Анотація до роботи:

Недух С.В. Резонансна та нерезонансна взаємодія електромагнітних хвиль міліметрового діапазону з магнітними наноструктурами. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.03 – радіофізика. – Інститут радіофізики та електроніки ім. О.Я. Усикова НАН України, м. Харків, 2008 р.

Метою досліджень, проведених у дисертації, було вивчення особливостей резонансної та нерезонансної взаємодії електромагнітного випромінювання міліметрового діапазону с мультишаровими та гранулярними низьковимірними магнетиками, вивчення впливу розмірних параметрів МШ та гранулярних магнітних наноструктур на поглинання НВЧ випромінювання. Було досліджено магнітні мультишарові наноструктури , , та магнітні гранулярні наноструктури , , , ; .

Для цих цілій було розроблено магнітний радіоспектроскопічний комплекс «КВАРК». Було встановлено, що в досліджених наноструктурах присутні нерезонансне (пов’язане з спін-залежним механізмом розсіювання електронів провідності – ефект ГМІ) та резонансне (пов’язане з ефектом електронного спінового резонансу – ефект ЕСР) поглинання НВЧ хвиль в частотному діапазоні 25-150 ГГц.

Показано, що такі вимірні параметри наноструктур, як товщина магнітного або немагнітного прошарку у випадку мультишарової наноструктури, об’ємна концентрація металу у випадку гранулярної наноструктури суттєво впливають на процеси поглинання електромагнітних хвиль міліметрового діапазону та магнітні властивості досліджуваних об’єктів.

У дисертаційній роботі розв’язано актуальну наукову задачу дослідження особливостей резонансної та нерезонансної взаємодії електромагнітних хвиль міліметрового діапазону з магнітними мультишаровими і магнітними гранулярними наноструктурами, а також вивчено характер впливу розмірних параметрів нанорозмірних магнетиків на ефекти гігантського магнітоімпедансу/тунельного магнітоімпедансу, електронний спіновий резонанс. Основні результати роботи полягають у наступному:

1. Розроблено і створено магнітний радіоспектроскопічний комплекс «КВАРК» мм діапазону хвиль, призначений для дослідження магнітних властивостей речовин, у тому числі магнітних мікро- і наноструктур:

- розроблено та створено набір резонансних комірок, побудованих на основі дводзеркального ВР і об’ємного ПР;

- забезпечено проведення досліджень в смузі частот n=25-60 ГГц та температур 77-300 К, реалізовано можливість отримання кутової залежності спектрів магнітного резонансу при використанні дводзеркального ВР.

2. Уперше виявлено ефект гігантського магнітоімпедансу в магнітній мультишаровій наноструктурі у мм діапазоні хвиль:

- показано, що в діапазоні частот 30-150 ГГц та магнітних полів ±1000 Е ефект гігантського магнітоімпедансу обумовлений спін-залежним розсіюванням електронів провідності в наноструктурі;

- виявлено характер впливу товщини магнітного прошарку на залежність .

3. Уперше встановлено, що розмірні параметри магнітної мультишарової наноструктури впливають на резонансне поглинання електромагнітних хвиль мм діапазону, тобто:

- при збільшенні товщини немагнітного прошарку в мультишаровій наноструктурі відбувається зменшення величини ефективної намагніченості ;

- величина ефективної намагніченості для мультишарової наноструктури завжди є більшою у порівнянні з одиночною магнітною плівкою із ідентичною товщиною.

4. Уперше виявлено ефект тунельного магнітоімпедансу в магнітних гранулярних структурах Co-Ti, Co-Al у мм діапазоні хвиль:

- показано, що ефект тунельного магнітоімпедансу має максимальну величину в металевій області перколяційного переходу «метал-діелектрик»;

- встановлено, що в діапазоні магнітних полів ±2000 Е ефект тунельного магнітоімпедансу обумовлений спін-залежним розсіюванням електронів провідності в наноструктурі.

