Анотація до роботи:

Калмикова Т.В. Магніторезонансні властивості гранульованих низькорозмірних наноструктур. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико – математичних наук за спеціальністю 01.04.03 – радіофізика. – Інститут радіофізики та електроніки ім. О.Я. Усикова НАН України, м. Харків, 2009 р.

Метою досліджень, проведених у дисертації, є експериментальне вивчення процесів взаємодії електромагнітних хвиль міліметрового діапазону із гранульованими магнітними наноструктурами.

Для досягнення цієї мети було розроблено оптимізовану методику експериментального дослідження двовимірних гранульованих магнітних наноструктур на радіоспектрометрах БУРАН і КВАРК.

Крім того, розроблено феноменологічну модель магніторезонансного поглинання в електронній спіновій системі гранульованих магнітних наноструктур, що ефективно описує високочастотні магніторезонансні процеси поблизу області перколяції, у якій спостерігаються максимальні величини ефектів ГМО/ГМІ.

Це дозволило провести дослідження магнітних фазових станів гранульованих магнітних наноструктур (SiO₂)_100-хCo_х/GaAs, Co_x(NbLiO₃)_100-x, Co_x(Al₂O₃)_1-x, (CoFeZr)_xSiO, Co_x(TiO₂)_1-x, Cо+SiO₂/кварц з спінзалежними ефектами у широкій температурній області в міліметровому діапазоні радіохвиль.

У дисертаційній роботі розв’язано актуальну наукову задачу радіофізики, яка полягає в дослідженні магніторезонансного поглинання в гранульованих низькорозмірних наноструктурах, а саме в аналізі впливу розмірних параметрів на високочастотні та статичні характеристики магнітних наноструктур.

1. Розроблено оптимізовану методику для ЕПР досліджень гранульованих магнітних наноструктур у міліметровому діапазону довжин хвиль у широкому діапазоні температур (4.2-300 К). Відпрацьовано методику ЕПР досліджень гранульованих магнітних наноструктур з використанням як дводзеркального резонатора, так і дискового діелектричного резонатора як резонансної комірки спектрометра ЕПР. Запропоновано використання ДДР із вбудованою реперною магніторезонансною міткою як резонансної комірки спектрометра ЕПР.

2. Уперше методом ЕПР досліджено магнітні фазові стани гранульованих магнітних наноструктур з спінзалежними ефектами у широкій температурній області в міліметровому діапазоні довжин хвиль. Для магнітної наноструктури Co_x(TiО₂)_1-x установлено, що її ефективна намагніченість є меншою, ніж у масивного зразка. Уперше показано, що таке зменшення ефективної намагніченості викликано квазідвовимірною формою магнітної наноструктури. Показано, що наноструктура Co_x(TiО₂)_1-x проявляє суперпарамагнітне поводження при концентрації Со 31,6 об. %. З ростом концентрації Со у наноструктурі виникає феромагнітна фракція поряд із суперпарамагнітною фракцією. Уперше для наноструктур Cо+SiО₂/GaAs і Cо+SiО₂/кварц виявлено кореляцію форми магнітних кластерів з аномальним поводженням ефективної намагніченості M_еф поблизу області перколяції. Показано, що вплив GaAs підшарку на форму магнітних кластерів у структурі Cо+SiО₂ є більшим, ніж вплив кварцового підшарку.

3. Уперше розроблено феноменологічну модель магніторезонансного поглинання в електронній спіновій системі магнітних гранульованих наноструктур. Обґрунтовано представлення про формування магнітних кластерів у гранульованій магнітній наноструктурі. Показано, що магнітні кластери можуть бути апроксимовані еліпсоїдами обертання, форма яких залежить від концентрації магнетика. Продемонстровано, що чим нижчим є магнітний порядок у наноструктурі, тим більше форма магнітних кластерів наближається до сферичної. Розраховано ймовірність розподілу магнітних кластерів залежно від їхньої форми. Підтверджено вірогідність розробленої феноменологічної моделі шляхом порівняння отриманих результатів з результатами, отриманими для інших наноструктур.

Таким чином, у ході проведених експериментів показано доцільність застосування оптимізованої методики для ЕПР досліджень гранульованих магнітних наноструктур. Результати, отримані в роботі, доповнюють і розширюють знання про магнітні властивості таких складних нанокомпозитів, як магнітні гранульовані наноструктури.

Публікації автора:

1. Tarapov S. Electron spin resonance properties of magnetic granular GMI-nanostructures in millimeter waveband / S. Tarapov, T. Bagmut, A. Granovsky, V. Derkach, S. Nedukh, A. Plevako, S. Shipkova // International journal of infrared and millimeter waves. – 2004. – Vol. 25, № 11. – P. 1581–1589.

2. Granovsky A. B. Microwave-frequency spin-dependent tunneling in nanocomposites / A. B. Granovsky, A. A. Kozlov, T. V. Bagmut, S. V. Nedukh, S. I. Tarapov, J. P. Clerc // Phys. solid state. – 2005. – Vol. 47, № 4. – P. 738–741.

