Лаборатория магнитных полупроводников

Сверхслабозатухающие неотражённые спиновые волны в магнитных диэлектриках

В.Д. Бессонов, В.С. Теплов, А.В. Телегин

Спиновые волны (магноны), связанные с переносом углового магнитного момента, являются перспективными для создания миниатюрных устройств обработки данных в ГГц и ТГц диапазонах. В пленках железо-иттриевого граната с различными периодическими искусственными дефектами обнаружен и изучен процесс возникновения неотражённой спиновой волны. Получено, что неотражённая волна распространяется узким волновым пучком вдоль линии дефектов в пленке и далее на расстояния много больше длины свободного пробега простой магнитостатической спиновой волны. Показано, что направления групповой и фазовой скорости неотраженной волны перпендикулярны друг другу, что характерно для краевых мод. Таким образом природа неотраженной волны в магнитных диэлектриках, например, пленках железо-иттриевого граната, связана с чисто волновыми процессами в анизотропных средах. Результаты работы демонстрируют перспективность искусственно-созданных микродефектов для управления фокусировкой и затуханием спиновых волн в магнитных пленках, что является необходимым для создания планарных интегральных схем различных СВЧ-устройств. 

 

Стрейн-магнитооптика: деформационная зависимость поглощения и отражения света в магнитострикционных ферритах

Ю.П. Сухоруков, А.В. Телегин, Н.Г. Бебенин, А.П. Носов

Обнаружена прямая зависимость между магнитоупругими свойствами и поглощением и отражением неполяризованного света в инфракрасном диапазоне спектра в монокристаллах феррит-шпинели CoFe₂O₄ с большой величиной магнитострикции. Показано, что влияние магнитного поля на оптические свойства CoFe₂O₄ является непрямым: магнитное поле индуцирует деформацию кристаллической решетки, что приводит к изменению электронной структуры феррита и, как следствие, изменению спектров поглощения и отражения света. Наблюденный эффект знаменует создание новой ветви стрейнтроники – стрейн-магнитооптики. Результаты имеют существенное значение для развития физики магнитных явлений, расширения области применимости стрейнтроники и создания новых функциональных структур и устройств на ее основе.

 

Гигантское магнитоотражение и магнитопропускание в ртуть-кадмиевых шпинелях

А.В. Телегин, Ю.П. Сухоруков, Н.Н. Лошкарёва, Н.Г. Бебенин, Е.В. Мостовщикова, С.В. Наумов, Р.И. Зайнуллина, В.Д. Бессонов, Е.И. Патраков, А.А. Бучкевич

Обнаружено гигантское магнитоотражение и магнитопропускание неполяризованного излучения в ферромагнитных шпинелях Hg_1-xCd_xCr₂Se₄. Определены физические механизмы, ответственные за эффекты, и даны рекомендации для создания магнитооптических устройств инфракрасного диапазона.

 

Новый магнитооптический материал на основе наноструктурированного Nd_0.5Sr_0.5MnO₃

Е.В. Мостовщикова, Н.Н. Лошкарева, А.В. Телегин, Б.А. Гижевский, С.В. Наумов, В.Р. Галахов, В.В. Месилов

Создан новый материал – композит на основе наноструктурированного манганита Nd_0.5Sr_0.5MnO₃  для магнитооптических устройств, работающих на эффекте магнитопропускания (изменении интенсивности прошедшего света в инфракрасном диапазоне при приложении внешнего магнитного поля), отличающийся широким рабочим температурным и спектральным интервалом по сравнению с пленками и композитами на основе крупнозернистых манганитов. Расширение температурного и спектрального интервала, связанное с изменением магнитного и зарядового состояния при наноструктурировании манганита, открывает возможность использования магнитооптических устройств в широком температурном интервале без термостабилизации. Получен патент РФ на полезную модель «Модулятор инфракрасного излучения» № 129665, Бюллетень №18 (2013).

