Аннотация результатов, полученных в 2025 году
В ходе выполнения проекта с помощью метода конечных разностей во временной области были рассчитаны спектрально-угловые зависимости коэффициента отражения образцов, представляющих собой кремниевые нанополосы прямоугольного сечения, периодически расположенные на гладкой никелевой подложке. Ширина нанополос четырех образцов составила 150 нм (образец 1), 215 нм (образец 2), 315 нм (образец 3) и 420 нм (образец 4). Высота полос составила 170 нм, период расположения 700 нм. Показано, что такие структуры имеют резонансы в спектрах отражения в видимой и ближнеинфракрасной области. С помощью расчета распределения электромагнитных полей установлено, что тип возбуждаемых резонансов имеет структуру мод Ми: магнитной дипольной моды, электрической дипольной моды, электрической квадрупольной моды, а также суперпозиции данных мод. Их возбуждение приводит к минимумам на спектрально-угловых зависимостях коэффициента отражения. Также наличие периодичности полос приводит к появлению аномалий Релея, вызывающих максимумы на спектрах коэффициента отражения. Показана модификация распределения ближнего поля на границе раздела кремний и никеля при изменении ширины нанополос. Методами электронно-лучевой литографии, взрывной литографии, магнетронного распыления и гальванопластики были изготовлены четыре образца, которые представляли собой кремниевые нанополосы прямоугольного сечения, периодически расположенные на гладкой никелевой подложке. Ширина кремниевых полос составила 130 нм (образец 1), 215 нм (образец 2), 315 нм (образец 3), 420 нм (образец 4). Период расположения кремниевых нанополос составил 700 нм и 720 нм, высота 170 нм и 180 нм. Все геометрические параметры были определены при помощи атомно-силовой микроскопии и сканирующей электронной микроскопии. Была собрана и автоматизирована экспериментальная установка для измерения спектрально-угловых зависимостей коэффициента отражения и экваториального магнитооптического эффекта Керра в изготовленных образцах. Полученные зависимости коэффициента отражения хорошо совпадали с расчетами. Измерения экваториального магнитооптического эффекта Керра показали, что в спектрально-угловой области резонансов Ми происходит значительное усиление эффекта. Полученные значение эффекта Керра составили 3.8% при возбуждении магнитной дипольной моды, 1.5% – для электрической дипольной моды и 1% – для электрической квадрупольной моды. Все полученные значения значительно превышали значения эффекта Керра в нерезонансных спектральных областях, а также более чем на порядок превышали значения для гладкой никелевой пленки в изучаемом спектрально-угловом диапазоне. Усиление эффекта Керра вызвано значительной локализацией электромагнитного поля на границе раздела кремния и никеля, обусловленное индуцированными токами смещения мод Ми, которые в свою очередь локализованы преимущественно в объеме кремниевой нанонити. Показано, что изменение ширины нанонити приводит к перестройки величины экваториального эффекта Керра от 2.2% до 3.8%, что связано с модификацией распределения электромагнитного поля магнитной дипольной моды на границе раздела кремния и никеля. Показано, что максимальное значение модуляции коэффициента отражения достигается за счет возбуждения магнитной дипольной моды, при тех же значениях эффекта Керра, которые наблюдались для суперпозиции магнитной и электрической дипольных мод (образец 3). Все полученные экспериментальные результаты магнитооптических измерений находятся в хорошем согласии с расчетными значениями. Таким образом, были определены оптимальные геометрические параметры кремниевых нанополос (образец 2), периодически расположенных на никелевой подложке, позволяющих достичь максимально возможного экваториального эффекта Керра и абсолютного значения модуляции коэффициента отражения при смене направления магнитного поля в экваториальной геометрии. По результатам проекта опубликована статья в журнале Applied Physics Letters и получено свидетельство о регистрации прав на программное обеспечение. Таким образом, выполнены все необходимые пункты, связанные с первой задачей текущего проекта. По второй задаче данного проекта была создана численная модель, позволяющая рассчитывать угловую зависимость коэффициента отражения магнитофотонного кристалла. Получена угловая зависимость коэффициента отражения, на которой обнаружен резонанс, связанный с возбуждением блоховской поверхностной волны. Ссылки URL: 1) https://pubs.aip.org/aip/apl/article/126/8/081701/3336722/Tailoring-transverse-magneto-optical-Kerr-effect 2) https://elibrary.ru/item.asp?id=80526348 3) https://istina.msu.ru/certificates/761008985/ 4) https://altconference.org/documents/proceedings/Book_of_abstracts_ALT24.pdf (стр. 260) https://cyberleninka.ru/article/n/magnetic-field-induced-modulation-of-goos-h-nchen-effect-in-magnetophotonic-crystals/viewer