Магнитные монокристаллы и наноструктуры

Институт физики СО РАН

Авторы: сотрудники лабораторий физики магнитных явлений; резонансных свойств магнитоупорядоченных веществ; сильных магнитных полей; радиоспектроскопии и спиновой электроники.

Отработана технология роста высококачественных магнитных квазинизкомерных монокристаллов соединений переходных и редкоземельных металлов: бороксидных хантитов, варвикитов, людвигитов, ортоборатов и ортогерманатов железа и марганца, котоитов- раствор-расплавными методами, ортоферритов – методом оптической зонной плавки. Эти кристаллы широко исследуются во всех крупных магнитных центрах мира, в том числе с применением синхротронных методов [1]. Впервые обнаружено квазиодномерное поведение в ортоферрите YbFeO3 методом неупругого рассеяния нейтронов [2]. На монокристалле Pb2Fe2Ge2O9 обнаружен индуцированный спин-флоп переходом магнито-диэлектрический эффект [3]. Отработана технология молекулярно-лучевой эпитаксии монокристаллических магнитных пленок Fe/SiO2/Si [4]. В изготовленных спиновых устройствах на основе Fe3Si/Si проведены систематические исследования спин-зависимого зарядового транспорта при помощи трехтерминального метода Ханле в широком диапазоне температур и предложена интерпретация эффекта спиновой аккумуляции с учетом экспериментально обнаруженных поверхностных состояний [5].

Спиновый сигнал, измеренный при помощи трехтерминального метода Ханле при различных температурах. На вставке показана температурная зависимость времени жизни неравновесного спинового состояния в кремнии. Энергетическая зонная диаграмма, демонстрирующая схему транспорта снин-поляризованных дырок, туннелирующих сквозь переход Fe3Si/p-Si через локализованные интерфейсные состояния.

Публикации:

  1. Platunov M.S., Kazak N.V, Knyazev Yu.V., Bezmaternykh L.N., Moshkina E.M., Trigub A.L, Veligzhanin A.A., Zubavichus Y.V., Solovyov L.A., Velikanov D.A., Ovchinnikov S.G. Effect of Fe-substitution on the structure and magnetism of single crystals Mn2-xFexBO4 // Journal of Crystal Growth (2017), 475, 239.
  2. Nikitin S.E., Wu L.S., Sefat A.S., Shaykhutdinov K.A., Lu Z., Meng S., Pomjakushina E.V, Conder K., Ehlers G., Lumsden M.D., Kolesnikov A.I., Barilo S., Guretskii S.A., Inosov D.S., Podlesnyak A. Decoupled spin dynamics in the rare-earth orthoferrite YbFeO3: Evolution of magnetic excitations through the spin-reorientation transition // Physical Review B. (2018), 98, 064424
  3. Pankrats A.I., Balaev D.A., Nikitin S.E., Freydman A.L., Krasikov A.A., Balaev A.D., Popkov S.I., Kolkov M.I., Magnetic and thermodynamic properties and spin-flop-driven magnetodielectric response of the antiferromagnetic Pb2Fe2Ge2O9 single crystals, JMMM, v. 479 (2019) 114–120.
  4. Яковлев И.А., Варнаков С.Н., Беляев Б.А., Жарков С.М., Молокеев М.С., Тарасов И.А., Овчинников С.Г. Исследование структурных и магнитных характеристик эпитаксиальных пленок Fe3Si/Si(111). Письма в ЖЭТФ (2014) 99, В.9. С.610–613.
  5. Tarasov A.S., Lukyanenko A.V., Rautskii M.V., Bondarev I.A., Smolyakov D.A., Tarasov I.A., Yakovlev I.A., Varnakov S.N., Ovchinnikov S.G., Baron F.A., Volkov N.V. Spin-dependent electrical hole extraction from low doped p-Si via the interface states in a Fe3Si/p-Si structure// Semiconductor Science and Technology (2019), 34, is.3, p.035024