3. Багмут Т. В. Магниторезонансные и магнитоимпедансные свойства нанокомпозитов со спин-зависимым туннельным магнитосопротивлением / Т. В. Багмут, С. В. Недух, М. К. Ходзицкий // Радиофизика и электроника: Сборник научных трудов / НАН Украины. Институт радиофизики и электроники им. А.Я. Усикова. - Харьков, 2005. – Т. 10, № 2. – С. 276–280.

4. Tarapov S. Extra high frequency features of nanogranular magnets with GMI / S. Tarapov, T. Bagmut, V. Derkach, S. Nedukh, F. Yildiz, S. Kazan // Journal of magnetism and magnetic materials. – 2006. – Vol. 300, № 1. – P. e78–e81.

5. Bagmut T.V. Granule size and shape influence on static and dynamic properties of magnetic nanocomposites / T.V.Bagmut, S.V.Nedukh, S.T.Roschenko, I.G.Shipkova, S.I.Tarapov // Journal of magnetism and magnetic materials. – 2006. - Vol. 302. - P. 334—339.

6. Деркач В. Н. Дисковый диэлектрический резонатор для низкотемпературных магниторезонансных исследований в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах длин волн / В. Н. Деркач, Т. В. Багмут, Р. В. Головащенко, В. Г. Корж, С. В. Недух, С. И. Тарапов // Радиофизика и электроника: Сборник научных трудов / НАН Украины. Институт радиофизики и электроники им. А.Я. Усикова. - Харьков, 2007. – Т. 12, № 2. – С. 421–425.

7. Багмут Т.В. Феноменологическое моделирование магнитного порядка в гранулярной наноструктуре на основе результатов ЭСР-эксперимента / Т.В. Багмут // Радиофизика и электроника: Сборник научных трудов / НАН Украины. Институт радиофизики и электроники им. А.Я. Усикова. - Харьков, 2008. – Т. 13, № 1. – С. 65–70.

8. Багмут Т. В. Миллиметровая магниторезонансная спектроскопия наноструктур на основе элементов группы железа Co_x(TiO₂)_1-x./ Т. В. Багмут, С. В. Недух, М. К. Ходзицкий, С. Т. Рощенко, И. Г. Шипкова // Конференція молодих учених і аспірантів ІЕФ-2005, 18-20 травня 2005 р.: тези допов. - Ужгород, 2005. - С. 140.

9. Bagmut T. Low temperature peculiarities of FMR in nanogranular composites / T. Bagmut, A. Granovsky, S. Nedukh, S. Tarapov, F. Yildiz, B. Aktas // Moscow international symposium on magnetism : int. symp., 25-30 June 2005 : symp. proc. – Moscow, 2005. – P. 424–425.

10. Tarapov S. Extra high frequency features of nanogranular magnets with GMI / S. Tarapov, T. Bagmut, V. Derkach, S. Nedukh, F. Yildiz, S. Kazan // Moscow international symposium on magnetism : int. symp., 25-30 June 2005 : symp. proc. – Moscow, 2005. – P. 327.

11. Вызулин С. А. Влияние технологии изготовления нанокомпозитов (Co)_x(LiNbO₃)_100-x на их магнитные свойства / С.А. Вызулин, Е.А. Ганьшина, Т.В. Багмут, Е.В. Лебедева, С.В. Недух, Н.С. Перов, Н.Е. Сырьев, С.И. Пхонгхирун // Новые магнитные материалы микроэлектроники: междунар. школа-семинар, 12 июня -16 июня 2006 г. : тезисы докл. – Москва, 2006. – С. 318–320.

12. Bagmut T.V. Magnetoresonance research of Co_X(Al₂O₃)_1-X nanogranular films in the vicinity of magnetic phase transition / T.V.Bagmut, A.F. Kravets, S.V. Nedukh, A.N. Pogoreliy, S.I. Tarapov // The sixth international Kharkov symposium on physics and engineering of microwaves, millimeter and submillimeter waves and workshop on terahertz technologies: int. symp., 25-30 June 2007 : symp. proc. – Kharkov, 2007. – P. 785-787.

13. Багмут Т. В. Ячейка магниторезонансного спектрометра: ДДР со встроеной реперной меткой / Т. В. Багмут // 8-я Харьковская конференция молодых ученых «Радиофизика и СВЧ электроника», 25 - 27 ноябрь 2008: тезисы докл. - Харьков, 2008. – С. 64.

14. Bagmut T. V. Phenomenological modelling of magnetoresonance response from GMI granular nanostracturein EHF-band / T. Bagmut, M. Khodzitskiy, S. Nedukh, S. Tarapov // Moscow International Symposium on Magnetism: int. symp., 20-25 June 2008: symp. proc. – Moscow, 2008. - P.146.

15. Lutsev L. Ferromagnetic spectra of silicon dioxide films with cobalt nanoparticles / L. Lutsev, M. Khodzitskiy, T. Bagmut, I. Shipkova, S. Tarapov, A. Stognij, N. Novitskii // Moscow International Symposium on Magnetism: int. symp., 20-25 June 2008: symp. proc. – Moscow, 2008. - P. 298.