CC BY
1
Рустамов У.Р.
Ташкентский экономический и педагогический институт
Усмонов Ш.Ф.
Ташкентский экономический и педагогический институт
Кадиров Р.Р.
Ташкентский экономический и педагогический институт
ПРИМЕНЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ НЕКОТОРЫХ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАГНИТНЫХ НАНОМАТЕРИАЛОВ В ЭКОНОМИКЕ И СОЦИАЛЬНОЙ СФЕРЕ
Аннотация. Данная статья посвящена изучению применения результатов исследования физических свойств магнитных наноразмерных материалов в экономике и социальной сфере.
Ключевые слова: ферромагнит-полупроводник, оптика, магнитооптика, феррит-гранат, наноразмерные пленки, диэлектрические подложки, спинтроника, оптоэлектроника.
Rustamov U.R.
Tashkent Economic and Pedagogical Institute
Usmonov Sh.F.
Tashkent Economic and Pedagogical Institute
Qodirov R.R.
Tashkent Economic and Pedagogical Institute
APPLICATION OF THE RESULTS OF RESEARCH ON SOME PHYSICAL PROPERTIES OF MAGNETIC NANOMATERIALS IN THE
ECONOMY AND SOCIAL SPHERE
Annotation. The article is devoted to studying the application of the research results of the physical properties of magnetic nano-sized materials in the economy and social sphere.
Keywords: ferromagnet - semiconductor, optics, magnetooptics, ferrite garnet, nano-sized films, dielectric substrates, spintronics, optoelectronics.
Хорошо известно, что передача, запись и хранение информации и элементной базы телекоммуникационных систем создается, в основном, на основе магнитных материалов. Перечисленные выше устройства работают на основе магнитооптических эффектов. Их качества определяются магнитооптической добротностью и величина магнитооптической добротности прямо пропорциональна удвоенному магнитооптическому эффекту Фарадея и обратно пропорциональна величине поглощения света[1]. Однако, в настоящее время величина магнитооптической
добротности достигла своего предельного значения, появилась необходимость разработки новых материалов. Благодаря развитию нанотехнологии, открылись новые возможности в создании совершенно новых материалов с наилучшими характеристиками.
Новые требования к быстродействию, емкости, энергоэффективности и надежности телекоммуникационных и вычислительных систем являются главным стимулом к разработке и созданию базы новых видов перспективных материалов, всестороннему исследованию их физических свойств. В последнее время актуальной является задача разработки материалов для новой области спиновой электроники-магноники [1]. Эксперименты по возбуждению и распространению спиновых волн в магнитных пленках ранее были ограничены только структурами на основе ферромагнитных металлов [2]. Между тем, использование высококачественных пленок железоиттриевого граната YзFe5Ol2 (^Ю, ЖИГ) для таких задач оказалось более перспективным. Во многом это связано с очень малыми значениями ширины линии ферромагнитного резонанса в бытовой полосе частот 2.18 ГГц (~0.1 Э) и параметра затухания Гильберта, который для монокристалла ЖИГ составляет 5*10-5 [3]. Это открывает широкие возможности использования таких структур при создании энергонезависимой памяти, спиновых транзисторов, спиновой логики, датчиков магнитных полей и управляемых СВЧ-устройств [4].
Другим направлением использование ферритов является их интеграция с сегнетоэлектриками для формирования элементной базы стрейнтроники [5] и создания приборов на её основе. Синтез ферритовой пленки на сегнетоэлектрических подложках позволяет в едином объёме сочетать спин-волновые и упругие свойства и предоставляет значительные преимущества в миниатюризации, скорости обработки информации и стоимости производства СВЧ интегральных схем.
Предлагаемые тонкопленочные гетероструктуры типа ферромагнетик-полупроводник и ферромагентик-диэлектрик, где в качестве ферромагнетика могут выступать 3d-металлы (Сг, Fe, Со, М) или наноразмерные пленки феррит-гранатов (YзFe5O12, BiзFe5O12) на подложках диэлектриков (GdзGa5O12, и LiNbOз) и полупроводников SiO2)
открывают новые возможности создания нового оборудования для передачи, записи и хранения информации и элементный базы средств связи.
Данные материалы будут представлять собой метаматериалы с сильной локализацией спин-поляризованных носителей заряда в интерфейсных областях. В настоящее время будет решаться фундаментальная проблема взаимодействия света с системами с сильной локализацией носителей заряда со спиновой поляризацией в интерфейсных областях, поиск усиленных такой локализацией электрических и магнитных явлений. В многослойных системах с пониженной симметрией возможно появление новых электромагнитных явлений, усиление нелинейных
оптических явлений, возникновение эффективного воздействия сверхкоротких световых импульсов на состояние намагниченности. В многослойных наноструктурах ферромагнетик-полупроводников можно ожидать как прямое, так и опосредованное через электронные, фононные и орбитальные возбуждения взаимодействие света с спиновой системой.
