Динамика электронных состояний в слоистых системах на основе эпитаксиальных феррит-гранатовых пленок тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

УДК 538.3 - 27; 621.49 - 31

V

Кожухарь Анатолий Юрьевич

1 «г

ДИНАМИКА ЭЛЕКТРОННЫХ СОСТОЯНИЙ В СЛОИСТЫХ СИСТЕМАХ НА ОСНОВЕ ЭПИТАКСИАЛЬНЫХ ФЕРРИТ-ГРАНАТОВЫХ ПЛЕНОК

I Специальность 01.04. 10 - физика полупроводников

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Москва

- 2005

Работа выполнена в Московском государственном институте стали и

сплавов (технологическом университете) и научно-производственном

предприятии «Экология - инструменты» (г. Калуга).

Официальные оппоненты: - Лауреат Государственной премии

д. ф.- м. н., проф. Яковлев Юрий Михайлович (НИИ «Домен», г. С.- Петербург )

- д. ф.- м. н., проф.

Рыков Владимир Александрович ( ФЭИ, г. Обнинск )

- д. ф.- м. н., проф.

Бублик Владимир Тимофеевич (МИСиС, г. Москва)

Ведущая организация : ОАО «Научно-производственное объединение

«ЭЛМА», г. Зеленоград.

Защита состоится « 20 » октября 2005 г. в - часов на заседании Диссертационного Совета Д 212.132. Об при Московском государственном институте стали и сплавов (Технологическом университете) по адресу: 117936, Москва, ГСП-1, Ленинский проспект, 4.

С диссертацией можно ознакомится в научной библиотеке института.

Справки по телефону : 236-81-33.

Автореферат разослан « -30 » а^2-. 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212. 132. 06., д. ф.-м. н.,

профессор ГЕРАСЬКИН В. В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Традиционные исследования динамических свойств и резонансных возбуждений в магнитных диэлектриках типа эпитаксиальных феррит-гранатовьгх пленок (ЭФГП), включая методы магнитного резонанса (МР) и спин- волнового резонанса (СВР), предполагают выделение изолированных процессов возбуждений магнитных состояний в магнитно упорядоченном слое и построение однозначных физических моделей. Однако, все процессы, в которых участвуют магнитные моменты в слоистых структурах, взаимосвязаны и зависят от многих параметров электронных состояний. Для получения более общих закономерностей возбуждений, распространений и затуханий спиновых волн необходимо полное исследование динамических свойств электронных процессов в слоистых системах.

Электронные состояния в монокристаллических магнитно упорядоченных слоях определяют ряд уникальных магнитных свойств: малозатухающие спиновые волны (СВ), магнитно-оптические и магнитно-акустические возбуждения, подвижные периодические доменные структуры (ДС) и др. Эти свойства обусловлены высоким совершенством кристаллической структуры эпитаксиальных феррит-гранатовых пленок (ЭФГП), содержащих минимальное количество точечных дефектов (0,1-1 на см2) и возможностью замещений в кристаллических подрешетках феррита— граната ОТ-Ле^^е-Са^Оп одновременно: иттрия — ионами редких земель и ионов железа — ионами ва, или Са—ве и обеих подрешетках гранатовой кристаллической структуры.

Актуальность проблемы

Практическая потребность в приборах для информационных технологий в частности магнитоэлектроники (линий задержки, магнитно-электрических преобразователей и запоминающих устройств на основе цилиндрических магнитных доменов (НМД)) стимулировала многочисленные исследования магнитно упорядоченных тонких слоев с высокими динамическими параметрами и минимальными электромагнитными потерями, обусловленные минимизацией примесей и дефектов с нескомпенсированными зарядами.

Магнитный резонанс (МР), как явление избирательного поглощения информационно-несущих периодических колебаний в диапазоне высоких частот (ВЧ) 3—300 МГц, сверх - высоких частот (СВЧ) 0,3—30 ГГц и крайне высоких частот (КВЧ) 30-40 ГГц в однородных магнитных полях 0—1.4 • 10б А/м на период постановки цели работы, изучен не достаточно для ЭФГП, и прежде всего для слоев малой толщины (10—400 нм). Слоистые системы типа феррит - диэлектрик - полупроводник за счет расширения параметров интеграции и существования в тонких слоях квантовых размерных эффектов представляют интерес для создания качественно новой элементной базы

магнитной и полупроводниковой наноэлектроники. _

- 3 - Р1«с 1-.;! 'иН4ЛЬИАя1

5 Г» I ГЕЬ.А | N

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Основная цель работы заключалась в установлении особенностей динамики электронных состояний в слоистых системах на основе эпитаксиальных пленок ферритов-гранатов, развитию применения методов и явлений магнитного резонанса в материаловедении и физическом приборостроении. Определен поиск путей физического моделирования границ раздела слоев, динамических свойств структурированных доменов и эритроцитов в электромагнитных полях.

Постановка настоящего исследования связана с необходимостью предсказуемой разработки и внедрением новых технологий газовой и жидкофазной эпитаксии, ионного легирования, плазменного распыления порошков и современных методов исследования магнитных пленок, полупроводниковых, слоистых гетероструктур с носителями зарядов различной природы, включая биологические объекты. Такие разработки были предусмотрены и выполнялись в соответствии с планами исследований по межотраслевым программам физики магнитных полупроводников, материаловедения информационных технологий и биомедицины.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА:

1. Впервые обнаружены эффекты «мягкой моды» магнитного резонанса касательно намагниченных магнито- одноосных пленок ЭФГС, при снижении параметров электромагнитных потерь (ширины линии ДН) при понижении частоты от 10000 до 30 МГц. Обнаружена динамическая доменная структура, возбуждаемая внешним электромагнитным полем в диапазоне частот 9-38 ГГц при касательном намагничивании многослойной пленки и проявляющаяся в половинных магаитпых полях в условиях действия запрехценных переходов для уровней магнитного резонанса.

2. Исследования методами многочастотного магнитного резонанса 9— 38 ГТц многослойных пленок и слоистых ионно-имплантированных структур позволили спектроскопически точно установить значительное отклонение гиромагнитного отношения от спиновых: значений 224 км/с А до 152—170 км/сА в эпитаксиальных слоях ферритов-гранатов, содержащих ионы Ей31, УЬ3+,Тт3+.

3. Предложен и физически обоснован метод приближения низших мод МР для определения параметров многослойных феррит-гранатовых пленок , повысивший разрешающую способность метода и открывающий возможности исследования природы электромагнитных потерь в пленках предназначенных для спин- волновой электроники. Метод позволил выделить спектры магнитного резонанса доменной структуры в многослойных пленках и определить параметры субмикронных слоев в ионно-имплантированных структурах.

4. На основе многочастотной (8—38 ГГц) спектроскопии МР и СВР в широком диапазоне температур (100—400 К) впервые определена и

- 4 -

исследована анизотропия спектров объемных спиновых волн, свидетельствующая о понижение симметрии спин-спиновых взаимодействий в монокристаллических слоях ферримагнитного диэлектрика, обусловленная упругой деформацией в слоистой структуре пленка- подложка.

5. Теоретически и экспериментально исследованы границы раздела слоев ферритов-гранатов и ионно-имплантированных структур, исходя из решения магнитостатического уравнения А. Тилля (1970 г.) методом последовательных приближений: для границы раздела слой ФГ-подложка оценки составили 150 нм. Для ионно-имплантированных слоев границы раздела имеют ступенчатую структуру с параметрами границы раздела порядка 10 нм, что установлено методом стравливания с разрешением порядка 3 нм.

6. Обнаружены и исследованы возбуждения устойчивых связанных состояний спиновых волн, колебаний доменных границ, доменов, упругих колебаний в ЭФГП, во внешних магнитных полях в широком диапазоне частот (2...38000 МГц). Определена «тонкая структура» магнитных спектров ДС в многослойных структурах ЭФГС. Общее число обнаруженных типов связанных состояний составляет десять, предсказаны еще одиннадцать.

7. Впервые обнаружен и исследован новый класс магнитных связанных состояний Uy с параметрами по восприимчивости, энергии и времени релаксации, пропорциональными подвижности доменных границ, спин-волновых и электронных возбуждений, типа U™,, Udn, Usw и Uw. Четыре типа связанных состояний, наблюдаемых в магнитных полях, имеют явно выраженную динамическую природу.

8. Установлено снижение температуры Кюри -Нееля ионно-имплантированных слоев толщиной 30 - 70 нм ферритов-гранатов на 40 - 80 К за счет их неоднородной деформации легирующими ионами Н2\ Ne2+ . При этом обнаруживается существенная анизотропия спектров объемных спиновых волн , достигающая 2-2,5 раза, в то время как снижение температуры Кюри- Нееля составляет только 8-14 %.

9. Впервые исследовано множество с L = 25—225 мапштостатических аксиально-симметричных волн (АСВ) СВР правильных тонких дисков (мез) в диапазоне частот 6—35 ГГц и на их основе разработан метод исследования слоистых систем различного типа, основой которого стал слой феррита с малыми потерями при локализации резонансных магнитных полей в слоистой системе диаметром 0,5—4 мм. На примере дисперсии возбуждения АСВ и объемных спиновых волн в двух и четырехслойных пленках толщиной 0,6-2 мкм установлена приповерхностная локализация магнитостатических колебаний : вблизи границы раздела слоев, внешних от подложки достигающая по толщине 16%, по локализации энергии около 70 % .

10. Определена дисперсия расщеплений Дць+2 спин-волновых возбуждений аксиально - симметричного типа в слоистых системах (на примере восьми типов полупроводниковых пленок) типа феррит (Ф)—

диэлектрик (Д )—р-полупроводник (ПП) через резонансные связанные состояния магаонов и плазмонов п - и р-типов, причем вклады в расщепление Дц кг от носителей разного знака - противоположны.

11. Впервые установлен характер дисперсии спин-волновых возбуждений в слоистых системах Ф—диэлектрик — высокотемпературный сверхпроводник (ВТСП) посредством образования новой ветви связанных состояний динамического характера ипш — магаон-ротонного типа. В высокотемпературном сверхпроводнике установлено, что носители тока характеризуются проводимостью «дырочного» типа.

12. Предложена и обоснована физическая модель динамики структурированных эритроцитов в кровотоке капилляров, с использованием динамических свойств плотных решеток цилиндрических доменов в многослойных пленках, обладающих рядом идентичных динамических свойств, установленных в широком диапазоне температур 78 - 450 К для различных составов слоев ферритов-гранатов.

НАУЧНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ:

1. Расширение информационно емкого диапазона частот (от 2 до 38000 МГц) магнитного резонанса в многослойных пленках при сопоставимом анализе резонансных возбуждений в них, установили новые динамические явления в физике полупроводников и магнитных диэлектриков:

- дисперсии расщеплений А^ к (Т) в спектрах спин- волнового резонанса ионно-легированных слоев Нг+ в ионно- импланированных структурах эпитаксиальных пленок ферритов-гранатов;

- «мягкой моды» и тонкой структуры магнитпого резонанса в многослойных пленках;

- динамической доменной структуры в многослойных пленках ЭФГС;

-- возбуждений связанных состояний магнон- плазмонов в слоистых системах феррит - диэлектрик - полупроводник;

- динамических расщеплений Д ^ ыг аксиально - симметричных волн СВР в слоистых системах феррит - диэлектрик - высокотемпературный сверхпроводник.

2. Введение и физическое обоснование метода приближения низших мод магнитного резонанса в многослойных пленках позволило выявить, установить и разрешить множественные возбуждения объемных спиновых волн, приповерхностных магнитостатических волн, активационных колебаний доменных структур, которые возможны в условиях запрещенных переходов в магнитном резонансе. Выявлены динамические характеристики спектров МР связанных состояний различного типа в многослойных пленках при

- 6 -

изменении параметров возбуждений, амплитуды постоянных и переменных магнитных полей, частоты переменных полей, внешней температуры. Определены механизмы спин-спиновых взаимодействий и структурирования тонких слоев 10-50 нм в ионно-имплактированных эпитаксиальпых феррит-гранатовых пленках.

3. Систематизация динамических характеристик магнитоактивных ионов Fe3+ - Re3+ - Fe3f в подрешетках а, с, д - типов феррита-граната позволила определить их влияние на подвижность спин- волновых и доменных возбуждений, на подвижность доменных границ в эпитаксиальных феррит- гранатовых пленках в широком диапазоне температур 77-550 К. Определен релаксационный спин-орбитальный механизм ограничения подвижности доменных границ примесной редкоземельной подсистемой в слоях феррит- гранатовых систем в исследуемом диапазоне температур. Установлены вклады в электромагнитные потери в КВЧ - диапазоне частот (миллиметровые волны) для слоев железо-иттриевого граната, содержащих примеси и точечные дефекты с нескоменсированными зарядами.

4. Систематизация связанных колебаний спиновых моментов в однородных слоях и многослойных пленках феррит- гранатовых систем в условиях однородного намагничивания и когерентного возбуждения в однородных магнитных полях ( спин- волновых, магнитостатических, доменных, доменно-граничных, неоднородностей доменных границ, оптических и акустических колебаний, всего семи типов), позволила установить динамическую природу энергетических параметров расщеплений магнитных связанных состояний во внешних электромагнитных полях, в условиях магнитного резонанса, так, как они существенно зависят от подвижности спин- волновых возбуждений в слоях ферритов-гранатов и открыло возможности поиска связанных колебаний новых типов в слоистых структурах и слоистых системах.

5. Введение слоистых систем: феррит- диэлектрик - полупроводник, феррит - диэлектрик - слой порошка магнитотвердого материала, феррит-диэлектрик - слой высокотемпературного сверхпроводника и физическое обоснование динамики электронных состояний в них позволило определить количественные характеристики:

- для электромагнитного Н эм > спин-орбитального HSo, магнито-дипольного Ндц взаимодействий в слоях в широком диапазоне температур 78—550 К;

- дисперсии параметров спектров АСМ мод спин-волновых возбуждений Ацш(®)> AHl(co), Al,l+2(1) в слоистых системах;

- дисперсии ширины линий ДНт параметра затухания в зависимости от частоты AHm(co), от температуры и от расстояния h]2 между слоями в слоистых системах: Ф—Д—МСП, Ф—Д—ПП, Ф—Д—ВТСП;

- динамики новых типов связанных колебаний : магнон- плазмонных и магнон - ротонных.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ

1. Впервые в 1984 г. реализованы в опытном производстве эпитаксиальных феррит- гранатовых структур ( НПО «ЭЛМА» г. Зеленоград, завод «Аметист» г. Калуга) измерительно-вычислительные комплексы магнитного резонанса «Гранат-2А» на основе расширенной динамическими характеристиками системой параметров многослойных пленок.

2. Проведено физическое моделирование систем обработай информации с высокими динамическими характеристиками, применительно к биологическим системам структурированных эритроцитов в однородных магнитных полях. На этой основе разработаны магнитные системы и магнитные насадки типа КМ-2, ЗМ-50, ММ-50 , используемые в методах магнитно- лазерной терапии ( НПЛЦ «Техника» г. Москва ) для медико-биологических применений.

3. Разработаны физические основы технологии миниатюрных импульсных когерентных излучателей миллиметрового диапазона длин волн на частотах 42 ГГц и 53 1Тц, используемые в сочетании с импульсными магнитными полями, инфракрасными лазерами, высокочастотными микротоками. Аппараты «Альт- КВЧ» и «Креолка- КВЧ» используются в опытной клинической практике ( ЦЛМ «Волшебный луч», НИИ им Н. В. Склифосовского, г. Москва и в др.).

ОБЪЕМ. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и приложений А - Г. Список литературы включает 239 наименований, основной текст изложен на 342 страницах, содержит 89 рисунков и 35 таблиц.

ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликована 101 работа. Список основных работ приведен в конце автореферата.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на: Всесоюзных конференциях по физике магнитных явлений (Донецк 1977 г., Харьков 1979 г.); Всесоюзных семинарах «Физические свойства и применение ЦМД в приборостроении» (Симферополь 1979 г., Симферополь 1983 г.); Всесоюзных совещаниях по неразрушающим методам контроля (Хабаровск 1979 г., Минск 1981 г.); 5-ом Всесоюзном семинаре «ЦМД - физические свойства и технические применения» (Москва 1981 г.); 8- 8 -

ой Всесоюзной школе-семинаре «Новые магнитные материалы для микроэлектроники» (Донецк 1982 г.); б-ой Всесоюзной научно-технической конференции «Проблемы магнитных измерений и магнито-измерительной аппаратуры» (Ленинград 1984 г.); 9-ой Всесоюзной школе-семинаре «Новые магнитные материалы для микроэлектроники» (Саранск 1984 г.); 7-ом Всесоюзном семинаре «Современный уровень разработок запоминающих и логических устройств на ЦМД» (Москва 1985 г.); 2-ой Всесоюзной научно-технической конференции «Проблемы развития радиооптики» (Тбилиси 1985 г.); 17-м и 19-м Семинарах по спиновым волнам (Ленинград 1984 г., 1986 г.); Республиканском семинаре «Сверхпроводники с высокими температурами сверхпроводящего перехода» (Донецк 1988 г.); 9-ой Всесоюзной конференции по постоянным магнитам (Суздаль 1988 г.); 6-м Всесоюзном семинаре «Низкотемпературная физика металлов» (Донецк 1989 г.); 32-х чтениях К. Э. Циолковского (Калуга 1998 г.); 2-ой Всероссийской конференции «Экология и медицина» (Казань 2000 г.); Международной конференции «Физика электронных материалов» (Калуга, 2002 г.); 4-м Международном семинаре «Нелинейные процессы и проблемы самоорганизации в современном материаловедении» (Астрахань, 2002 г.); Всероссийской конференции «Актуальные аспекты лазерной медицины» (Москва-Калуга, 2002 г.); 2-ой Международной конференции «Иеионизирующие излучения в биологии и медицине» (Калуга, 2002 г.); 5-ой Международной конференции «Перспективные технологии в средствах передачи информации» (Владимир, 2003 г.); НГЖ «Применение лазеров в медицине и биологии» (Ялта, 2003 г.); Международной конференции «Тенденции в магнетизме» (Красноярск, 2004

ГО-

ЛИЧНЫЙ ВКЛАД АВТОРА

Основные результаты, изложенные в диссертации, получены либо лично самим автором, либо при его научных консультациях, либо при научном руководстве в рамках плановой тематики и договоров Донецкого физико-технического института (АН УССР), Всесоюзного института материалов электронной техники (МЭП СССР), Научно-производственного предприятия «Экология-инструменты», Московского государственного института стали и сплавов (Технологический университет) Министерства образования и науки Российской Федерации.

В работах, выполненных совместно с Цшщадзс Г. А. и Прохоровым А. Д., автор проводил непосредственные исследования и внес существенный вклад в разработку методов измерения динамических параметров магнитоактивных ионов парамагнитных материалов в широком диапазоне температур 1,2 - 550 К и высоких давлений 10'3 - 20 кбар.

В работах, выполненных совместно с Е. Ф. Ходосовым, С. А. Бондарем,

- 9 -

В. М. Устиновым и Л. М. Летюком, автор инициировал постановку задачи , разрабатывал методы исследования , принимал непосредственное участие в экспериментальных и теоретических исследованиях, внес существенный вклад в решение задачи о динамических параметрах эпитаксиальных пленок ферритов-гранатов.

В работах, выполненных совместно с Е. И. Николаевым, А. П. Кирменским , Б. П. Намом, В. П. Клин , А. С. Хе , А. С. Васильчиковым, П. С. Костюком, М. II. Титовым, автор разрабатывал методы исследования технологических параметров эпитаксиальных пленок феррит-ганатовых систем , внес существенный вклад в анализ динамических параметров пленок для различных применений : ЦМД- материалов, для магнитооптики и спин-волновой электроники.

В работах выполненных совместно с Н. И. Зотовым, В. Ф. Шкарем, Л. А. Иевенко, А. II. Ануфриевым, Е. Я. Фурсой, И. Г. Кудряшкиным, автор инициировал постановку задачи, внес существенный вклад в разрабатываемые методы исследования, в анализ полученных результатов и формировании выводов.

В работах, выполненных совместно с С. Н. Лукиным, А. В. Гончаром, В. Г. Костишиным, автор совместно формировал постановку задачи и разрабатывал методы исследования, совместно проводил исследования, анализ полученных результатов и формирование выводов.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

ВВЕДЕНИЕ посвящено анализу задачи магнитного резонанса магнитно упорядоченных слоев, определены существующие направления исследований, сформулирована цель комплексных исследований резонансной радиоспектроскопии многослойных пленок, слоистых структур и слоистых систем. Намечены основные пути решения задачи при учете множественных сторон проблемы ( Калиникос Б. А. , 1985 ) динамики магнитных моментов в слоистых системах из-за наличия большого числа степеней свободы прецессии магнитных моментов и образования различных связанных состояний. Подчеркнута важность поиска модельных систем магнитно упорядоченных слоев, тонких полупроводниковых слоев в слоистых системах на основе ЭФГТ1 по параметрам степени интеграции, информационной емкости, быстродействию, тактовой частоте применительно к решеткам ЦМД, аксиально-симметричным полупроводниковым структурам и спин-волновых возбуждениях в них.

Сформулированы задачи моделирования динамики структурированных однородно заряженных эритроцитов в капиллярах, использования малогабаритных магнитных систем и автономных импульсных КВЧ-излучателей для медицины и биологии.

- 10 -

ГЛАВА 1. Исследование резопапсных методов измерений динамических параметров магпптпых слоев. Пути их разработки и применений.

Исследованы слоистые системы на основе эпитаксиальных слоев феррит- гранатовых систем (ЭФГС) на подложках галлий- гадоллиниевого граната (GGG), толщиной 600 мкм, диаметром 60, 76, 102 мм, ориентированных вдоль направления {111} монокристаллов GGG. Изучались слоистые системы, получаемые на основе эпитаксиальных пленок перечисленных ниже составов. Исслсдовапы эпитакснальные плепки составов:

(I) Y3 Fe5 0]2; (2) Y3Fe5.xGaxOi2; (3) Y3.yLaYFe5.xGaxOi2; - составы для спин-волновой электроники.

(4)Y2,Gdo,4Tmo>4Fe3i8Gali2012; (5) Y2>2Gd0,8Fe5.xGaxO12; (6)

Yi,3Euo,65Tmo,35Ca<)i7Fe4i3Geo170i2; (7) (6)+ 4 1016 Н 2+ 150 кэВ; - составы двухслойных пленок с цилиндрическими доменами, используемых для разработок запоминающих устройств на ионно-имплантированных дисках.

(8) Yi>7SmoJiEuo,6Tmo,3Cao,7Fe4i3Geo>70i2; (9) Y^Snv^Fe^Ga^On; (10) Yif3Euo,65Ybo,35Cao,7Fe4,3Geo,70i2; - составы с

цилиндрическими доменами для разработок запоминающих устройств с пермаллоевыми аппликациями.

(II) (BiTu)3(FeGa)50I2; (12) (YBiSmLu)3(FeGa)50i2 - составы для разработок магнитооптических устройств.

Основное внимание при разработке резонансных методов исследования динамики спиновых систем магнитно упорядоченных слоев на их основе направлено на развитие принципов локализованного возбуждения ( диаметром порядка 0,5...4 мм ) магнитных моментов в слоях ЭФГС на подложках большой протяженности (до 200 мм). Основными элементами спектрографической аппаратуры являются датчики магнитного резонанса, удовлетворяющие нескольким, порой противоречивым требованиям резонансных возбуждений магнитных моментов в слоистых системах.

Методики и исследовательские средства работы.

Основные исследования проведены на радиоспектрометрах магнитного резонанса РЭ-1301, Vanan - X ( 9,5 GGz) - Е(35 GGz), перестраиваемых автодинных генераторов диапазона 3- 200 МГц, перестраиваемых

н/4

Рисунок 1. А) Схематический вид многочастотного датчика МР. Б, В, и Г производные спектров поглощения двухслойной системы составов (4) и (5) на частотах: б) 9,36 ГГц; в) 11,18 ГГц; Г) 35,0 ГГц; Т= 293 К, Н □ п, К = 1,3, 5, 7- моды объемных волн

- 12 -

радиоспектрометров магнитного резонанса прямого усиления в диапазоне 738 ГГц, автоматизированных многочастотных радиоспектрометров магнитного резонанса типа «Гранат - 1», «Гранат - 2А», «Гранат - 3 AT» и др.

Основные требования радиоспектроскопических измерений параметров ЭФГП в СВЧ диапазоне 3...38 ГГц в широком интервале температур состоят в следующем:

- необходимость высокой чувствительности индикации спектров магнитного резонанса относительно тонких магнитно упорядоченных слоев нанометрового диапазона толщиной: 10... 100 нм;

- возбуждение спиновых волн колебания доменных границ магнитных доменов на 2—3 частотах СВЧ в одной установки образца. (Рис.1, а);

- локализация СВЧ поля на одной стороне двухстороннего образца, состоящего из парамагнитной диэлектрической подложки и эпитаксиальных слоев на обеих ее сторонах и выполнение локализованных резонансных условий в области расположения слоистой структуры (системы) магнитно упорядоченных слоев;

- локализация однородного магнитного поля на исследуемой области магнитного слоя, создание контролируемых полей и параметров закрепления спинов Л;

- измерительная система должна позволять проводить исследования статических и динамических параметров ЭФГП в широком диапазоне температур (78...500 К), с погрешностью до 2 К, малой собственной погрешностью (до 0,8...4 %) по магнитным параметрам и разрешению во времени до Ю-8 с.

Приближение низших мод спин- волнового резонанса.

Исследованы магнитные слои отличающиеся толщиной h;, намагниченностью насыщения напряженностью полей анизотропии Н^, обменным взаимодействием Лу, характером соотношения намагниченности ферромагнитных подрешеток (ша + md + mc), температурой магнитной упорядочения Т№.

Исходя из приближения низших ( начиная с малых чисел: 1, 2, 3,...) мод (ПНМ) спин-волновых возбуждений, определяют амплитуду компонент тензора динамической восприимчивости % ( для низших мод амплитуды максимальны), определяемой из уравнения JI. Д. Ландау, Е. М. Лифшица (1935г.), уточненную согласно данным, приведенным на Рис.1 и Рис. 4, при этом ширина линии входит как квадрат, а не линейно, вследствие различных параметров потерь в каждом из слоев:

уМ ^ АН2

h,=-z-r-x, (1)

2а со Ш,

I St

§6 '/02 Щ

Н.

> м

Рисунок 2 А) Схема датчика магнитного резонанса в ВЧ диапазоне 10300 МГц: 1-полюсные наконечники, 2- исследуемая слоистая система, 3-ВЧ-контур, 4-катушка модуляции, 5-термостат, 6- изолятор, 7-термопара, 8- датчик Холла. Б) Спектры доменных структур ЭФГП Н 0 п, Но-поля коллапса ЦМД> Н2-поле неустойчивости ЦМД> Н„ -поле ОМП имплантированного слоя. В) Спектр «мягкой моды» МР ЭС при Н-1 п.

- 14 -

где: к—нормирующий коэффициент, со—частота

Из выражения (1) для %i определены относительные толщины тонких слоев многослойной структуры с учетом диэлектрических потерь в ЭФГП трех различных составов. Установлено согласие методов контроля толщины традиционным интерференционным оптическим методом и методом приближения низших мод магнитного резонанса на существенно разных фиксированных частотах для слоев с различными магнитными потерями, (рисунки 1, б, в, г; и 4). Полученные результаты послужили основанием для развития приближения низших мод (ПНМ) при аттестации параметров многослойных пленок с малыми потерями, т. е., когда ведется анализ в общем случае, в разных слоях и по различным типам колебаний спиновых моментов. Исходным положением приближения ПНМ является выделение низших мод процессии магнитостатических мод (МСВ) L-типа, L = 1, 3, 5, и объемных спиновых волн (ОСВ) K-типа, К = 1, 3, 5,..., для каждого из слоев, при условии их четкого разрешения в магнитном поле. Нечетные компоненты L- и K-типа выбираются из самого условия центрального возбуждения магнитных моментов когда: во внешних постоянном Но и переменном hi, максимум переменного магнитного поля СВЧ совпадает с осыо симметрии тонкого цилиндрического образца (мезы диаметром 0,5—1,0 мм). При этих условиях однородная прецессия и четные моды подавляются, как показывают экспериментальные данные по интенсивностям, их относительная интенсивность составляет 1—30 % от интенсивности низших нечетных мод.

Проведена классификация основных типов слоистых структур, представляющих собой цельный объект из 2-х слоев и границ раздела, задаваемых технологическими способами их получения на парамагнитной подложке и взаимодействия между электронными подсистемами слоев.

Соотношения между параметрами магнитных ИИ структур состава (7) слоев А и В критических к образованию связанных состояний в области температур ниже 410 К (по спектрам рисунка 6 б), причем основным критическим параметром является величина обменного взаимодействия в слоях, которая отличается при исследованиях в широком температурном диапазоне. При температурах, достаточно близких к температуре Кюри -Нееля, разрешения в спектрах спиновых компонентов К- мод минимальны.

Мягкая мода магнитного резонанса ЭФГП.

Измерения в диапазоне частот 10...200 МГц проводилось с помощью высокочастотного датчика (рисунок 2 а), выполненного на основе автодинного генератора. Для более широкого диапазона частот 2...280 МГц использовался модифицированный измеритель добротности El 1-4 контуров с ЭФГП. Степень неоднородной локализации магнитных полей на диамехре 2 мм составляла SHjf <1,9 %, 8Н 0 < 0,9%. В датчике предусмотрена система термостатирования образца 10 * 10 мм (размер чипа) в диапазоне температур 77.. .550 К с погрешностью до 2 К, методом продувки паров азота и

- 15 -

Рисунок 3. А) Схема датчиков СВР АСМ слоистых систем Ф—Д—ПП в диапазоне частот 7—12 ГГц.

Б) Спектры поглощения АСМ для разных параметров диэлектрического слоя: 1) Ф—воздух, 2) Ф—сапфир, 3) Ф—сапфир—кремний. В) Изменение параметров расщеплений в спектрах АСМ низших мод СВР для разных параметров Д-слоя в слоистых системах.

- 16 -

резистивного нагрева термостата. Высокочастотный датчик позволяет производить измерения спектров магнитного резонанса (МР) при ориентациях магнитного поля параллельно нормали к поверхности и параллельно к плоскости пленки (рисунки 2 б, в) путем только коммутации токов в обмотках электромагнита. По спектрам магнитного резонанса в диапазоне частот 10...180 МГЦ, их угловой и частотной зависимостям, -обнаружена «мягкая мода» МР в ЭФГП: т.к. резонансные поля слабо зависят от частоты , имеет кубическую компоненту симметрии в угловой зависимости в плоскостях (Ш) (при: юпч « у Н а « а)снч):

со/у =На(ф)- 4яМ3 , при © / у >>На

(2)

й/ у = На + 5На- 5 К^/М^ 6М5, при (0/у « На

где: На — напряженность поля магнитно одноосной анизотропии, К{ — кубические компоненты магнитной анизотропии,

(р — угол отсчета Ц, от ориентации [I 10] пленки, 8На, 8М5, 8(К,- / М5|) — малые величины, не существенные для параметра магнитоодноосной анизотропии НА) определяемой из измерений резонанса «мягкой моды».

Совместно с данными измерений в диапазоне частот СВЧ 7...38 ГГц в ненасыщенном состоянии доменных структур реализованы спектроскопически точные измерения параметров На, М5, К;, уь «¡. Достигнутая погрешность измерений параметров : 8На и 8у <1,8...3 %.

Акснальпо-симметричные волны в ЭФГП.

Формирование аксиально-симметричных магнитных полей в плоскости магнитной пленки с локализацией диаметром 0,5—4 мм и диапазоном амплитуд 200—400 кА/м для резонансных частот 6,8—11 ГГц осуществлено с помощью полюсных наконечников разных диаметром (рисунок 3 а). Резонансные спектры аксиально-симметричных мод (АСМ) магнитного резонанса (МР) ЭФГП с малыми параметрами диссипации СВЧ энергии, толщиной 1—5 мкм в температурном интервале 200—450 К состоят из 25— 225 Ь-компонентов в геометрии центрального возбуждения (рисунок 3 а). При этом ширины линий составляли АН =20—60 А/м и были меньше (или соизмеримы) отдельных расщеплений АСМ Дщ,+2 и хорошо разрешались в магнитных полях диапазона 40 кА/м снизу от низшей моды МР с последующим затуханием интегральной интенсивности от единицы до 10*4.

Экспериментально установлены аналитические нелинейные зависимости параметров расщеплений Д^ц+г и интенсивности от чисел Ь и параметров магнитных слоев: намагниченности М5 = 5—14 мТл и

«и о

л

[XI

/

'о

( "ОСТАВЬ + (10) □ (12) II' ,<6> 1/

М\ /у /(Ю) Г

[У / у / /

/ / / А / / / ^ (12)

// /7

1,5

2>0 ^

0,5 1,0

Рисунок 4. Изменение интегральных интенсивностей спектров поглощения МР для трех типов составов: (6), (10) и (12) от толщины слоев, измеренных независимым методом оптической интерференции. Верхняя линия содержит точки, уточненные на величину приведенной модуляции постоянной к единой системе отношений ширины линий к амплитуде модуляции магнитного поля.

релаксационного параметра затухания а = 7 * 1(Г®—3 х Ю-5:

где: степенная зависимость параметра расщепления от намагниченности определена в диапазоне температур 200—400 К и подтверждает природу АСМ как обменно-дипольных.

Основные параметры и динамические характеристики исследуемых слоев приведены в Таблице 1.

Таблица 1 Основные параметры исследуемых слоев ЭФГС (Т = 293 К)

Состав ! h ! w ! 47tMs ! НА ! у а ! ^ !

Размер.! мкм ! мкм ! мТл ! кА/м ! км/Ас - ! м2 /Ас !

Погреш.! 0,1 ! 10% ! 2 ! 2 ! 3 10% ! 18% !

1 ! 5,30 20 ! 175 ! -4,1 223 ! 8x10-5 ! 1500 !

2 ! 2,63 16 ! 153 ! -3,0 223 ! 9x10-5 ! 1270 !

3 ! 0,64-2,3 I 114 ! -1,6 ! 224 ! 7x10-5 ! 1250 !

4 ! 1,53 1,9 ! 32 1 149 154 0,023 ! 0,25 !

5 ! 0,38 ! 48 ! 32 ! 194 0,015 ! 0,38 !

6 ! 1,65 1,9 ! 35 1 112 158 0,027 ! 0,18!

7 ! 0,36 ! 30 ! -307 152 0,016 ! 0,27 !

8 ! 2,89 3,42 ! 30 ! 120 190 0,048 ! 0,13 !

9 ! 4,8 4,9 ! 16! 132 223 0,13 ! 0,07 !

10 ! 3,0 3,4 ! 24 ! 110 ! 170 0,030 ! 0,15

11 ! 7,26 54,4 ! 6 ! 57 ! 0,50 !

12 ! 0,30 0,35 ! 95 ! 138 220 0,12 ! 0,07 !

ГЛАВА 2. Основное состояние и динамические процессы мапштоактивных ионов Гс3+ — 11с 3+ — Рс3+ в ЭФГС слоях.

Релаксационные процессы и симметрия в электронных и спиновых подсистемах диэлектрических ЭФПГ играют фундаментальную роль ( Гуревич А. Г., 1973 ) в формировании как самих спектров магнитного резонанса при ] /т « сог = уН,, так и их динамических параметров: гиромагнитного отношения у, потерь а, времен релаксации т, подвижности доменных границ |л.дг и др. Ширина линии магнитного резонанса ДН в ЭФПГ

- 19 -

определяется многими механизмами, главным из которых является механизм спин-спиновой релаксации (четырехмагнонных возбуждений обменно-связанных спинов атомов). Минимизация потерь ДН, обуславливающая процессы движения доменов, доменных границ и распространения спиновых волн с малым затуханием в форме Гильберта амплитуд колебаний магнитных моментов т1 решена на примере слоев различного химического состава. Частотная зависимость ширин линий, измеренная в диапазоне 7...38 ГГц для систем замещенных ЭФГП типа (УЬа)з(РеСа)5012 (3) и (УЪа).3(Ре0а8с)5012 (4) (рисунок 5 а), позволила установить сложный порядок вкладов ЭС в АН. Значения и форма ДН описываются Лоренцовой формой линии 2ДН = 2(30,5) для спин-спиновых релаксационных процессов (а к 1/А3 где А — обменный параметр в диапазоне температур 280—450 К):

АН = [ ДНо2 + 4 а2 {со/у }2]0'5, (4)

где: со — круговая частота, а — постоянная затухания в форме Гильберта, АН0 — неоднородное уширение линии при со —> О, параметр чувствительный к совершенству подложечного материала и однородности эпитаксиального слоя.

С учетом механизмов неоднородного уширения линии при высокой плотности точечных дефектов на поверхности 3...20 на см2, релаксационная постоянная может быть определена независимо от ДНо как: а = у • АН/со в диапазоне частот 7...241Тц.

В магнитном слое существует несколько элекгронных подсистем, например, подсистема магнитно упорядоченных спинов ионов железа: Ре31— Ре3+ и подсистема легирующих (примесных) редкоземельных ионов Не3'-11е3+, которые путем локальной наведенной магнитной анизотропии и релаксационных процессов воздействуют на динамические параметры и свойства магнитно упорядоченных спинов. В эпитаксиальных пленках, содержащих точечные дефекты, и особенно в слоях, подвергнутых ионной имплантации существует слоистая электронная подсистема нескомпенсированных электронных зарядов с концентрацией 107 - 1014 см"2 . Определен характер зависимости обменного и спин-орбитального вкладов в ширину линии спин-волнового резонанса в диапазоне температур 80...500 К в зависимости от состава слоев. Прямые измерения гиромагнитного отношения позволили установить его значительные отклонения от спиновых значений:

у3 - Ъо = 2

кХ

Н. -Н

АН=Н80—АН=Х и АН0 ехр(-8Гц),

Рисунок 5. а) Зависимость ширины линии МР от концентрации Ре3+ в железной подрешетке феррита-граната;

б) Влияние плотности точечных дефектов эпитаксиальных слоев на ширину линии МР; в) Частотная зависимость ширины линий МА: 1) —при концентрации X = 0, 50 и 2) при X =• 0,75.

где: Г[,2 — частоты, например 35 и 9 ГГц, НГ1,д — резонансные поля, — параметр спин-орбитальной связи ионов Яе3+ для решетки граната, к — нормирующий множитель, г^— расстояние между слоями Ф-ПП, г - среднее расстояние между примесными ионами, Н50 — постоянная, е — энергия расщепления связей [в см-1].

Зависимость минимизируемой ширины линии АН (чувствительный параметр) от плотности точечных дефектов эпитаксиалыюго слоя , приведенная на рисунке 5 б, неоднородные характеристики параметров спектров СВР ионно-имплантированных слоев (рисунок 6), асимметрия спектральных линий СВР и др. указывают на существование дополнительного канала электромагнитных потерь, связанного с нескомпенсированными зарядами внутри слоев.

Установлен критерий возбуждения магнитостатических волн Ощ, < 7,3 • КГ4. В магнитно упорядоченных слоях с малыми потерями а < 7 • 1(Г4 возбуждаются и объемные магнитостатические волны, что существенно увеличивает вероятность образования новых связанных состояний, ветви которых не пересекаются для низших мод. Изучен характер чередования компонентов в и их относительную интенсивность что позволило определить динамические характеристики связанных состояний в слоистых системах феррит-полупроводник, феррит-сверхпроводник и др.

ГЛАВА 3. Анизотропия спектров спин-волнового резонанса в иошю-имплантированных слоях и многослойных пленках.

Внедрение легирующих ионов Н2+ или Ые2+ в приповерхностные слои однородных эпитаксиальных слоев ферритов-гранатов приводит к неоднородной деформации слоев и образованию многослойных слоистых структур особого типа. Весьма информативными оказываются методы магнитного и спин-волнового резонанса.

На Рис.6 в приведена температурная зависимость спектров спин-волнового резонанса (СВР) образцов состава (7), легированного ионами водорода с энергией 100 кэВ при плотности легирующего потока Д = 1016 ион/см2. При понижении температуры из парамагнитной области (ниже 487 К) в магнитно упорядоченную, сначала наблюдается спектр МР основного эпитаксиального слоя не подвергнутого ионной имплантации.

Затем, при дальнейшем понижении температуры, возникает новый спектр СВР от минимально деформированного слоя А и, наконец, при дальнейшем понижении температуры возникает третий спектр СВР от более деформированного легирующими ионами слоя В. Интересно, что при дальнейшем понижении температуры спектры А и В становятся неразличимыми, и образуют общий спектр спиновых волн неоднородной слоистой структуры, за счет роста параметров магнитной анизотропии

- 22 -

Нр, кА/м

6ДО 960 Н, гсА/м

300 350 400 450 500 т,К

Рисунок 6. а) Производные спектров поглощения СВР ионно-имплантированной слоистой системы состава (7);

б) Температурная зависимость резонансных значений спектров СВР ионно-имплантированной СС состава (7) для двух главных ориентаций магнитного поля НПп и Н А.п.

деформированных слоев с уменьшением температуры. Температуры Кюри -Нееля слоев А и В, равны, соответственно Тел = 440 К, Тсв = 415 К. Анализ спектров СВР указывает1, что при температуре 375 К наблюдается уменьшение гиромагнитного отношения деформированных слоев на величины Ду/у = 8/156 о.е. Этот факт можно объяснить понижением симметрии электронной структуры обменно-связанных ионов Ре3+—Тт3+—Ре34, взаимодействующих со слоистой системой нескомпенсированных зарядов в ионно-имплантированной структуре.

Оценки толщины слоев, подвергнутых однородной деформации составляют 40—120 нм. Снижение температуры Кюри - Нееля слоев А и В указывает на относительное растяжение деформируемых слоев и собственно анизотропию обменного взаимодействия А -1- > А ||.

Механизмы понижения симметрии спин-спиновых взаимодействий.

Исследованы механизмы понижения симметрии спин-спиновых взаимодействий при формировании одноосной магнитной анизотропии в ЭФГП в условиях контролируемого влияния внешних воздействий: температуры, одноосных и всесторонних деформаций образцов тонких дисков ЭФГП (мез) У3(Ре йа^Оп Обменное взаимодействие ^¡А^ и его симметрия определяются механизмами перекрытия волновых функций магнитоактивных электронов кристалле. В эпитаксиальных магнитных пленках, наращенных методом жидкофазной эпитаксии на кристаллическую подложку ГГГ, симметрия обменного взаимодействия будет близкой к типу объемного кристалла при условии равенства постоянных решеток пленки а( и подложки аБ : аг = аЁ . Это условие частично выполняется в узком диапазоне температур. При его нарушении происходит упругая деформация магнитной пленки: сжатие, когда аг > ак, или растяжение, когда аг < а8. Деформация пленки из-за различия постоянных решетки разных составов пленок или за счет разных температурных коэффициентов расширения пленки и подложки приводит к изменению симметрии (рисунок 7 б) обменного взаимодействия. Это сказывается на параметрах спектров объемных спиновых волн, так как обменное взаимодействие описывается функцией межионных расстояний Гц согласно данным измерений на рисунке 7 по температурной зависимости анизотропии расщеплений в спектре СВР ДНь

Систематический анализ влияния параметров закрепления спинов на границах .разделов слоев, напряженностей полей анизотропии и изменения этих параметров в широком интервале температур позволило выявить анизотропию спектров объемных спиновых волн ДН ||к ^ А Н -Ц в упругодеформированных магнитных слоях ЭФГП. Для магнитно - одноосных ЭФГП, содержащих редкоземельные ионы, состава (4) проявляется еще дополнительный механизм анизотропии связанных состояний электронных подсистем при участии редкоземельных ионов, участвующих в формировании магнитно одноосной анизотропии Н а, типа (Ре3+—О2-—Иезь—О ~—Ре 4)

- 24 -

Рисунок 7. А) Температурная зависимость параметра намагниченности насыщения М$ для двух составов: 1) — состава (3) и 2) для состава (4); Б) Температурная зависимость энергетического произведения (ВН) для обменных взаимодействий в слоях составов (3) и (4), соответственно для К-мод «11» и «3». Кружками отмечена ориентация НОп, крестиками Н±п.

косвенных обменных взаимодействий модели и уширения линий. Понижение симметрии спин-спинового взаимодействия в этих ЭФГП сопровождается отклонением гиромагнитного отношения от спиновых значений: yRc < ys> что необходимо учитывать в радиоспектроскопических экспериментах. Важно также, что динамический параметр а незначительно влияет на относительное затухание объемных спин-волновых возбуждений. Основными результатами исследований релаксационных процессов ЭФГП и симметрии спин-спиновых взаимодействий в ЭФГП, полученными в однородных внешних постоянном и переменном магнитных полях, являются следующими: затухания спин-волновых компонент объемных — шк и аксиальных — mL спин—волновых возбуждений (АСВ) существенно отличаются:

- Ik к2const; - [Ml / (L)0,25 ] = const(a), т. е. аксиальные mL возбуждения являются малозатухающими: числа L = 1-225, по сравненшо с объемными СВ, для которых числа К равны только: К = 1-35.

В диапазоне частот выше 3 ГГц ширина кривой MP в диэлектрических ЭФГП пропорциональна частоте. Причем при технологической минимизации вклада связанных состояний от неоднородных деформаций магнитных пленок важно осуществлять измерение и минимизацию обоих параметров ДН и а, так как они имеют различную физическую природу.

Обнаружены и исследованы эффекты спин-спинового и спин-орбитальиого взаимодействий в ЭФГП, содержащих ионы с некомпенсированными орбитальными моментами: 4f, причем воздействие на спектры упругой деформации и спин-орбитального взаимодействия различны.

В заключении главы, отмечен существенный результат по определению анизотропии спин-спиновых взаимодействий со спектроскопической точностью,- одно из основных достоинств методов спин-волнового резонанса:

где: Нк - резонансные магнитные поля, к — соответствующих компонент объемных спиновых волн. Поскольку в левом выражении (6), согласно данным температурной зависимости , приведенным на рисунке 7 а и б, только расщепление AHkik_2 меняет симметрию спин-спиновых взаимодействий, при понижении температуры от 300 К до 250 К.

ГЛАВА 4. Связанные колебания спиновых волн, доменных границ, доменов и неоднородностсй доменных границ в слоях ЭФГС.

(6)

Описание резонансных возбуждений для большого числа магнитно упорядоченных спиновых моментов возможно на основе формализма

- 26 -

матрицы плотности Мпш, имеющей вид для замкнутой системы Мтп = где: 1|/т = 1(/тоехр(-1 ет) временная волновая функция подсистемы с энергией сш. В наиболее общем виде эффекты взаимодействия слоев и связанные состояния в них могут быть описаны путем нахождения собственных значений Мп,п уравнения движения матрицы плотности во времени. Например, для двухслойной системы со слоями тип магнитных диэлектриков (таковы ЭФГП), связанной взаимодействием итп матрица плотности будет иметь вид:

(7)

традиционно имеем дело со связанной системой из двух уравнений (7) для ёМт /Ли с1Мп / сИ , где: Н,п, п — гамильтонианы электронной системы слоев ш и п, Яп, п — релаксационная матрица, ит„ — операторы взаимодействия подсистем в слоях ш, п.

При выполнении условий образования связанных состояний (СС): ограничений квантово-механического описания, парциальиости колебаний, минимальной ширины области пересечения мод и чисел 1, 3, 5, для низших мод волновых векторов во внешних постоянном и переменном магнитных полях диапазона СВЧ и КВЧ, нужно еще решить ряд конкретных задач:

- определить роль релаксационных процессов с участием СС редкоземельных ионов и магнитно упорядоченной системой ЭФГС с малыми потерями: а =10'4 , достижимых в диэлектрических магнитных пленках;

- определить симметрию образования СС и спин-спиновых взаимодействий электронных систем редкоземельных и магнитоактивных ионов в субмикронных магнитных пленках и слоистых структурах на их основе;

- детализировать процессы формирования СС объемных и приповерхностных спин-волновых возбуждений и их пространственное распределение в градиентных магнитных полях в слоистых структурах;

- установить процессы перераспределения энергии при формировании СС доменных границ и доменных структур магнонов и плазмоиов в полупроводниковых слоях слоистых систем.

Тонкая структура частотных спектров ЭФГП.

Тонкая структура магнитных спектров (рисунок 8) в нулевых и конечных внешних магнитных полях доменных структур в ЭФПГ введена для объяснения новых объекгов: МСС спин-волновых возбуждений колебаний доменных границ, доменов, неоднородных доменных границ (линий Блоха) и особенно ярко проявляющихся динамических явлений в решетке цилиндрических магнитных доменов высокой предельной плотности с]Уа = 0.7

- 27 -

для РЦД ( Барьяхтар В. Г. и Горобец Ю. И. 1988г.).

Тонкая структура полевой и магнитаой (с разверткой частоты) спектроскопии во всех случаях исследования СС обладают устойчивыми особенностями: воспроизводимой совокупности их числа, характерной последовательностью расщепления компонент AH^+i в единицах магнитного поля, различимыми полевыми и частотными зависимостями и др. Эти особенности обусловлены системой энергетических уровней типа еу Si(Sj + 1). Параметр еу обладает определенной симметрией, мультиплетностыо и определяет энергию основного состояния колебательных мод и их СС между различными типами парциальных мод с характерным минимумом энергии sy.

Важной особенностью множественного рассмотрения СС в ЭФПГ и слоистых структурах является анализ совместного проявления известных возбуждений спиновых моментов в явлении магнитного резонанса в слоях, содержащих по крайней мере две границы раздела: приповерхностного АСВ резонанса и спин-волнового резонанса объемных спиновых волн, спин-волнового резонанса объемных и магнитно-упругих колебаний магнитных моментов, например, рассеяние спин-волновых и фононных спектров, спин-волнового резонанса и колебаний доменных границ ( Звездин А. К., Попков А. Ф. 1984) и др.

При малой мощности возбуждений магнитных моментов в ЭФГП Р < 1 мВт каждый из них может участвовать в малых разрешенных колебаниях Ф, = Ej фу, причем суммирование идет по малым углам фу « л / 4.

Рассматривая основное состояние и ближайшее возбужденные уровни энергии s0i + Am, воспользуемся ее спиновым гамильтонианом с использованием формализма вторичного квантования в убывающей последовательности Hj, при малых уровнях возмущений H(t):

ц=ц+Бк+ц,+н„+ц,+ц,+ц=но+н(0, (8)

где: H — гамильтонианы, описывающие различные типы возбуждений, Hi — магнитостатические спин-волновые возбуждения; Н|< — объемные спиновые волны; Hd — доменных структур; Hw — доменных границ; Йь — линий Блоха; Йе — упругие статические; На — упругие акустические; Но — оператор Гамильтона основного состояния магнитно упорядоченных атомов; Ê(t) — оператор адиабатического возмущения системы в однородных полях h<a и Но (cd = 0); Ё^ — гамильтониан спиновой системы.

Исследование связанных состояний спиновых систем в слоях ЭФГС включает в себя элементарные процессы: магнон-фотонные, магаон-плазмонные, магнон-электронные и др. С другой стороны, возможна оценка числа и типа связанных состояний магнитных моментов даже в однослойной магнитной пленке между семью известными возбуждениями спиновых систем Hi х Hj, где каждый индекс может принимать семь значений. Матрица

- 28 -

60

100

140

180

240 280 £МГц

N 024 б 8 10- 10 10+

Рисунок 8 а). Магнитные спектры ЭП составов (7) и (8). 1) Спектры лабиринтной ДС, 2) Спектры решетки ЦМД состава (7). 3) Спектры лабиринтной ДС состава (8). б) Зависимость расщеплений 2М. от подвижности доменных границ: 1) для лабиринтной ДС, 2) — для расщеплений в нулевых магнитных полях от решеток ЦМД.

- 29 -

размерностью 7*7 имеет за исключением диагональных элементов 42 элемента типа Иу. Так как эта матрица антисимметрична Х1д = -Ц^, то число независимых элементов составит 21. В настоящее время известно только 10 связанных состояний в однородных слоях, Ид остальные 11 могут рассматриваться как возможные.

Экспериментально установлено (рисунок 8), что последовательность мод Д (а>р)„ для плотной решетки ЦМД в доменосодержащей структуре (состав 7 ) имеет вид геометрической прогрессии:

А(а>/2п\ -юто)/2тт: = 5,11, 22, 39, 83 МГц, (9)

где: — резонансная частота колебаний ЦМД в РЦЦ.

Магнитные связанные состояния ( СС в электромагнитных полях).

Основные свойства связанных состояний доменных границ, доменов колебаний плотной решетки ЦМД составов (б) и (8) ЭФГП имеет вид согласно выражению (9), основные характеристики спин-волновых возбуждений в ЭФГП приведены в таблице 2. Анализ полученных результатов свидетельствует о том, что: величины энергии расщеплений связанных состояний Ле ( ц.) , Ш ( ¡л ) и 5Нк ( ц.) - в касательных магнитных полях пропорциональны подвижности спин-волновых возбуждений и подвижности доменных границ, в том числе и обладают выраженными особенностями:

- связанные состояния спиновых систем в магнитном слое, состоят из группы дискретных линий, являются динамически-устойчивыми в диапазоне температур 200—400 К и образуются при перекрытой области существования в магнитном поле спектров Н(ю) и парциальных колебаний и; и ц;

- обнаружены эффекты возбуждения доменных границ на частотах, кратных резонансной Зсар , и снятия вырождения колебаний на частоте 2<ор, причем величина расщеплений Дюр2 (ДС>) пропорциональна подвижности доменных границ, что однозначно указывает на образование динамических связанных состояний доменов и доменных границ;

- установлена связь между динамическими характеристиками магнитных пленок, задаваемых редкоземельной подрешеткой феррита-граната, магнитными потерями при возбуждении спиновых волн и подвижностью ЦМД, с другой стороны. Подвижности возмущений намагниченности Мб в слоях для спиновых волн в магнитной среде, доменных границ и цилиндрических доменов связанных между собой ограничивающим неравенством ( справедливом в широком диапазоне температур 77-450 К ):

- 30 -

Фсв«*^«^' йз (10)

где: ф — угол прецессии магнитного момента при распространении спиновой волны: фдг = 71, фцмд = 2 к.

Исследованы параметры возбуждения Ь- и К-множеств в пленках состава (2) и для ориентации Но -1- п обнаружено совместное возбуждение магнитостатических колебаний и спиновых волн. Установлено, что спиновые волны с числами К > 21 смещены в магнитном поле за счет связанных колебаний с приповерхностной Ь-модой МСВ аксиально-симметричного типа, причем диапазон толщин в которых происходят указанные связанные колебания составляет: Иск -УА- И/4К = 1000 х 5,3/4 * 21- 63 нм.

Отметим фундаментальную роль поверхностной магнитной анизотропии, отличающейся от значений магнитной анизотропии для объемного кристалла, на формирование приповерхностных эффектов в слоях ЭФГС. Подобные эффекты наблюдаются и в спектрах СВР иоцпо-имплантированных слоев, как это видно на рисунках 6(а) и 6(6). Таким образом, экспериментально установлено, что в СВР наблюдаемыми параметрами являются динамические приповерхностные, относительно протяженные объекты, состоящие из 30—60 атомных слоев.

Динамическая модель структурированных эритроцитов в кровотоке капилляров основана на динамических свойствах плотных решеток цилиндрических доменов в многослойных пленках (результаты Главы 4), содержащих домены и свернутых в спиралевидную трехмерную структуру. Установлены пять признаков идентичности модели и объекта (подробнее в Приложении Б):

- по информационной емкости границ раздела (соответственно доменных границ цилиндрических доменов и мембранной оболочки эритроцитов );

- по расширению числа уровней и энерго - зарядового переноса в кровотоке во внешних электромагнитных полях;

- по геометрической прогрессии следования резонансных частот и частот биостимуляции процедур магнитно-лазерной терапии;

- по динамическом механизме расталкивания резонансных мод и механизму саморегуляции ритмов кровотока;

по дальнодействующему характеру передачи возбуждений в структурированных эритроцитах и в плотной решетке цилиндрических доменов.

ГЛАВА 5 . Динамика электронных состояний в многослойных структурах и слоистых системах Ф-Д, Ф-Д-МСП, Ф-Д-ПП, Ф-Д-ВТСП.

Проведены исследования резонансных возбуждений в многослойных ЭФГП и слоистых структурах на их основе различных типов, в том числе сформированных деформационным механизмом, методом повторного эпитаксиального наращивания слоев (рисунок 9 а), и слоистых системах Ф-диэлектрик-полупроводник, Ф—Ф, Ф—диэлектрик—слой порошка (МСП) и др.

Исследованы многослойные ячеистые структуры для магнитооптических элементов модуляторов света для магнитооптических устройств транспарантов и процессоров на базе материалов с высокоподвижными доменными границами. Относительно малое время переключения и неоднородность пороговых характеристик переключения на уровне 20...30 % реализованы на основе ячеистых структур кольцевой формы и композиционными ячейками с магнитотвердыми аппликациями, выполненными на двухслойных ЭФГП (таблица 2 поз 1). Однодоменное состояние ячейки достигается за счет выбора оптимальной характеристической длины материала ЭФГП состава (ВГГт^РеОа^О^ (11).

Исследованы слоистые структуры:

1.1 и 1.2. йонно-имплантированные структуры:

1.1. Составы (б, 8, 10) + Н2+ в диапазоне энергии (50 - 200) кЭВ, при плотности потока 1016 -1017 ион /см2.

1.2. Составы (б, 12) - Ne2+ с энергией 150 кЭВ, при плотности потока 1013-1016 ион/см2.

1.3. Структуры состава (6) , полученные методом изменения скорости вращения подложки.

1.4. Структуры составов (1) и (12), наращенных последовательно друг на друга.

1.5. Ячеистые двухслойные структуры, выращенные на основе составов типа (11).

Исследованы слоистые системы :

2.1. Феррит составов (1, 2) - диэлектрик ( воздух ): парамагнитная подложка (ПТ), сапфир, полиэтилен, фторопласт.

2.2. Феррит составов ( 1, 2 ) - диэлектрик - слой порошка магнитотвердого материала SmCosmm Nd2Fe)4B.

2.3. Феррит составов (1,2) - диэлектрик - полупроводник Р - типа: Sif

;Ge+.

2.4. Феррит составов (1,2)- диэлектрик - полупроводник п - типа :

- 32 -

Рисунок 9. а) Спектры производных поглощения СВР касательно намагничиваемых двухслойных пленок сост ава (4) и (5) на частоте 9,52 ГГц при различных температурах: а) Т= 133 К и в) Т = 78 К; б) Частотная зависимость в спектрах расщеплений мягкой моды МР от доменной структуре при ОМП; в) Зависимость относительной интенсивности спектров ОМП параметра подвижности доменных границ двухслойных пленок.

- 33 -

(ЗаАя".

2.5. Феррит состава (1,2) - азот (жидкий) - слой порошка ВТСП (123).

2.6. Феррит состава (1,2)- азот (жидкий) - слой ВТСП (123).

2.7. Феррит состава (1,2) - сапфир - слой ВТСП (123).

Исследованы процессы перемагничивания двухслойной структуры типа ЖИГ-ЭФГП с субмикронными доменами состава: (УВ18тЬи)3(Ре0а)5012 (12) с параметрами слоистой структуры (рисунок 9 в и таблица 2 поз. 2), выбранных из соотношения:

где: Ь2 — слой ЖИГ, Ь| — доменносодержащий слой, Ки, К; — энергия магнитной анизотропии слоев.

Достигнуто увеличение амплитуды колебания доменов и доменных границ в 50—80 раз за счет высокой подвижности спин-волновых возбуждений подслоя ЖИГ и образования связанных состояний Ц^ + и^. Также уменьшены управляющие ноля ЦМД (с 66 до 55 кА/м) и операционный диаметр ЦМД (с 0,35 до 0,29 мкм). Дополнительным преимуществом данной многослойной структуры с субмикронным ЦМД является упрощение системы регистрации ЦМД в устройстве за счет увеличения магнитного потока от подслоя ЖИГ, локализованного для каждого ЦМД (таблица 2 поз. 3). Предельная плотность информации ВБЛ в плотной решетке ЦМД составляет 109 бит/см2.

Проведены исследования возбуждений в слоистой системе ФГ—Д—ПП р-типа, сопровождающиеся образованием резонансных МСС магнонов в ФГ-слое и плазмонов р-типа, участвующих в циклотронном резонансе носителей тока. Основные преимущества такой схемы возбуждения МСС (Рис.10, б ) в том, что применяемое устройство позволяет накапливать эффекты усиления возбуждений за счет цикличности их движения в Е(со) полях и за счет относительно простого их каналирования в минимумах Н(ю) 1-компонент мод (таблица 2 поз. 5).

Исследованы параметры МСС типа магноны-плазмоны (согласно данным рисунков 10 а—в) 5Н, Д1 / До. Определена зависимость изменения расщеплений Д^+г / Дш от расстояний Ь12 между поверхностями Ф—Д— полупроводник п-типа (рисунок 10):

(П)

где: Дьо и к — нормирующие коэффициенты.

316 3(9 322 325" Нгъ-

|.б „

1.4 _

1Д -

1,0

Aii

' Awi

Ир.

rc-GaAs

■ /

p-Gc

Li А1УЛ17А15*13АцЛ yl 7 Я 5

ф-i-pGe

о 5П т-03 '"~31б-'-318-1-1-1

f

'В-о

Рисунок 10. А) и Б) Производные спектров поглощения СВР АСМ в слоистых системах Ф-Д-ПП: а) — полупроводник с электронными носителями тока; Б) — полупроводник с «дырочными» носителями тока. В) Изменения расщеплений А/До в спектрах слоистых систем Ф—Д—ГШ с носителями тока разного знака.

Основные свойства аксиально-симметричных возбуждений в слоистых структурах и слоистых системах следующие (данные представлены в таблице 2):

- связанные состояния в слоистой системе Ф—Д—полупроводник имеют экспоненциальную зависимость в расщеплениях Ацл-гО^г) от расстояния между поверхностями слоев (12), причем циклотронные носители тока полупроводников разного знака приводят к качественно разным изменениям: Al.l+2 — электроны увеличивают, «дырки» Al,l+2 — уменьшают расщепления (Рис.10, в);

- в слоистых системах феррит—диэлектрик—слой порошка (СП) магнитотвердого материала (МТМ) расщепления в спектрах AL пропорциональны намагниченности насыщения МТМ, что является важным фактом, подтверждающим природу обменно-дипольных мод L-типа и анизотропию магнитодипольного взаимодействия в экспериментах для слоистых систем с использованием АСМ (таблица 2 поз. 6);

- в слоистых системах Ф—Д—слой порошка высокотемпературного сверхпроводника обнаружены связанные колебания мод феррита и сверхпроводника, составляющий около 20 % от основного спектра мод L-типа ферритового слоя (таблица 2 поз. 7);

- в слоистых системах Ф—Д—высокотемпературный сверхпроводник оксидного типа УВа2Сиз07-г существует дополнительная ветвь МСС типа магнон-ротон (вихри А. А. Абрикосова, 1957), устойчивых при возбуждении на СВЧ смешанного состояния сверхпроводника двухфазной модели Ландау-Боголюбова. По характеру спектров (Ф—Д—ВТСП) установлено, что носители тока в ВТСП окисного типа имеют «дырочный» характер, как это видно из сжатого в магнитном поле спектра связанных колебаний магнонов в слое феррита-граната и ротонов в слое ВТСП, приведенных на рисунке 11 (таблица 2 поз. 8).

Рисунок 11 а) Сечение слоистой структуры Ф - Д - ВТСП в области резонатора, в) Изменение удельного сопротивления р (Т) от температуры в области фазового перехода в сверхпроводящее состояние для пленок ВТСП и объемной керамики Y Ва2 Cu3 07-s- с) Спектры АСМ Ф - Д, д) Спеетры АСМ Ф - Д - слой порошка ВТСП, е) Спектры АСМ Ф - Д - ВТСП- слоя.

Таблица 2. Параметры связанных колебаний аксиальных спин-волновых возбуждений в слоистых системах на основе ЭС ЭФГС

№№! Формула п/п ! CK

I

¡Диапазон ! Диапазон! Диапазон ! Параметры ! частот ! полей ! мод ! СК ! ГГц ! кА/м ! К, Ь, N_!_

1. ! СВ-ДГ МО ячейки

2. ! СВ-МР

3. ! Ф-Ф(цмд)

! 0,33-1,2 ! 2-4 ! К = 1-3 ¡Быстродействие

I t = 10 с

¡0,03-1,18! 30-40 ! К = 1-15 ! Усиление 50-80

! 9-22 ! НР/2= ! Ь= 1-7 ¡Динамическая

= 160-240! ! ДС

! 9-38 ! 350-1100 ! К =1-9 ! Расщепление

ДР = 2 А

¡7-12 ! 300-400 !Ъ = 1-225 ¡Усилениемод

ЬР= 11-17

6. ¡Ф-Д-МСП ! 7-12 ! 320-440 !Ь= 1-25 ! ДисперсияП

<1= 3-12 мкм

7. ¡Ф-Д-П-ВТСП! 7-12 ! 310-420 ! Ь= 1-75 ¡Потери Ю-5

СП фаза 3 %

8. ¡Ф-Д-ВТСП ! 7-12 ! 310-420 ! Ь= 1-75 ! Потери 10"б

СП фаза 97 %

4. ! Ф-Д-ПП

п-тип

5. ! Ф-Д-ПП

р-тип

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В диссертационной работе предложен и реализован новый подход к изучению динамики электронных состояний в слоистых структурах и слоистых системах на основе эпитаксиальных феррит- гранатовых пленок, состоящий в сочетании расширения информационно-емкого диапазона частот магнитного резонанса от 2 до 38000 МГц, при сопоставимом анализе резонансных возбуждений в них на основе приближения низших мод спин-волнового резонанса. Создан комплекс методов экспериментального исследования магнитного резонанса слоистых систем в области температур 77- 550 К. В единых условиях эксперимента, в широком диапазоне изменения резонансных условий получен объем новых данных о динамике электронных состояний в слоистых системах различных типов.

Использование нового подхода позволило расширить возможности экспериментальных средств и получить следующие основные результаты по динамике электронных состояний в магнитно упорядоченных слоях, многослойных структурах и слоистых системах:

1. Разработаны физические основы магнитного резонанса (MP) слоистых структур (рисунки 1 а, 2 а, 3 а и др.) в расширенном информационно емком диапазоне частот (2...38х103 МГц), позволившие увеличить число измеряемых динамических параметров магнитной среды и доменных структур эпитаксиальных пленок. Обоснованы новые методы исследования электронных структур полупроводниковых пленок различных типов, электронной структуры сверхпроводящих слоев, параметров порошковых материалов различных типов. Часть методов реализована в практическом автоматизированном технологическом контроле, часть в новых методах измерений и приборах.

Проведено физическое обоснование малогабаритных магнитных систем с однородными параметрами и когерентные импульсные излучатели КВЧ для использования в автономных активных элементах магнитно-лазерной терапии и для КВЧ- биостимуляции.

2. Установлены физические основы применения приближения низших (ПНМ) мод СВР для многослойных пленок и независимого и объективного анализа возбуждений МСВ АСМ и ОСВ СВР в каждом из слоев, причем ПНМ СВР экспериментально опробовано в широком диапазоне частот 7—12, 22— 25, 35—38 ГГц, диапазоне температур 78—550 К. ПНМ СВР позволило дополнительно к определению основных магнитных параметров слоев двух-четырехслойных пленок, идентифицировать приповерхностные МСВ АСМ L-множсства с числами L = 1—15, и также определить численные характеристики приповерхностных слоев, состоявшие в том, что в толщине порядка 16 % от основного слоя возбуждается около 70 % энергии МСВ волны, для четырехслойной пленки с однородными слоями толщиной порядка 0,6—2 мкм.

3. Реализация многочастотного магнитного резонанса многослойных структур с различными составами редкоземельной подсистемы ЭФГС в широком диапазоне частот 2—38 1 03 МГц, при сопоставимом анализе магнитных возбуждений в них, выявили новые явления в динамике электронных состояний в магнитных диэлектриках:

- «мягкой моды» магнитного резонанса в магнитно-одноосных ЭФПГ, сопровождающейся сужением ширины линий при снижении частоты от 10 Г'Гц - 200 МГц до 40 МГц;

- изменение гиромагнитного отношения у = 152—224 км/сА в слоях с

- 39 -

различными составами редкоземельной подсистемы;

- уменьшение релаксационной постоянной а в сильных магнитных полях 3 • 105—106 А/и для многослойных пленок и ионно-имплактированных слоев;

— тонкой структуры резонансных возбуждений связанных колебаний спиновых волн и доменных границ, как внутри слоев, так и между различными слоями.

4. Экспериментально установлено, что магнитная релаксация замещенных ЭФГП Еи3+ и Тт3+ ионов Y3+ осуществляется через МСС кластеров Fe3+—Re3+—Fe3+ с повышенной спин-орбитальной связью с решеткой кристалла и приводит к однородному уширению линий спин-волнового резонанса и формированию динамических параметров доменных границ и доменов в слоях ЭФГС. Установлено разделение релаксационных вкладов в ширины линий от спин-спинового (снижение а с ростом резонансных полей) и спин-орбитального (увеличение ДЫ при понижении температуры) взаимодействий в широком диапазоне температур 77—550 К. На частотах 35-38 ГГц установлено влияние нескомпенсированных свободных зарядов , локализующихся в области точечных микродефектов кристаллической структуры и границ раздела слоев ЭФГС на параметры ширины линий ДН и релаксационной постоянной а железо-иттриевого граната.

5. Обнаружены и определены эффекты понижения симметрии спин-спиновых взаимодействий в упруго-деформированной слоистой системе (Fe3+—О2-—Y3+—О2-—Fe3+) ЭФГП за счет воздействия изменения межионных расстояний и углов для косвенного обменного взаимодействия и перераспределения электронной плотности в модели Ф. Андерсена. Для ЭФГС с различными редкоземельными подсистемами (Fe31—Re31'—Fe3+) также установлено понижение симметрии спин-спинового взаимодействия, с участием дополнительного, к указанному выше, механизму влияния динамики электронных состояний редкоземельных ионов Eu3+, Tu3'b, Yb3+ на энергетические параметры спин-орбитального взаимодействия ионов Fe3+— [О2-—Re3+—О2"]—Fe3+. Установлено снижение температуры Кюри - Нселя иоино-имплантированных слоев на 40- 80 К ( на относительную величину 8 -14 %), при этом обнаружена существенная анизотропия спин-спиновых взаимодействий в 2- 2,5 раза.

6. Обнаружен ряд новых магнитных связанных состояний спиновых систем Ujj параметрического типа, для которых параметры восприимчивости, расщеплений в магнитном поле или по частоте пропорциональны подвижности спин-волновых возбуждений и подвижности доменных границ. Установлено, что динамически-связанные колебания устойчивы в широком диапазоне частот возбуждений 10—38 • 103 МГц, в температурном интервале 178—450 К и при широкой вариации амплитуды возмущений, согласно

- 40 -

данным измерений, приведенным на рисунках 8—10 и таблице 2.

7. Исследовано множество L = 25—225 компонентов спин-волновых возбуждений аксиально-симметричного типа в однородных магнитных полях и магнитных потенциальных «ямах» и «барьерах» различного профиля и масштаба 0,5...4 мм. Установлено различие зависимостей интенсивностей дискретных спин-волновых компонентов аксиально-симметричных образцов ЭФГП от чисел к и 1 для ортогональных спин-волновых возбуждений Шк, mL. Сформулированы критерии возбуждений аксиально-симметричных мод (АСМ) для тонких дисков IL 3 / > 10~3 и определены критические значения возбуждений АСМ безразмерного параметра затухания в форме Гильберта для ЭФГП акр< 7,3 ЮЛ

Установлен динамический характер связанных состояний магнон-плазмонных возбуждений в слоистых системах феррит - диэлектрик -полупроводник с электронной и дырочной проводимостью. Вклад носителей тока разного знака в расщепление A l, L+2 АСМ противоположен: электроны увеличивают расщепление, а дырки - уменьшают.

8. Установлен эффект дисперсии динамических параметров АН0 и а: состоящий в сохранении динамического параметра {da / dco = const} для многослойных пленок ЭФГС (Рис.5, в и Рис.6, а). В диапазоне СВЧ и в граничном диапазоне частот 24—35 ГГц между диапазонами СВЧ и крайне высокими частотами, перспективными для систем обработки информации и систем связи. Определена анизотропия форма линии магнитного резонанса, свидетельствующая о проявлении эффектов от нескомпенсированных зарядов, заряженных точечных дефектов различной природы и от понижения симметрии пленки до аксиальной.

Установлены фактические диапазоны температурной устойчивости динамических параметров неоднородностей доменных границ цилиндрических доменов 250-320 К, в требуемом диапазоне, но меньшие, чем требуются для функционирования элементной базы: 200-400 К.

9. Определены и физически обоснованы перспективные слоистые структуры для некоторых; типов применений эпитаксиальных феррит-грапатовых систем:

- слой железо-иттриевого граната с двух сторон заключенный в диамагнитные слои (один из них подложка) - обеспечивают минимальную величину электромагнитных потерь a = 10"5 , существенное снижение потерь достигается на уровне 10"й- 10'7 для такой же структуры, содержащей дополнительный слой высокотемпературного сверхпроводника;

- слой с субмикронными доменами диаметром 280 пм, парощенный на слой железо-иттриевого граната - материал для специальных запоминающих устройств большой емкости 109- Ю10 бит на кристалл с высокоподвижными доменами для устройств с тактовыми частотами 10-30 ГГц;

- слои железо-иттриевого граната от 4 до 16 - диамагнитный слой - «р» -

- 41 -

полупроводник с высокоподвижными «дырками» - материал для лазерного магнитно-оптического дефлектора с эффектом избирательного усиления спиновых волн на тактовых частотах 10-100 ГТц.

10. Предложена динамическая модель возбуждения структурированных эритроцитов в кровотоке капилляров. Установлены критерии идентичности динамической модели плотной решетки цилиндрических доменов и структурированных однородно заряженных эритроцитов в капиллярах по признакам информационной емкости оболочек, геометрической прогрессии дискретности резонансных частот, по расширению энерго-информационного обмена в однородных магнитных полях, динамическом расталкивании мод, дальнодействующим характером возбуждений.

11. Обнаружены и исследованы эффекты передачи СВЧ энергии СВ возбуждений между слоями, в том числе через сквозные доменные границы, расширившие степень интеграции колебаний путем образования динамически устойчивых связанных состояний в РЦЦ повышенной плотности и увеличения тактовой частоты до частоты естественного ферримагнитного резонанса для слоев ЭФГС в малых магнитных полях и при выполнении критерия возбуждения Ь-компонент. В касательных магнитных полях для двухслойных пленок ЭФГС в широком диапазоне частот 7—24 ГГц, обнаружена ветвь связанных колебаний спиновых волн и динамической доменной структуры, активированных вблизи запрещенных переходов уровней энергии в магнитных полях. Теоретически динамическая доменная структура предсказана в работе Ю. В. Гуляева и соав. в 1997 г. В наших экспериментах динамическая доменная структура существует в половинных магнитных полях: Нр/2 (рисунок 9 в-в , обозн. Д12 - 5Ь ь).

12. Выявлено влияние размерных факторов: толщины слоев Ьр(2-8) 1 (1-характеристическая длина материала), расстояния между поверхностями слоев ¿12 < Ь, длины волны Хцк « Ь на динамические параметры электромагнитного взаимодействия слоев во внешних постоянном и переменном магнитных полях. Установлена динамическая природа дисперсии доменных и спиновых волн с X = 70—900 нм для избирательного их усиления в многослойных пленках ЭФГП и расширения степени интеграции в многослойных композициях феррит - диэлектрик - полупроводник для оптоэлектронных применений в области крайне высоких частот, в том числе для элементной базы наноэлектроники, в области толщин 20...200 нм, для магнитных, оптических и полупроводниковых дискретных сред.

13. Проведен систематический анализ сопоставления экспериментальных результатов СВР многослойных пленок и теоретических данных, считающихся общепризнанными. Установлено согласие:

- 42 -

- по ограничению подвижности доменных границ, вытекающих из уравнения Ландау-Лифшица (1935);

- относительному сужению линий СВР в сильных магнитных полях;

- тонкой структуры связанных колебаний;

- обменно-дипольного механизма возбуждения АСМ СВР и анизотропии расщеплений A L, l+2-

Результаты полученные по исследованию:

- природы анизотропии спин-спинового взаимодействия в упруго-деформированных слоях ЭФГС;

- численных оценок влияния нескомпенсированных зарядов на параметры спектров СВР;

- численных оценок приповерхностной локализации мод СВР;

- механизмов образования динамически-связанных колебаний, - требуют дальнейших теоретических обоснований.

14. Экспериментально установлены зависимости между параметрами резонансных возбуждений в слоистых системах на основе ЭФГП:

- для спин- спиновых Нл, спин-орбитальных Uso и магнито-дипольных Hmd взаимодействий слоев от расстояний r¡¡ и hmn;

- дисперсии спектров аксиально-симметричных спин-волновых возбуждений Al,l+2 (ю, 1), Гг. (со, 1), AHl (<», hnm), в зависимости от электронной структуры исследуемых слоев и знака носителей зарядов;

- для динамических параметров связанных колебаний US(j(cü), Akl доменных структур и спиновых волн в многослойных пленках, с различной намагниченностью Msm и напряженностью поля анизотропии Нат;

- для ширин линий ДН(А) и обменно-дипольного Ад,, взаимодействия, в зависимости от частоты со и от расстояния h^ между слоями в структурах Ф--Д—МСП, Ф—Д—ПП Ф— Д—ВТСП.

В ПРИЛОЖЕНИИ А кратко изложены основные результаты по разработке физических основ неразрушагоздих радиоспектроскопических методов и автоматизированных радиоспектрометров «Гранат-2» для аттестации параметров магнитных пленок различных типов ЭФГС. Предложены новые средства для технологического контроля производства структур ГРЭС за период с 1982—2004 гг. Комплексу работ «Создание и широкое внедрение малогабаритной аппаратуры магнитного резонанса и радиоспектроскопических методов в народное хозяйство» коллективу авторов с участием Кожухаря А. Ю. присуждена Премия Совета Министров СССР за 1985 год.

В ПРИЛОЖЕНИИ Б изложены результаты использования материалов диссертационной работы по динамике плотных решеток цилиндрических доменов применительно динамике структурированных однородно заряженных

- 43 -

эритроцитов в капиллярах и тонких сосудах. Предложена динамическая модель и проведена идентификация по пяти признакам соответствия структурированных эритроцитов и решетки цилиндрических доменов в многослойных пленках свернутых в пространственную спираль:

- по информационной емкости;

- по частотному спектру ритмов и резонансным возбуждениям;

- по расширению энерго- зарядового переноса в однородных магнитных полях;

- по динамическому механизму расталкивания резонансных мод;

- по дальнодействующему механизму передачи возбуждений.

В ПРИЛОЖЕНИИ В изложены физические основы сочетанных методов воздействия инфракрасных лазеров и однородных магнитных полей для биостимуляции и физиотерапии. Отмечена важность воздействия однородных электромагнитных полей для эффективной биостимуляции генно-белковых сетей здоровых и дефектных областей, биологически активных точек и областей Захарьина-Геда. Приведено описание оригинальных магнитных систем с однородными магнитными нолями в области лазерного луча: КМ-2, ЗМ-50, ММ-50 и др.

В ПРИЛОЖЕНИИ Г обобщены результаты физических основ разработок активных элементов неионизирующих когерентных импульсных излучателей КВЧ - диапазона частот, сочетанных с импульсными магнитными полями для оригинальных автономных малогабаритных терапевтических аппаратов «Альт-КВЧ», «Креолка - КВЧ» и др., используемых в современной медицинской практике.

Обоснован дополнительный механизм ритмизованных биостимуляций за счет фронтов импульсов физиотерапевтических воздействий.

Цитируемая литература

1. Ландау Л. Д. , Лифшиц Е. М. К теории дисперсии магнитной проницаемости ферромагнитных тел. 1935, В кн. Л. Д. Ландау // Собрание трудов. - М., Наука, 1969, с. 128-143.

2. Абрикосов А. А. Основы теории сверхпроводимости металлов // ЖЭТФ, 1957, т. 32, с. 1442-1452.

3. Гуревич А. Г. Магнитный резонанс в ферритах и антиферромагнетиках // М., «Наука», 1973, - 591 с.

4. Звездин А. К. , Попков А. Ф. Распространение спиновых волн в движущейся доменной границе // Письма в ЖЭТФ, 1984, т. 39, №8, с. 348-351.

5. Барьяхтар В. Г., Горобец 10. И. Цилиндрические магнитные домены и их решетки. - К., Hay ков а думка., 1988, -168с.

6. Калиникос Б. А. Дипольно-обменные спиновые волны в ферромагнитных пленках // Автореферат докт. дисс., Л., ФТИ им. А.Ф. Иоффе, 1985, - 32 с.

7. Гуляев Ю. В., Дикштейн И. Е., Шавров В. Г. Поверхностные магнито-акустичекие волны в магнитных кристаллах в области ориентационных фазовых переходов // УФЫ, 1997, т. 167, №7, с. 735-750.

8. Thiele A. A. Theory of the static stability of cylindrical domains in uniaxial platelets // J. Appl. Phys., 1970, Vol. 41. p. 1139-1145.

Основные результаты диссертации изложены и опубликованы в следующих работах:

1. Кожухарь А. Ю., Селезнев В. Н. , Цинцадзе Г. А., Шаповалов В. А. Электронный парамагнитный резонанс ионов Со2+ в литий галлиевой шпинели // ФТТ. - 1973, т. 15, с. 706-709.

2. Kozhukhar A. Yu., Tsintsadze G. A., Shapovalov V. A., Seleznev V. N. The Jahn-Teller effect in Lithium Galliy um Spinel // Phys. Lett., 1973, 42 A, pp. 377-378.

3. Kozhukhar A. Yu., Tsintsadze G. A. Uniform pressure dependence of the exchange interactions parameter of Ni2+ ions in zinc fluosilicate // Phys. Lett. , 1975, Vol 55 A,N. 3, pp.175-176.

4. Кожухарь А. Ю., Лукин С. H., Цинцадзе Г. А., Шаповалов В. А. Камера высокого давления с кристалл-резонатором для исследования ЭПР при низких температурах // «Приборы и техника эксперимента», 1975, в. 4, с. 198200.

