которых формируются на основе синергетического эффекта, возникающего в композитах с наноразмерными компонентами за счёт обменного, магнитного, электрического и силового взаимодействий между этими компонентами.
В соответствии с этим, а также с учётом научно-технического задела коллектива в число объектов исследования включены три типа плёночных композитов с различными целевыми функциональными свойствами:
1) плёночные структуры с обменным смещением, в которых, благодаря определённому сочетанию антиферромагнитных и ферримагнитнных закрепляющих и закреплённых слоёв, реализуются высокая стабильность или аномалии функциональных свойств по отношению к температурным и силовым воздействиям;
2) искусственные мультиферроики металл/полимер, для которых решаются задачи разработки комплексной технологии, сочетающей формирование металлических и полимерных слоёв, а также оптимизации параметров магнитоэлектрического эффекта;
3) гранулированные плёнки, в которых реализуется перпендикулярная магнитная анизотропия как определяющий атрибут сред для перпендикулярной магнитной записи информации.
Нанокомпозиты, в том числе и те, которые реализуют магнито-обусловленные функциональные свойства, являются одной из наиболее перспективных и инновационно ёмких отраслей современного материаловедения. Ярким примером здесь служат так называемые спиновые клапаны, которые произвели революцию в технике записисчитывания информации на жёстких дисках компьютеров и рассматриваются как реальная основа для энергонезависимой оперативной памяти MRAM. К числу важных свойств таких и подобных сенсорных элементов относится внутреннее обменное смещение. Его оптимизация по величине, температурной чувствительности, устойчивости к силовым воздействиям требует исследования механизмов межслойного обменного взаимодействия в плёночных структурах, которые содержат новые комбинации ферромагнитных, ферриамгнитных, антиферромагнитных и немагнитных слоёв с варьируемыми структурным состоянием и проводимостью. В частности, в проекте значительное внимание уделяется структурам, содержащим слои ферримагнитных систем Gd-Co или Tb-Co с аномалиями магнитных свойств типа магнитной компенсации или спиновой переориентации. При этом слои Gd-Co с относительно низкой коэрцитивной силой могут выступать в качестве закреплённых в сочетании с антиферроманитными слоями Ni-Mn, отличающимися высокой температурной стабильностью свойств. В то же время слои Tb-Co рассматриваются как источник обменного закрепления магнитомягких слоёв системы Fe-Ni-Co. Композитные мультиферроики прочно вошли в число актуальных тем научно-технических разработок. Однако объёмный их вариант вряд ли найдёт широкое применение в микроэлектронике. В этом отношении наиболее перспективной приставляется плёночная реализация нанокомпозитов, содержащих ферромагнитные и полимерные слои, обладающие соответственно магнитострикцией и спонтанной электрической поляризацией. Создание таких композитов предполагает проведение комплекса физико-химических экспериментов по разработке технологии получения и оптимизации магнитоэлектрического эффекта в нанокомпозитах тапа металл/полимер. На этом пути инновационная составляющая проекта состоит в оптимизации состояния интефейсов между сегнетоэлектрическими полимерными и металлическими магнитострикционными слоями. В частности, предполагается варьировать их шероховатость путём изменения размера кристаллитов в металлических слоях и введения дополнительных рельефообразующих прослоек. Плёночные нанокомпозиты, проявляющие обменное смещение или магнитоэлектрический эффект, в первую очередь, ориентированы на сферу магнитной сенсороки. Но их роль может оказаться весьма существенной и в продвижении по пути создания высокоплотной записи информации на магнитных носителях. Реальной основой для этого являются так называемые гранулированные плёнки, представляющие собой систему высокодисперсных магнитных выделений, локализованных в немагнитной диэлектрической матрице. В них в значительной степени преодолевается ограничение на размер перемагничиваемых областей в сплошных высокоанизотропных плёнках, связанный с наличием однородного и сильного обменного взаимодействия. В гранулированных плёнках его заменяет более слабое магнитостатическое взаимодействием между отдельными гранулами, что потенциально позволяет понизить размер магнитных бит информации вплоть до суперпарамагнитного уровня. Основной исследовательской задачей в данной области является формирование перпендикулярной магнитной анизотропии в гранулированных плёнках, которую
СтатусАктивный
Действительная дата начала/окончания01/01/201830/06/2021

Keywords

  • 29.19.22 Физика наноструктур. Низкоразмерные структуры. Мезоскопические структуры
  • РНФ
  • НИЧ Куйбышева