Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Физики научились измерять невидимые магнитные свойства
Коллектив российских ученых из МФТИ, Российского квантового центра и Крымского федерального университета представил новый метод анализа магнитной анизотропии тонких гранатовых пленок при низких температурах, основанный на измерениях ферромагнитного резонанса (FMR). Этот метод позволяет быстро и точно определять температурную зависимость констант магнитной анизотропии, что можно назвать важным шагом в развитии магноники — перспективного направления в спинтронике.
Работа опубликована в Journal of Applied Physics. Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда.
Железо-иттриевые гранаты давно используются в науке и технике благодаря их уникальным магнитным и оптическим свойствам. Эти материалы находят применение в магнонике, спинтронных устройствах, оптических изоляторах и датчиках магнитного поля. Однако большинство исследований таких гранатов проводилось при комнатной температуре, а измерения при низких температурах сталкивались с рядом сложностей. В частности, традиционные методы измерения магнитной анизотропии требуют прямого определения намагниченности, что становится затруднительным при использовании парамагнитных подложек, таких как гадолиний-галлиевый гранат. Это накладывает ограничения на исследование магноники при низких температурах, необходимых для приложений в квантовых вычислениях и сверхпроводниковых системах.
Магнитная анизотропия — это свойство магнитных материалов, при котором энергия системы зависит от направления намагниченности. Различают кубическую анизотропию, связанную с кристаллической структурой, и одноосную анизотропию, возникающую вследствие внутренних напряжений или особенностей роста пленки. Ферромагнитный резонанс — метод, позволяющий исследовать магнитные свойства материалов, измеряя зависимость резонансной частоты от внешнего магнитного поля. Этот метод широко применяется для определения магнитных параметров, включая константы анизотропии.
В своей работе ученые представили новый универсальный и быстрый метод расчета констант магнитной анизотропии гранатовых пленок при изменении температуры с использованием измерений ферромагнитного резонанса. Исследование проводилось на пленке, легированной висмутом, выращенной на диамагнитной подложке из иттриево-скандиево-галлиевого граната. Этот выбор подложки позволил избежать парамагнитного вклада при низких температурах, свойственного гадолиний-галлиевому гранату.
Основной задачей исследования было определение констант магнитной анизотропии при изменении температуры от 5 до 300 K. В ходе эксперимента ученые выявили, что одноосная анизотропия изменяет знак при 120 K, переходя от отрицательных значений к положительным.
Для измерений использовался векторный анализатор цепей, подключенный к гелиевому криостату замкнутого цикла. Пленка помещалась на копланарный волновод, и анализировался передаваемый сигнал.
Новый метод расчета требует широкополосных измерений ферромагнитного резонанса, в отличие от одночастотных измерений в других подходах. Он основан на том, что при перпендикулярном внешнем поле к образцу резонансная частота линейно увеличивается с увеличением поля. Тогда требуемые параметры можно оценить, используя наклон полученного графика.
Важной особенностью метода, предложенного авторами, является то, что он не требует измерения полярной или азимутальной угловой зависимости отклика ферромагнитного резонанса. Дополнительным преимуществом нового подхода является его способность проводить быстрые оценки параметров в зависимости от температуры. Его можно применять к пленкам, демонстрирующим любую частотную зависимость от внешнего магнитного поля, независимо от наличия или отсутствия «мягкой моды».
Михаил Панин, инженер лаборатории физики магнитных гетероструктур и спинтроники для энергосберегающих информационных технологий МФТИ, отметил: «Наш метод отлично подходит для проведения температурных измерений констант магнитной анизотропии в пленках ЖИГ. Он позволяет довольно быстро определять параметры магнитной анизотропии и может быть использован на установках без возможности точного контроля направления внешнего магнитного поля, так же он подходит для широкого спектра пленок. В исследуемой пленке с довольно сложным составом нам удалось обнаружить и объяснить нетипичное поведение магнитной анизотропии».
Александр Чернов, заведующий лабораторией физики магнитных гетероструктур и спинтроники для энергосберегающих информационных технологий МФТИ, отметил: «Дальнейшие исследования группы направлены на повышение чувствительности методики ферромагнитного резонанса для изучения двумерных магнитных материалов, таких как CrCl3 и CrSBr. Разработанный в данной работе метод будет полезен для исследования тонких магнитных пленок и двумерных магнитных материалов, а также позволит ускорить разработку функциональных устройств на их основе».
В будущем новый подход будет применен к исследованию ультратонких гранатовых пленок с перпендикулярной магнитной анизотропией. Также методика может быть адаптирована для изучения новых материалов, предназначенных для квантовых вычислений и спинтронных устройств. Дальнейшие исследования будут направлены на анализ взаимодействий анизотропии с другими магнитными эффектами и изучение тонких пленок с различными ориентациями кристаллической решетки.
Telegram 
Дзен 
VK Биологи раскрыли, как бурые медведи могут месяцами лежать без движения и не терять физическую силу. Во время спячки они полностью перестраивают работу клеток, уменьшая количество митохондрий, но усиливая эффективность оставшихся. Ученые хотят перенести медвежьи способности в новые лекарства от атрофии мышц.
Авторы масштабного исследования рассказали, чем именно нужно питаться в течение дня, чтобы хорошо выспаться ночью. В отличие от предыдущих работ, ученые не полагались на память участников эксперимента, а следили за их питанием через приложение и исследовали сон с помощью медицинских датчиков.
При раскопках Старой Донголы — столицы средневекового христианского царства Макурия, находившегося на севере современного Судана — в горе мусора нашли документы на арабском языке, среди которых оказался указ от имени царя Кашкаша. До сих пор о существовании этого царя было известно лишь из устных преданий.
В той части Пиренеев, которые находятся на территории Испании, исследователи обнаружили первые доказательства добычи золота в эпоху Римской империи. На месте древних рудников нашли сложные гидравлические сооружения и остатки водохранилища, возраст которых определили с помощью метода оптического датирования. Открытие прольет свет на инженерные приемы римлян и поставит точку в многолетнем споре: действительно ли римляне добывали золото в этом регионе.
В мире оказалось гораздо больше диких пчел, чем кто-либо мог предположить. Ученые впервые оценили, сколько видов пчел существует на Земле, и обнаружили, что показатель превышает 26 тысяч — примерно на четверть больше, чем считалось.
Разное отношение домашних животных к хозяевам давно стало предметом споров, обсуждений и шуток. Ученые из Венгрии показали, что собаки демонстрируют по отношению к человеку уровень альтруизма, сходный с детским, тогда как кошки ищут в партнерстве с человеком прежде всего свою выгоду.
Астрономы недавно проанализировали базу данных о падающих на Землю объектах и пришли к выводу, что два из них прибыли из межзвездного пространства. Известна не только дата, но и место падения каждого из них.
«Любить лишь можно только раз», — писал поэт Сергей Есенин, а герои культовых сериалов приходили к выводу, что «настоящая» влюбленность случается в жизни максимум дважды. Однако ни один из этих тезисов не подкреплен научными данными. Американские исследователи подошли к вопросу иначе: опросили более 10 тысяч человек и вывели среднее число сильных влюбленностей, возможных в течение жизни.
В той части Пиренеев, которые находятся на территории Испании, исследователи обнаружили первые доказательства добычи золота в эпоху Римской империи. На месте древних рудников нашли сложные гидравлические сооружения и остатки водохранилища, возраст которых определили с помощью метода оптического датирования. Открытие прольет свет на инженерные приемы римлян и поставит точку в многолетнем споре: действительно ли римляне добывали золото в этом регионе.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно