Ученые РТУ МИРЭА развивают метод, позволяющий исследовать наноструктуры с помощью магниторефрактивного эффекта (МРЭ). Этот способ можно использовать, как метод контроля любых наноматериалов с магнитосопротивлением, что вносит значительный вклад в исследование перспективных материалов наноэлектроники.
Профессор Алексей Юрасов, доктор физико-математических наук, заместитель заведующего кафедрой наноэлектроники Института перспективных технологий и индустриального программирования РТУ МИРЭА / © Фарид Усманов, пресс-служба РТУ МИРЭА
Наноэлектроника – область современной электроники, занимающаяся разработкой физических и технологических основ создания интегральных схем с характерными топологическими размерами элементов, не превышающими 100 нанометров.
Нанотехнологии – новое направление науки и технологии, активно развивающееся в последние десятилетия – включают создание и использование материалов, устройств и технических систем, функционирование которых определяется наноструктурой, то есть ее упорядоченными фрагментами размером от одного до 100 нанометров.
Магнитосопротивление — изменение электрического сопротивления в магнитном поле, то есть если к металлу или полупроводнику с током приложить внешнее магнитное поле, то его сопротивление изменится. Если магнитосопротивление материала значительно, то можно существенно уменьшать его размеры, при этом увеличивая плотность записи информации и скорость считывания. Эффект магнитосопротивления, который при комнатной температуре может достигать десятки и сотни процентов позволил существенно миниатюризировать элементную базу электроники.
Магниторефрактивный эффект позволяет, зная оптические параметры (коэффициенты отражения, прохождения и преломления света), определять магнитосопротивление, то есть это по сути бесконтактный метод измерения магнитосопротивления. Особенно это важно для наноструктур ( структуры, имеющие размеры порядка одной миллиардной метра), измерение сопротивления которых напрямую весьма затруднительно исходя из очень малых размеров
Магниторефрактивный эффект может использоваться как бесконтактный метод исследования наноструктур со значительным магнитосопротивлением, представляя собой изменение коэффициентов отражения, пропускания и поглощения света при их намагничивании. Это делает его ценным инструментом для исследования наноструктур.
Исследователи изучали магниторефрактивный эффект в ферромагнитных нанокомпозитах, которые сочетают разные по своим свойствам компоненты (металл и неметалл, сильный магнетик и слабый магнетик) в одном материале и обладают большой магнитооптической активностью. Методы исследования включают теорию эффективной среды в приближении Бруггемана, что позволило описать магнитооптические спектры в диапазоне средних объемных концентраций металлической ферромагнитной компоненты. Идея теории — замена многокомпонентной среды однородной средой с эффнетивными параметрами. Показаны значительные изменения МРЭ на отражение и пропускание света при намагничивании образцов.
«Результаты исследования, полученные с использованием приближения Бруггемана, позволили получить значения магниторефрактивного эффекта на отражение и пропускание света при нормальном падении и при угле падения вблизи угла Брюстера (для диэлектриков) или главного угла падения для металлов, – рассказал профессор Алексей Юрасов, доктор физико-математических наук, заместитель заведующего кафедрой наноэлектроники Института перспективных технологий и индустриального программирования РТУ МИРЭА. – Усиление МРЭ при таких углах важно и интересно как с фундаментальной, так и с практической точек зрения. Знание величины МРЭ в наноструктурах оценивать величину магнитосопротивление и выбирать материалы, где оно значительно, миниатюризируя устройства электроники».
Проект выполнен при поддержке Министерства науки и высшего образования России. Результаты исследования опубликованы в Russian Technological Journal.
