Создание многослойных пленочных систем с киральной магнитной структурой

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 22-29-00980

НазваниеСоздание многослойных пленочных систем с киральной магнитной структурой

Руководитель Свалов Андрей Владимирович, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" , Свердловская обл

Конкурс №64 - Конкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-703 - Перспективные технологические процессы микро- и наноэлектроники

Ключевые слова Тонкие магнитные пленки, многослойные структуры, наномагнетизм, магнитная анизотропия, дисперсия магнитной анизотропии, киральные магнитные структуры, переходные металлы, редкоземельные элементы, высокочастотные свойства, магнитная сенсорика, спинтроника

Код ГРНТИ47.09.48

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
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.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Комогорцев С.В., Важенина И.Г., Клешнина С.А., Исхаков Р.С., Лепаловский В.Н., Пасынкова А.А., Свалов А.В. Advanced characterization of FeNi‐based films for the development of magnetic field sensors with tailored functional parameters Sensors, том 22, стр. 3324-12 (год публикации - 2022)
10.3390/s22093324

2. Свалов А.В., Макарочкин И.А., Пасынкова А.А., Фещенко А.А., Кудюков Е.В., Лепаловский В.Н., Курляндская Г.В. Магнитная анизотропия пленок пермаллоя, полученных магнетронным распылением при наклонном осаждении Физика металлов и металловедение, Том: 123, Номер: 11, Страницы: 1138-1144 (год публикации - 2022)
10.31857/S0015323022600897

3. Макарочкин И.А., Лепаловский В.Н., Пасынкова А.А., Курляндская Г.В., Свалов А.В. Magnetic anisotropy of FeNi thin films and multilayered structures prepared by oblique magnetron deposition VIII Euro-Asian Symposium «Trends in MAGnetism», August 22–26, 2022, Kazan, Russia. Book of abstracts, Vol. I, p. 137-138 (год публикации - 2022)

4. Свалов А.В., Горьковенко А.Н., Ларраньяга А., Курляндская Г.В. Structural and magnetic properties of FeNi films with out-of-plane magnetization component VIII Euro-Asian Symposium «Trends in MAGnetism», August 22–26, 2022, Kazan, Russia. Book of abstracts, Vol. I, p. 553-554 (год публикации - 2022)

5. Русалина А.С., Свалов А.В., Курляндская Г.В. Структурные и магнитные свойства пленок Co/X/Co (X = W, Gd) XXII Всероссийская школа-семинар по проблемам физики конденсированного состояния вещества памяти М.И. Куркина (СПФКС-22), Тезисы докладов, с. 112 (год публикации - 2022)

6. Макарочкин И.А., Лепаловский В.Н., Пасынкова А.А., Фещенко А.А., Курляндская Г.В., Свалов А.В. Magnetic properties of FeNi films deposited by oblique sputtering at different growth conditions Тезисы докладов IX Международной молодежной научной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения профессора С. П. Распопина, Екатеринбург, 16-20 мая 2022 г., с. 244-245 (год публикации - 2022)

7. Свалов А.В., Макарочкин И.А., Лепаловский В.Н., Пасынкова А.А., Фещенко А.А., Горьковенко А.Н., Курляндская Г.В. Magnetic properties of FeNi films prepared by oblique deposition at different growth conditions SPIN, Online ready, p. 2240001-6 (год публикации - 2022)
10.1142/S201032472240001X

8. Свалов А.В., Горьковенко А.Н., Ларраньяга А., Волочаев М.Н., Курляндская Г.В. Structural and magnetic properties of FeNi films and FeNi-based trilayers with out-of-plane magnetization component Sensors, Vol. 22, p. 8357-10 (год публикации - 2022)
10.3390/s22218357

Публикации

1. Свалов А.В., Иванов В.Е., Андреев C.В., Лепаловский В.Н., Фещенко А.А., Кудюков Е.В., Макарочкин И.А., Курляндская Г.В. Особенности плоскостной магнитной анизотропии и доменной структуры пленок FeNi, осажденных в присутствии магнитного поля различной конфигурации Физика твердого тела, том 65, вып.6, с. 894-898 (год публикации - 2023)
10.21883/FTT.2023.06.55640.17H

2. Мельников Г.Ю., Важенина И.Г., Исхаков Р.С., Боев Н.М., Комогорцев С.В., Свалов А.В., Курляндская Г.В. Magnetic properties of FeNi/Cu-based lithographic rectangular multilayered elements for magnetoimpedance applications Sensors, том 23, стр. 6165-23 (год публикации - 2023)
10.3390/s23136165

3. Свалов А.В., Иванов В.Е., Андреев C.В., Лепаловский В.Н., Фещенко А.А., Кудюков Е.В., Макарочкин И.А., Курляндская Г.В. Особенности плоскостной магнитной анизотропии и доменной структуры пленок FeNi, осажденных в вертикальном магнитном поле XXVII Международный симпозиум «Нанофизика и наноэлектроника»,сборник трудов, том 1, с. 293-294 (год публикации - 2023)

4. Свалов А.В., Пасынкова А.А., Лепаловский В.Н., Кудюков Е.В., Фещенко А.А., Русалина А.С., Курляндская Г.В. Межслойное взаимодействие и магнитная анизотропия многослойных плёнок FeNi с ортогональными осями анизотропии в соседних слоях IX - Байкальская международная конференция "Магнитные материалы. Новые технологии", сборник тезисов, с.28-29 (год публикации - 2023)

5. Русалина А.С., Свалов А.В., Степанова Е.А., Лепаловский В.Н., Мельников Г.Ю., Курляндская Г.В. Особенности наведенной магнитной анизотропии в пленочной системе FeNi/NiCu/FeNi XXIII Всероссийская школа-семинар по проблемам физики конденсированного состояния вещества (СПФКС-23), Тезисы докладов, с. 84 (год публикации - 2023)