Мы используем cookie файлы.
Пользуясь сайтом, вы соглашаетесь с нашей Политикой конфиденциальности.

Приглашенный ученый Демокритов Сергей Олегович Германия
Номер договора
14.Z50.31.0025
Период реализации проекта
2014-2018
Заведующий лабораторией

По данным на 15.02.2021

29
Количество специалистов
88
научных публикаций
17
Объектов интеллектуальной собственности
Общая информация

В 2019 году были значительно расширены технологические и экспериментальные возможности лаборатории, увеличено число штатных сотрудников и расширена тематика проводимых исследований. В настоящее время помимо исследований в области магноники значительное внимание уделяется также синтезу различных наноструктур, обладающих уникальными свойствами, разработке современных магниточувствительных наноматериалов с эффектами гигантского и туннельного магнитосопротивления, разработке высокочувствительных магнитных сенсоров, изучению магнитной и кристаллической структуры многослойных наноматериалов нейтронными и синхротронными методами, исследованиям в области спинтроники. Одно из активно развиваемых в лаборатории направлений работ связано с теоретическими и экспериментальными исследованиями гальваномагнитных эффектов в проводящих киральных магнетиках и наноструктурах на их основе.

Название проекта: Магнитные устройства нанооптики с управляемыми потерями и шумами, функционирующие на микроволновых частотах

Приоритет СНТР: а, д

Цели и задачи
Направления исследований:

  • Исследование возбуждения, распространения и взаимодействий спиновых волн в магнитных микро- и наноструктурах;
  • Магнитные наноструктуры: технологии синтеза, физические свойства и приложения в спинтронике;
  • Спиновый транспорт в электропроводящих магнетиках и наногетероструктурах на их основе;
  • Нейтронная и рентгеновская диагностика атомной и магнитной структуры планарных наносистем.

Задачи проекта:

  • Синтез многослойных наноматериалов методами магнетронного напыления и молекулярно-лучевой эпитаксии;
  • Создание латерально-ограниченных микрообъектов произвольной формы методами оптической и электронной литографии;
  • Создание прототипов магнитных сенсоров;
  • Разработка функциональных магниточувствительных материалов и изделий магнитоэлектроники в интересах промышленных предприятий;
  • Исследование высокочастотных и оптических свойств магнитных наноструктур;
  • Разработка прототипов спинтронных устройств для передачи, генерации и детектирования радиочастотных и микроволновых полей и сигналов;
  • Исследование структурных и магнитных свойств многослойных наноструктур на основе редкоземельных и переходных металлов с использованием установок МЕГАСАЙНС в российских и международных научных центрах.
Практическое значение исследования
Научные результаты:

  • Реализованы и изучены магнитные наноосцилляторы, питаемые как спин-поляризованным электрическим, так и чисто спиновым током.
  • Продемонстрирована возможность эффективного использования наноосцилляторов как источников спиновых волн для широкого спектра магнонных приборов, работающих на основе различных физических явлений (спиновый эффект Холла, эффект Слончевского и нелокальная спиновая аккумуляция) как в металлических, так и в диэлектрических магнетиках.
  • Показана возможность создания ультракоротких спин-волновых пакетов, созданных наноосцилляторами и распространяющихся в наноразмерных магнитных волноводах.
  • Осуществлена почти полная компенсация затухания распространяющихся спиновых волн за счет спинового эффекта Холла в магнетиках. При этом длина распространения спиновых волн увеличена в 10 и более раз.
  • Экспериментально и теоретически изучен магнитоэлектрический эффект Зеебека в пленочных структурах на основе железоиттриевого граната и графена.
  • Впервые при комнатной температуре проведено наблюдение второго магнонного звука или волнового переноса энергии и спинового углового момента в квазиравновесном газе магнонов, претерпевающих бозе-эйнштейновскую конденсацию в ферритовой пленке.
  • Предложен способ возбуждения постоянным током квазилинейных и нелинейных автоколебательных режимов намагниченности в нанощелевом спиновом наноосцилляторе Холла, использующий геометрию с расширенным зазором.
  • Гигантское СВЧ магнитосопротивление в наноструктурах [CoFe/Cu]n исследовано в миллиметровом диапазоне длин волн. Получены рекордно высокие (до 80%) изменения коэффициента передачи.
  • Построена квантовая теория электронного спинового транспорта в проводящих магнетиках, описывающая целый круг новых гальваномагнитных явлений, обусловленных действием на спин электронов проводимости сил, создаваемых пространственно-неоднородными внешними магнитными полями и/или внутренними полями квантового обменного происхождения. Дано описание двух новых спин-транспортных эффектов в проводящих киральных гелимагнетиках: «электрического магнитокирального эффекта Штерна-Герлаха» и «кинетического магнитоэлектрического эффекта Штерна-Герлаха». Определены условия экспериментального наблюдения явления резонансного усиления новых эффектов, получившего название «магнитокиральный кинетический резонанс».
  • Спиновый клапан, содержащий слой диспрозия, использован в качестве инструмента для изучения магнитного состояния в нанослое диспрозия при понижении температуры. Обнаружены изменения формы магниторезистивных кривых, указывающих на переход диспрозия в геликоидальное состояние при понижении температуры.
  • Установлена корреляция между особенностями микроструктуры и величиной магнитосопротивления в сверхрешетках [Co90Fe10/Cu]n с буферными слоями NiFeCr и Ta/NiFeCr. Получено рекордное для данного состава сверхрешеток значение магнитосопротивления 83% при комнатной температуре.
  • Синтезированы спиновые клапаны, содержащие буферный слой Ta/Ni48Fe12Cr40, а также тройной ферромагнитный сплав Co70Fe20Ni10 в качестве свободного слоя. Полученные спиновые клапаны обладают нулевым сдвигом низкополевой петли, высоким магниторезистивным эффектом и магниторезистивной чувствительностью до 18 %/Э в области магнитного поля, соответствующего перемагничиванию свободного слоя. На основе пленок спиновых клапанов изготовлены прототипы магнитных сенсоров.
  • Исследованы магниторезистивные характеристики сверхрешеток Fe/Cr и Co90Fe10/Cu, подвергнутых воздействию пучков ускоренных ионов Аr+ с энергией 10 кэВ, значения флюенсов F = 10^13 – 10^16 см-2. Установлено, что при F ≤ 6·10^14 см-2 изученные сверхрешетки сохраняют свои функциональные характеристики.