5. Уперше показано, що об’ємна концентрація магнітного металу в гранулярній наноструктурі впливає на резонансне поглинання електромагнітних хвиль мм діапазону, тобто:

- зі збільшенням об’ємної частки магнітного металу у гранулярній наноструктурі відбувається збільшення величини ефективної намагніченості ;

- висунуто гіпотезу, згідно з якою збільшення в магнітній гранулярній наноструктурі при 4,2 К поля анізотропії обумовлюється ефектом магнітострикції.

Таким чином, удосконалено методику дослідження взаємодії електромагнітних хвиль міліметрового діапазону з нанорозмірними магнітними структурами. За допомогою цієї методики отримано експериментальні результати, які можна використовувати для створювання елементів НВЧ техніки на базі магнітних наноструктур зі спін-залежним механізмом провідності, що керуються зовнішнім слабким магнітним полем. Результати, отримані в роботі, також можна застосовувати при побудові моделей магнітних взаємодій в штучних нанорозмірних магнітних композитах.

Публікації автора:

1. Tarapov S. High frequency magnetoresonance and magnetoimpedance in Co/Cu multilayers with variable interlayer thickness / S. Tarapov, V. Derkach, D. Belozorov, S. Nedukh, A. Ravlik, S. Roschenko, I. Shipkova, F. Yildiz // International journal of infrared and millimeter waves. – 2001. – Vol. 22, № 11. – P. 1669–1679.

2. Деркач В. Н. Высокочастотные свойства многослойных структур Cо/Cu в миллиметровом диапазоне длин волн / В. Н. Деркач, С. В. Недух, С. И. Тарапов, А. Г. Равлик, И. Г. Шипкова, С. Т. Зощенко // Радиофизика и электроника : сб. науч. трудов / Ин-т радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины. – 2002. – Т.7, № 1. – С. 115–118.

3. Belozorov D. P. Magnetization and impedance measurement of multilayer Co/Cu structure in millimeter waveband / D. P. Belozorov, V. N. Derkach, S. V. Nedukh, A. G. Ravlik, S. T. Roschenko, I. G. Shipkova, S. I. Tarapov, F. Yildiz, B. Aktas. // Journal of magnetism and magnetic materials. – 2003. – Vol. 263. – P. 315–323.

4. Tarapov S. Electron spin resonance properties of magnetic granular GMI-nanostructures in millimeter waveband / S. Tarapov, A. Granovsky, V. Derkach, S. Nedukh, A. Plevako, S. Shipkova // International journal of infrared and millimeter waves. – 2004. – Vol. 25, № 11. – P. 1581–1589.

5. Granovsky A. B. Microwave-frequency spin-dependent tunneling in nanocomposites / A. B. Granovsky, A. A. Kozlov, T. V. Bagmut, S. V. Nedukh, S. I. Tarapov, J. P. Clerc // Phys. solid state. – 2005. – Vol. 47, № 4. – P. 738–741.

6. Granovsky A. High-frequency spin-dependent tunneling in magnetic nanocomposites: Magnetorefractive effect and magnetoimpedance / A. Granovsky, A. Kozlov, S. Nedukh, S. Tarapov // Journal of magnetism and magnetic materials. – 2005. – Vol. 294, № 2. – P. 117–121.

7. Багмут Т. В. Магниторезонансные и магнитоимпедансные свойства нанокомпозитов со спин-зависимым туннельным магнитосопротивлением / Т. В. Багмут, С. В. Недух, М. К. Ходзицкий // Радиофизика и электроника : сб. науч. трудов / Ин-т радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины. – 2005. – Т. 10, № 2. – С. 276–280.

8. Tarapov S. Extra high frequency features of nanogranular magnets with GMI / S. Tarapov, T. Bagmut, V. Derkach, S. Nedukh, F. Yildiz, S. Kazan // Journal of magnetism and magnetic materials. – 2006. – Vol. 300, № 1. – P. e78–e81.