Результаты проведенных исследований внесут новый вклад в фундаментальную информацию по свойствам тонкопленочных гибридных структур типа ферромагнетик-полупроводник, это определяет научную новизну исследований. Использование этой важной информации позволит создавать современные устройства интегральной спинтроники и оптоэлектроники, способные удовлетворять возрастающие требования к быстродействию телекоммуникационных и вычислительных систем, что указывает на актуальность запланированных исследований в науке.
Важнейшими задачами настоящего времени являются проводящиеся комплексные исследования магнитных материалов, имеющих фундаментальное и прикладное значение в области телекоммуникаций, а также, создание и оптимизация архитектуры хранения, передачи информации. В этом направлении имеют важное значение большие магнитооптические эффекты в видимой и ближней инфракрасной областях спектра, а также создание новых ферродиэлектриков с большим электросопротивлением. В частности, в Германии, Франции, России, Японии и других развитых странах особое внимание уделяется записи-хранению-считыванию информации на магнитных N- слойных структурах, излучение от которых испытывает многократное преломление и отражение.
Мировые разработки устройств для объемной записи информации, при условии принятия в качестве основы бита информации, дают возможность многократного увеличения плотности записи информации в точке пересечения блоховских линий. Ведение целенаправленного исследования по разработке методов записи информации на несколько сот слоёв на основе двухфотонной технологии на двустороннем диске дает возможность легкого изменения информации в толще материал в точке бита. В этом смысле, разработка новых принципов памяти на основе полупроводниковых интегральных схем, цилиндрических магнитных доменов, зарядных устройств связи, изучение спинтроники, оптических явлений (термооптика, электрооптика, другие типы записи, в том числе голография), а также усовершенствование устройств на основе наноструктур, находятся в фокусе внимания современных фундаментальных и прикладных исследований.
Многослойные наноразмерные структуры, состоящие из чередующихся слоёв магнитных и немагнитных материалов, представляют большой интерес, как для фундаментальной физики, так и для различных технологических применений. Например, многослойные наноструктуры, состоящие из чередующихся слоев магнитного и немагнитного вещества,
находят применение в качестве сред для записи информации со сверхвысокой плотностью, сенсоров магнитных полей с высокой чувствительностью, магниторезистивной памяти с произвольной выборкой. В силу слоистости структуры ожидается сильная анизотропия оптических, магнитных и магнитооптических свойств, в том числе для фотоиндуцированных эффектов.
Фактически сейчас сформировалось целое новое научное направление в физике - нано размерный магнетизм, изучающее электрофизические, структурные, магнитные и оптические свойства тонкопленочных материалов, различных композитов на основе наночастиц, плазмонных структур. Также, большой прогресс достигнут в области фемтомагнетизма наноразмерных структур. В будущем будут созданы новые магнитные и полупроводниковые наноструктуры. Будет проведено комплексное исследование магнитных, оптических и электрофизических свойств, полученных наноструктур. Можно ожидать, что именно в таких структурах, благодаря особым электронным и спиновым состояниям на интерфейсах, а также размерным эффектам, электрофизические, магнитные и оптические свойства, будут существенно отличатся от известных для объемных материалов. Ожидается, что в созданных метаматериалах на основе магнитных и полупроводниковых наноструктур будет получено необходимое усиление оптических и магнитооптических свойств, а также модификация электрофизических свойств, поэтому такие структуры в перспективе могут быть использованы в качестве материалов для интегральных устройств спинтроники (логические элементы, ячейки памяти) и фотоники (фарадеевские затворы, фазовращатели, модуляторы). Это является важным для практического использования запланированных результатов науки в экономической и социальной сферах.
Использованные источники:
1. Balinskiy M., Ojha Sh., Chiang H., Ranjbar M., Ross C.A., Khitun A. // J. Appl. Phys. 2017. V. 122. 123904.
2. O. Pelenovich, U.V. Valiev, L. Zhou, I.A. Ivanov, U.R. Rustamov. Magnetooptical spectrometer based on pfotoelastic modulator with optikal feedback and its application in study of f-electron materials // "Optikal Materials", №55, р. 115-120.
3. Valiev U.V., Rustamov U.R., Sokolov B.Yu. Magnetic-field-controlled polarized luminescence of Y3Al5O12-Tb and Y3Al5O12-Ho garnets. // Physics of the Solid State, 2002, 44(2), pp. 278-281.
4. Balinskiy M., Chavez A.C., Barra A. // Sci. Reports. 2018. V. 8. P. 10867.
5. Бухараев А.А., Звездин А.К., Пятаков А.П., Фетисов Ю.К. // УФН. 2018. Т. 188. № 12. С. 1288.
