Сформульовано фізичні принципи функціонування приладів спінтроніки, проведено їх теоретичний аналіз та показано можливості застосування цього аналізу до конкретних експериментальних ситуацій. В системах з ефектом передачі спіну розглянуто магнітну динаміку, стимульовану електричним струмом і викликаними ним спіновими моментами сили. Для багатошарових систем розроблено й застосовано методи розрахунку діаграм перемикання. Відкрито явище стабілізації магнітної конфігурації з максимальною енергією та явище стабілізації відштовхуванням. Для вивчення систем з доменними стінками знайдено форму головного члена для сили спін-трансферу в системах з неперервною зміною намагніченості в просторі. Зроблено висновок про залежність спектру спінових хвиль від електричного струму, що протікає через феромагнетик. Розроблено метод колективних координат і застосовано його до опису руху доменних стінок різної структури в наносмужках. Результати порівняно з експериментальними даними. Наведено теоретичний опис спін-гальванічної моди в напівпровідниках зі спін-орбітальною взаємодією з послідовним урахуванням електростатичної взаємодії. Показано, що остання не призводить до виникнення енергетичної щілини, хоча й змінює спектр моди кількісно. Запропоновано експериментальний метод спостереження даної моди та проведено розрахунки очікуваних результатів. Теоретично розраховано залежність критичної температури надпровідника від взаємодії орієнтації магнітних моментів феромагнетиків в тришарових структурах типу феромагнетик-надпровідник-феромагнетик. Розроблено числові методи для опису несиметричних структур цього типу.

Викладено фізичні основи спінтроніки - галузі науки на стику фізики та електроніки, яка вивчає шляхи керування спіновими станами електронів у твердотільних системах і пропонує методи розробки пристроїв на базі виявлених ефектів та явищ. Представлено погляд на історію розвитку цього напрямку. Зроблено огляд методів створення, маніпуляції та детектування спінової поляризації носіїв заряду в напівпровідниках, металах, магнітних і немагнітних об'єктах нанометрового масштабу. Описано шляхи електричного та магнітного керування спіновою поляризацією ансамблю носіїв заряду. Розглянуто механізми релаксації системи мобільних спінів. Викладено вимоги до параметрів матеріалів, які використовуються (будуть використовуватись) для розробки елементів і приладів спінтроніки. Зроблено аналіз та класифікацію магнітних матеріалів спінтроніки.

В межах концепції "знизу - вгору" наноелектроніки розглянуто основні явища, поняття та пристрої спінтроніки, включаючи спіновий вентиль, межовий опір при незбігові густини станів для носіїв струму по різні боки межі (незбігові мод провідності), спінові потенціали і різницю нелокальних спін-потенціалів, спіновий момент та його транспорт. Обговорено обертання намагніченості спіновим струмом, поляризатори та аналізатори спінового струму. Розглянуто рівняння дифузії для балістичного транспорту та струми в режимі нерівноважних потенціалів.

Індекс рубрикатора НБУВ: К232.304

Рубрики:

Стани та структура кобальту та його сплавів

Шифр НБУВ: Ж26988 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Мета дослідження - визначення взаємного впливу магнітної і пружної підсистем у антиферомагнетику та вивчення особливостей цієї взаємодії, які можуть бути цікавими з точки зору практичних застосувань. Використано Лагранжів підхід до опису динаміки системи. Досліджено рівняння руху, отримані з варіаційного принципу для відповідного функціоналу дії. Встановлено й проаналізовано дисперсійні співвідношення для магнітопружних і пружномагнітних хвиль, що поширюються перпендикулярно осі нанодроту. Показано, що у випадку високотемпературного антиферомагнетизму навіть за достатньо малого коефіцієнта зв'язку між магнітною та пружною підсистемамивідбувається якісна зміна спектра магнітопружних хвиль. Для розглянутої геометрії, що відповідає нанодроту, вплив граничних умов приводить до розмірного квантування частот. Відповідний закон квантування визначено аналітично для магнітопружних хвиль. Висновки: визначено дисперсійні співвідношення для магнітопружної та пружномагнітної хвиль, які поширюються перпендикулярно осі нанодроту з кубічного колінеарного антиферомагнетика. Показано важливість врахування магнітопружної взаємодії в антиферомагнетику при зменшенні його розміру до нанометрових порядків. Скінченність зразку призводить до дискретизації частот магнітопружних хвиль.

За допомогою формалізму Ландауера-Буттікера досліджено спін-залежний балістичний транспорт крізь мезоскопічну трьохтермінальну Y-подібну структуру з чутливою до спіну феромагнітною мембраною в одному з вихідних провідників. Розрахунки, виконані при досить низьких температурах, коли тепловими ефектами і розсіюванням на магнонах можна знехтувати, передбачають істотне посилення ефекту спінової фільтрації, обумовленого неузгодженістю між зонними структурами феромагнітного металу та провідника. На закінчення обговорено можливі застосування цього явища для ефективної інжекції спін-поляризованого струму в надпровідник і саморегульованих спінових струмів квантових спінтронних мережах.