9. Варавин А. В. Прецизионный контроль частоты в ЭПР спектрометре миллиметрового диапазона / А. В. Варавин, Г. П. Ермак, С. В. Недух, П. И. Познахирев, С. И. Тарапов, М. К. Ходзицкий // Радиофизика и электроника : сб. науч. трудов / Ин-т радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины. – 2006. – Т. 11, № 3. – С. 451–455.

10. Недух С. В Магнитный радиоспектроскопический комплекс «КВАРК» миллиметрового диапазона длин волн / С. В. Недух // Радиофизика и электроника : сб. науч. трудов / Ин-т радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины. – 2008. – Т. 13, № 1. – С. 125–129.

11. Деркач В. Н. Эффекты поглощения миллиметровых волн в многослойных структурах Co/Cu / В. Н. Деркач, С. В. Недух, С. Т. Рощенко, И. Г. Шипкова, С. И. Тарапов // Тонкие пленки в оптике и электронике : междунар. симпозиум, 22-27 апреля 2002 г. : тезисы докл. – Харьков, 2002. – С. 48–51.

12. Деркач В. Н. Влияние размерных факторов на полевые зависимости магнитосопротивления мультислойных структур Co/Cu / В. Н. Деркач, С. В. Недух, С. И. Тарапов, А. Г. Равлик, И. Г. Шипкова, С. Т. Рощенко // Новые магнитные материалы микроэлектроники : междунар. школа-семинар, 24-28 июня 2002 г. : тезисы докл. – Москва, 2002. – С. 271–273.

13. Tarapov S. I. Dynamic and static magnetization measurements of Co/Cu multilayers / S. I. Tarapov, D. P. Belozorov, V. N. Derkach, S. V. Nedukh, A. G. Ravlik, S. T. Roschenko, I. G. Shipkova // International conference on magnetism : int. conf., July 27-August 1 2003. : conf. proc. – Rome, Italy, 2003. – P. 630.

14. Tarapov S. High-frequency study of magnetic and magnetoimpedance features of granular nanostructures / S. Tarapov, T. Bagmut, A. Granovsky, V. Derkach, Yu. Kalinin, S. Nedukh, F. Yildiz, B. Aktas, L. Tagirov // International Kharkov symposium on physics and engineering of microwaves, millimeter and submillimeter waves : int. symp., 21-26 June 2004 : conf. proc. – Kharkov, 2004. – Vol. 2. – P. 751–753.

15. Рощенко С. Т. Магнитные свойства тонких пленок пермаллоя и наноструктур на их основе / С. Т. Рощенко, А. Г. Равлик, И. Г. Шипкова, Т. В. Багмут, С. В. Недух, С. И. Тарапов, С. В. Черновцев // Новые магнитные материалы микроэлектроники : междунар. школа-семинар, 28 июня-2 июля 2004 г. : тезисы докл. – Москва, 2004. – С. 883–885.

16. Tarapov S. Extra high frequency features of nanogranular magnets with GMI / S. Tarapov, T. Bagmut, V. Derkach, S. Nedukh, F. Yildiz, S. Kazan // Moscow international symposium on magnetism : int. symp., 25-30 June 2005 : conf. proc. – Moscow, 2005. – P. 327.

17. Bagmut T. Low temperature peculiarities of FMR in nanogranular composites / T. Bagmut, A. Granovsky, S. Nedukh, S. Tarapov, F. Yildiz, B. Aktas // Moscow international symposium on magnetism : int. symp., 25-30 June 2005 : conf. proc. – Moscow, 2005. – P. 424–425.

18. Багмут Т. В. Магнитные свойства гранулированных нанокомпозиций Co_x-(TiO₂)_1-x / Т. В. Багмут, С. В. Недух, С. І. Тарапов, С. Т. Рощенко, Ш. Г. Шипкова // Фізика і технологія тонких плівок : міжнар. конф., 16-21 травня 2005 р. : тези допов. – Ужгород, 2005. – Т. 2 – С. 10.