Внедрение результатов исследования:

  • Созданы уникальные образцы многослойных ГМС-наноструктур с оптимизированными свойствами, которые используются для разработки и изготовления на предприятиz[ ФГУП «НПО автоматики имени академика Н. А. Семихатова» и ФГБУ НПК «Технологический центр» высокочувствительных сенсоров электромагнитных полей.
  • Выполнены научно-исследовательские, опытно-конструкторские и технологические работы совместно с Уральским федеральным университетом.
  • Разработаны наноструктуры [Co90Fe10/Cu]n с рекордной величиной магнитосопротивления 83% при комнатной температуре и свыше 160% – при гелиевых температурах. Развитые подходы позволяют получать пленочные материалы с высоким магниторезистивным эффектом и линейным изменением магнитосопротивления в интервале полей до 6-8 кЭ. Данные магниточувствительные материалы представляют интерес для создания интегральных датчиков, предназначенных для измерения больших токов в линиях электропередачи.
  • Регистрация заявки № 2020128123 на выдачу патента РФ на изобретение «Многослойное износо- и коррозионностойкое покрытие на стальной подложке».

  • Полезная модель «Наноосциллятор возбуждаемый спиновым током», патент № 189670.

Образование и переподготовка кадров:

  • Ежегодное проведение Всероссийской школы-семинара молодых ученых по физике конденсированного состояния.
  • Защиты: 3 докторские диссертации, 6 кандидатских диссертаций.
  • Разработаны образовательные курсы для российских вузов, в первую очередь для Уральского федерального университета.
  • На базе лаборатории в 2021 году студентами УрФУ будут подготовлены 3 бакалаврских дипломных работы.

Организационные и инфраструктурные преобразования:

В 2019 году штат лаборатории был увеличен до 29 сотрудников. Новым заведующим лабораторией назначен главный научный сотрудник, д.ф.-м.н. Миляев Михаил Анатольевич. В лабораторию был передан ряд технологических, аналитических установок и приборов, что значительно расширило ее экспериментальные возможности.

Другие результаты:

Результаты работы сотрудников Лаборатории квантовой наноспинтроники и исполнителей мегагранта неоднократно были отмечены первой премией на ежегодной сессии докладов лучших достижений Института физики металлов имени М. Н. Михеева УрО РАН.

Сотрудничество:

Университет Мюнстера (Германия), Центр ядерных исследований Сакле (Франция), Калифорнийский университет (США), Институт исследований твердого тела им. Макса Планка (Германия), МИРЭА - Российский технологический университет (Россия), Эморийский университет (США), Объединенный институт ядерный исследований (Россия): совместные исследования, научные публикации.

Скрыть Показать полностью
Demidov V.E., Urazhdin S., Divinskiy B., Rinkevich A.B., Demokritov S.O.
Nanoconstriction-based Spin-Hall nano-oscillator. Appl. Phys. Lett. 107: 202402 (2015).
Demidov V.E., Urazhdin S., Liu R., Divinskiy B., Telegin A., Demokritov S.O.
Excitation of Coherent Propagating Spin Waves by Pure Spin Currents. Nature Communications 7: 10446 (2016).
Divinskiy B., Demidov V.E., Demokritov S.O., Rinkevich A.B., Urazhdin S.
Route toward High-Speed Nano-Magnonics Provided by Pure Spin Currents. Applied Physics Letters 109(25): 252401 (2016).
Demidov V.E., Urazhdin S., Divinskiy B., Bessonov V.D., Rinkevich A.B., Ustinov V.V., Demokritov S.O.
Chemical potential of quasi-equilibrium magnon gas driven by pure spin current. Nature Communications 8(1): 1579 (2017).
Divinskiy B., Urazhdin S., Demidov V.E., Kozhanov A., Nosov A.P., Rinkevich A.B., Demokritov S.O.
Magnetic Droplet Solitons Generated by Pure Spin Currents. Physical Review B 96: 224419 (2017).
Фотоальбомы
Вторник , 03.12.2019
Другие лаборатории и ученые
Лаборатория, принимающая организация
Область наук
Город
Приглашенный ученый
Период реализации проекта
Функциональные квантовые материалы

Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"

Физика

Москва

Клингелер Рюдигер

Германия

2021-2023

Лаборатория спиновой физики двумерных материалов

Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук

Физика

Москва

Яковлев Дмитрий Робертович

Россия

2021-2023

Лаборатория магноники и радиофотоники им. Б.А. Калиникоса

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И.Ульянова (Ленина)

Физика

Санкт-Петербург

Костылев Михаил Павлович

Австралия, Россия

2021-2023