Обговорено можливості застосування магнетиків з частковою або повною компенсацією магнітних моментів різних груп спінів для підвищення швидкодії приладів магнітної електроніки, що використовує спіновий струм (спінтроніки). Для антиферомагнетиків відомі ефекти обмінного підвищення швидкості динаміки спінів. Спінтроніка антиферомагнетиків за кілька останніх років перетворилася в самостійну область прикладної фізики магнетизму, що бурхливо розвивається. Детально проаналізовано можливість використання іншого класу магнітних матеріалів, феримагнетиків, близьких до точки компенсації спінів, в яких також виявляються зазначені ефекти прискорення. Проведено порівняльний аналіз цих двох класів магнетиків. Дослідження нелінійної спінової динаміки феримагнетиків проведено з використанням нелінійної сигма-моделі для різниці спінових густин різних груп спінів. Наведено просте виведення цієї моделі та обговорено її реальні параметри щодо популярних феримагнетиків, аморфних сплавів елементів групи заліза та рідкоземельних елементів. Проведено аналіз різних нелінійних ефектів спінової динаміки, від однорідних спінових коливань в малих частинках до динаміки солітонів, доменних стінок, феримагнетних скірміонів і вихорів. Обговорено можливість збудження таких динамічних режимів за допомогою накачування спіновим струмом і застосування у надшвидкій спінтроніці.

За допомогою формалізму Ландауера-Буттікера досліджено спін-залежний балістичний транспорт крізь мезоскопічну трьохтермінальну Y-подібну структуру з чутливою до спіну феромагнітною мембраною в одному з вихідних провідників. Розрахунки, виконані при досить низьких температурах, коли тепловими ефектами і розсіюванням на магнонах можна знехтувати, передбачають істотне посилення ефекту спінової фільтрації, обумовленого неузгодженістю між зонними структурами феромагнітного металу та провідника. На закінчення обговорено можливі застосування цього явища для ефективної інжекції спін-поляризованого струму в надпровідник і саморегульованих спінових струмів квантових спінтронних мережах.

Обговорено можливості застосування магнетиків з частковою або повною компенсацією магнітних моментів різних груп спінів для підвищення швидкодії приладів магнітної електроніки, що використовує спіновий струм (спінтроніки). Для антиферомагнетиків відомі ефекти обмінного підвищення швидкості динаміки спінів. Спінтроніка антиферомагнетиків за кілька останніх років перетворилася в самостійну область прикладної фізики магнетизму, що бурхливо розвивається. Детально проаналізовано можливість використання іншого класу магнітних матеріалів, феримагнетиків, близьких до точки компенсації спінів, в яких також виявляються зазначені ефекти прискорення. Проведено порівняльний аналіз цих двох класів магнетиків. Дослідження нелінійної спінової динаміки феримагнетиків проведено з використанням нелінійної сигма-моделі для різниці спінових густин різних груп спінів. Наведено просте виведення цієї моделі та обговорено її реальні параметри щодо популярних феримагнетиків, аморфних сплавів елементів групи заліза та рідкоземельних елементів. Проведено аналіз різних нелінійних ефектів спінової динаміки, від однорідних спінових коливань в малих частинках до динаміки солітонів, доменних стінок, феримагнетних скірміонів і вихорів. Обговорено можливість збудження таких динамічних режимів за допомогою накачування спіновим струмом і застосування у надшвидкій спінтроніці.

Розглянуто вплив домішок на вольтамперні характеристики тонкоплівкової структури магнітного тунельного переходу (MTJ) - Fe/MgO/Fe з метою поліпшення електротранспортних властивостей. Це було досягнуто за рахунок створення умов для виникнення в ній вольтамперної характеристики (ВАХ) з негативним диференційним опором (НДО), на кшталт ВАХ тунельного діоду. Обгрунтовано утворення такої властивості за рахунок введення електропровідної домішки (карбону) в інтерфейсний простір між одним з шарів заліза і діелектриком, яка відповідним чином змінює положення рівня Фермі. Виявлено прояв деградаційного впливу електродифузійних процесів на властивості вольтамперної характеристики та запропоновано підходи до її стабілізації. Розглянуто можливість використання MTJ-систем з НДО для створення комірок пам'яті MRAM.

Індекс рубрикатора НБУВ: В371.212,022 + В379.273,022

Рубрики:

Напівпровідникові наноструктури

Магнітні властивості напівпровідників

Шифр НБУВ: РА432411 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Наведено огляд досліджень у галузі спінкалоритроніки, виконаних на кафедрі фізики низьких температур Харківського національного університету у 2017 - 2019 рр. Обговорено нові напрямки у магнітоелектроніці - спінтроніка, спінкалоритроніка та магноніка, які виникли з метою зменшення дисипації у звичайній напівпровідниковій мікроелектроніці. Спінтроніка пропонує великі швидкості перемикання, зменшення енергоспоживання, більш високу щільність пристроїв пам'яті та меншу генерацію теплоти на перемикаючий елемент. Викладено головні результати чотирьох статей кафедри, які опубліковано у Physical Review B: нелінійна релаксація між магнонами та фононами у феродіелектрику; роль магнонів та ефект розміру в теплопередачі через межу між діелектриком і феродіелектриком; спін-Зеєбек ефект і фононна теплопередача у гетероструктурах, які містять шари нормального металу та феродіелектрика; температурна залежність часу магнон-фононної релаксації у феродіелектрику.

Індекс рубрикатора НБУВ: К222.026 + К234.302.6 + В378.48

Шифр НБУВ: Ж26618 Пошук видання у каталогах НБУВ