 

Твердотельный мазер субмиллиметрового диапазона с плавной перестройкой частоты и накачкой током поляризованных по спину электронов

Н.А. Виглин, В.В. Осипов, В.В. Устинов, С.В. Наумов, В.М. Цвелиховская

Исследованы явления, сопровождающие транспорт поляризованных по спину электронов в контактных структурах на основе полупроводника InSb и ферромагнитных полупроводников. Зарегистрировано электромагнитное излучение в диапазоне миллиметровых и субмиллиметровых волн с характеристиками, соответствующими стимулированному излучению при переходах между Зеемановскими уровнями электронов проводимости в InSb.

 

Высокоплотные нанокристаллические керамики на основе оксидов переходных металлов

Б.А. Гижевский, Ю.П. Сухоруков, С.В. Наумов, Т.И. Арбузова, Н.В. Костромитина

Разработан новый способ получения нано- и субмикронных плотных оксидных керамик посредством воздействия на крупнозернистый порошок или керамику интенсивных динамических деформаций. Деформации создаются сферически сходящимися ударными волнами с помощью взрывных устройств. Получены высокоплотные прочные нанокерамики с новым уровнем физических, химических и механических свойств, перспективных для функциональных применений.

 

Интерфейсная модель огромного магнитосопротивления в неоднородном ферромагнитном полупроводнике

Н.И. Солин, В.В. Устинов, С.В. Наумов

Исследован новый источник достижения больших значений магнитосопротивления в магнитных материалах, основанный на возникновении обедненного слоя, контактной разности потенциалов U_c = E^F_n – E^F_p на границе раздела двух полупроводников с разными уровнями Ферми E^F_n и E^F_p, на изменении в ферромагнитном полупроводнике контактной разности потенциалов, толщины и электросопротивления этого интерфейсного слоя от напряженности магнитного поля.

 

Оптическая спектроскопия манганитов с колоссальным магнитосопротивлением

Ю.П. Сухоруков, Н.Н. Лошкарева, Е.В. Мостовщикова, А.В. Телегин, Л.В. Номерованная, А.А. Махнев

Методами оптического  поглощения, отражения и эллипсометрии изучена эволюция оптических спектров и электронной структуры легированных манганитов. Сравнительный анализ оптических, магнитооптических и магнитотранспортных свойств позволил получить информацию об электронной структуре, её связи с магнитным  упорядочением и о зарядовом и магнитном разделении фаз в манганитах с колоссальным магнитосопротивлением. Для описания спектров использовались различные модели (зонная, кластерный метод и теория эффективной среды). Изготовлен модулятор ИК-излучения, работающий на основе эффекта гигантского магнитопропускания в пленке манганита, при комнатной температуре.

 

Отклик зарядовой подсистемы на структурные, орбитальные и магнитные фазовые переходы в двойных манганитах RBaMn2O6

Е.В. Мостовщикова, С.В. Наумов, А. Степанов, С.Г. Титова, С.В. Пряничников, Е.В. Стерхов

Из сопоставления оптических свойств в ближнем ИК диапазоне и структурных и магнитных свойств двойных манганитов RBaMn₂O₆ с упорядочением редкоземельных ионов R = Pr, Nd, Sm, или Nd_1-xSm_x и ионов Ba в А-позиции показано различие отклика зарядовой подсистемы в зависимости от типа зарядового/орбитального упорядочения и характера антиферромагнитного упорядочения (A-типа с ферромагнитным вкладом или CE типа). В манганите с R = Pr орбитальное упорядочение d_x2-y2 приводит к изолирующему состоянию при низких температурах. В манганитах с R = Nd, Nd_0.75Sm_0.25 или Nd_0.5Sm_0.5 при попарном выстраивании орбитально упорядоченных слоев d_3x2-r2/d_3y2-r2 наблюдается полупроводниковый характер носителей заряда, а при послойном выстраивании слоев – «металлический». В манганитах с R = Nd_0.25Sm_0.75 и Sm отсутствие выраженного «металлического» характера зарядовой подсистемы связывается с формированием антиферромагнитного упорядочения CE типа.

Подробное описание