5. Кожухарь А. Ю., Лукин С. А., Цинцадзе Г. А. Обменные пары ионов Си2+ - Си 21 во фторосиликатс цинка // Ф1ТГ, 1975, т. 1, с. 153-159.

6. Галкин А. А., Кожухарь А. Ю., Цинцадзе Г. А. Изотропное обменное взаимодействие пар ионов Ni21 - Ni 2+ во фторосилигсате цинка при высоких давлениях // ЖЭТФ, 1976, т. 70, с. 248-254.

7. Вассерман А. М., Дадали А. А., Коварский А. Т., Кожухарь А. Ю. Влияние давления на вращательную способность спинового зонда в полиэтилене // Доклады АН СССР, 1977, т. 237, № 1, с. 130-133.

8. Кожухарь А. Ю., Прохоров А. Д., Цинцадзе Г. А. Основное состояние и спин-решсточная релаксация иона Тв 31 в лантановом этилсульфате при высоких давлениях // ФТТ, 1978, т. 20, в. 2, с. 550-556.

9. Кожухарь А. Ю., Цинцадзе Г. А. Спин-спиновые взаимодействия ионов Си 2+ - Си во фторосиликате цинка // ФНТ, 1978, т. 4, в. 4, с. 517-523.

10. Кожухарь А. Ю., Нсйло Г. Н., Прохоров А. Д., Цинцадзе Г. А.

Электронная спин-решеточная релаксация переходных ионов в кристаллогидратах при высоких давлениях // В сб. статей «Физика высоких давлений», К., «Наукова думка», 1979, с. 145-164.

11. Кожухарь А. Ю., Ходосов Е. Ф., Нецветов В. И. Динамический коллапс решетки цилиндрических доменов // ФТТ.-1980.-Т.22 №6 - С. 18971898.

12. Ходосов Е. Ф., Кожухарь А. 10., Чиркин Г. К. Спектр высокочастотных колебаний решетки ЦМД магнитной пленки в планарном поле// ЖТФ. -1980. -Т.50.- С.2034-2035.

13. А.с.862087 СССР. Способ определения параметров эпитаксиальных феррит- гранатовых систем/ Галкин А. А., Ходосов Е. Ф., Кожухарь А. Ю., Чиркин Г. К. - Опубл. 1981, Бюл. № 33.

14. A.c. 917150 СССР. Способ определения структуры тонких магнитных пленок/ Иевенко JI. А., Кожухарь А. Ю., Устинов В. М. - Опубл. 1981. Бюл. № 1.

15. Сравнительные исследования физических свойств кальций-германиевых феррит- гранатовых слоев с тремя типами систем редкоземельных ионов / Кожухарь А. Ю., Николаев Е. И., Кирменский А. П., Иевенко Л. А. // Электронная техника. Сер. 6. Материалы -Вып. 2. - С.12-16.

16. Температурная зависимость подвижности доменных границ в ЭФГП / Зотов Н. И., Кожухарь А. Ю., Линев В. Н. и др. // Физика твердого тела. -

1981. - Т. 23, № 1. -с.287-289.

17. A.c. 849057 СССР Устройство для исследования ферромагнитного резонанса тонких магнитных пленок / Кожухарь А. Ю., Сиренко Г. И., Ходосов Е. Ф., Шкарь В. Ф. - Опубл. 1981, Бюл. №27.

18 . Кирменский А. П., Кожухарь А. Ю., Шкарь А. Ф. Влияние всестороннего давления на магнитную анизотропию ФГ пленок // Электронная техника. Сер. 6. Материалы, 1981, в. 9 (158), с. 17-18.

19. Иевенко Л. А., Кожухарь А. 10., Устинов В. М. Высокочастотные колебания решеток цилиндрических доменов// ФТТ. - 1981. - Т.23, № 6. -С.1872-1874.

20. Кожухарь А. 10., Фурса Е. Я., Устинов В. М. Спектроскопия ферромагнитного резонанса пленок// Электронная техника. Сер. 6. Материалы. - 1982. - Вып.З. - С.19-25.

21. A.c. 993331 СССР. Многослойная магнитная пленка / Кожухарь А. Ю., Устинов В. М. - 1982.

22. Ходосов Е. Ф., Шкарь В. Ф., Кожухарь А. Ю., Змеева Л. И. Ферромагнитный резонанс ЭПФГ с доменной структурой // Электронная техника. Сер. 6. Материалы, 1982, в. 7(168), с.17-19.

23. Динамические свойства монокристаллических феррит-гранатовых пленок / Кожухарь А. 10., Устинов В. М., Зайончковский В. С. и др. ФТТ. -

1982. -Т.24, №3. - С.914-916.

24. Магнитная анизотропия имплантированных слоев феррит-гранатовых пленок / Кожухарь А. 10., Шагаев В. В. Устинов В. М. и др.

- 46 -

Электронная техника. Сер.б. Материалы. -1982. -Вып.З. - С.25-27.

25. A.c. 1047286 СССР. Способ контроля физических параметров тонких пленок / Кожухарь А. Ю., Линев В. Н., Сорока В. И., Фурса Е. Я. -1983.

26. Кожухарь А. Ю. Спектроскопия спин-волнового резонанса эпитаксиальных феррит-гранатовых пленок // Электронная техника. Сер.б. Материалы. -1983. Вып. 4. -С.21-25.

27. Кожухарь А. 10., Полонсйчик И. И. Тонкая структура магнитных спектров эпитаксиальных феррит- гранатовых пленок // ЖТФ - 1983. - Т. 53, №9.-С. 1850-1852.

28. A.c. 1040946 СССР. Двухслойная магнитная пленка для запоминающего устройства / Кожухарь А. Ю., Устинов В. М., Васильчиков А. С.-1983.

29. Вклад переходного слоя в коэрцитивность эпитаксиальных феррит-гранатовых пленок / Власов В. Н., Васильчиков А. С., Кожухарь А. 10., Устинов В. М. // ЖТФ. - 1983. - Т. 53. - С. 1376-1378.

30. A.c. 1061615 СССР. Магнитооптическое запоминающее устройство // Ануфриев А. Н., Кожухарь А. ГО., Летюк Л. М., 1983 г.

31. A.c. 1107694 СССР. Магнитооптический транспорант// Ануфриев А. Н., Кожухарь А. Ю., 1984 г.

32. Кожухарь А. 10. Симметрия обменного взаимодействия в кристаллических магнитных пленках // ДАН СССР. -1984. -Т.275. - С.71-74.

33. Кожухарь А. Ю. Радиоспектроскопия эпитаксиальных феррит-гранатовых пленок // Электронная техника. Сер.б. Материалы. - 1984. -Вып.14. -С. 47-51.

34. A.c. 1065750 СССР. Способ исследования и неразрушающего контроля магнитных пленок / Кожухарь А. Ю., Линев В. I-I., Фурса Е. Я., Шагаев В. В. Опубл. 1984, Бюл. №1.

35. Усовершенствованные радиоспектроскопичсские методы и аппаратура контроля параметров магнитных пленок / Бондарь С. А., Бусол Ф. И., Кожухарь А. Ю. и др. // Электронная промышленность. - 1984. - Вып. 5(133). -С. 67-70.

36. Иевенко Л. А., Кожухарь А. Ю. Влияние кубической анизотропии на высокочастотные колебания решеток цилиндрических доменов // ЖТФ. -1984. - Т.54, №8. - С.67-70.

37. A.c. 1139248 СССР. Способ исследования и аттестации параметров ионно-имплантированных слоев магнитных пленок/ Иевенко JI. А., Кожухарь А. К)., Полонейчик И. И. и др. -1985.

38. Влияние ионной имплантации на динамическое и квазистатическое переключение ячеек магнитооптического транспаранта / Ануфриев А. Н., Бондарь С. А., Кожухарь А. Ю. и др. // ЖТФ. - 1985. - № 5. - С. 945-948.

39. Ануфриев А. Н., Бондарь С. А., Кожухарь А. Ю., и др. Исследование методом ВСФ влияния температуры на динамику перемагничивания ячеек МО устройств. // ЖТФ, 1986, т. 56, в.З., с. 621-623.

- 47 -

40. A.c. 1243888 СССР. Способ определения параметров затухания спин-волновых возбуждений в магнитных пленках / Ануфриев А. Н., Кожухарь А. Ю., Летсок Л. М., Петровичев А. С. - Опубл.1986, Бюл. № 25.

41. A.c. 1412530 СССР. Способ определения толщины полупроводниковых слоев и концентрации свободных носителей заряда. / Кожухарь А. Ю., Кудряшкин И. Г. /, 1986.

• 42. A.c. 1405284 СССР Радиоспектрометр магнитного резонанса / Гончар А. В., Кожухарь А. Ю. - 1988.

43. Зотов Н. И., Кожухарь А. Ю., Полонейчик И. И. Частотная зависимость параметров потерь в магнитных пленках железо-иттриевого граната// Электронная техника. Сер.6. Материалы. -1986. -Вып.1 - С. 25-29.

44. A.c. 1294167. СССР. Магнитооптическая запоминающая ячейка / Ануфриев А. Н., Кожухарь А. Ю., Л елок Л. М. - 1986.

45. A.c. СССР. 1396753 Способ измерения физических параметров тонких слоев I Кожухарь А. Ю., Кудряшкин И. Г. -1987.

46. Особенности динамики перемагничивания аксиально-симметричных локальных областей двухслойных пленок / Ануфриев А. Н., Кожухарь А. Ю., Кудряшкин И. Г., Летюк Л. М. и др. // Электронная техника. Сер.6. Материалы. - 1987. - Вып.1. - С.24-27.

47. Кожухарь А. Ю., Кудряшкин И. Г., Летюк Л. М. Взаимодействие магнитостатических волн с носителями заряда в тонкопленочной структуре феррит-полупроводник // ЖТФ. -1987. -Т. 57, № 3. -С.609-612.

48. Спин-волновая структура ионно-имплантированных слоев зпитаксиальпых феррит-грапатовых пленок / Зотов Н. И., Кожухарь А. Ю., Костишин В. Г., Миляев 10. К. // Электронная техника. Сер.6. Материалы. -1988.-Вып. 1.-С. 46-48.

49. A.c. 1405485 СССР. Способ измерения физических параметров магнитных материалов / Гончар А. В., Кожухарь А. 10. -1988.

50. Кожухарь А. Ю. Радиоспектроскопия эпитаксиальных феррит-гранатовых пленок. 1. Методы исследования // Электронная техника. Сер.6. Материалы.-1988. -Вып. 5. -С.3-12.

51. Кожухарь А. 10. Радиоспектроскопия эпитаксиальных феррит-гранатовых пленок. 2. Связанные состояния спиновых систем // Электронная техника. Сер. 6. Материалы.-1988. -Вып. 6. -С.З -10.

52. Кожухарь А. Ю. Радиоспектроскопия эпитаксиальных феррит-гранатовых пленок. 3. Возбуждения связанных состояний спиповых систем // Электронная техника. Сер.6. Материалы.-1988. -Вып.8. -С.3-10.

53. Зотов Н. И., Кожухарь А. Ю., Полонейчик И. И. Температурная зависимость параметров спектров спиновых пленок ЖИГ // Электронная техника. Сер.6. Материалы.-1988. -Вып. 2. -С. 69-71.

54. Кожухарь А. 10. Мапштоупругие взаимодействия в многослойных феррит-гранатовых пленках. -М., 1988. Деп. В ЦНИИ «Электроника», Р-4823.

55. A.c. 1602300 СССР. Способ изготовления сверхпроводящих слоистых структур / Кожухарь А. Ю., Дерягин А. В., Терехов А. Н. 1988 г.

- 48 -

56. Кожухарь А. Ю., Костишин В. Г., Летюк Л. М. и др. Дисперсия спиновых волн в слоистых структурах. Доклады АН СССР, 1990, т. 312, в. 1, с. 93-96.

57. A.c. 1618231 СССР. Слоистая структура / Кожухарь А. Ю./, 1990 г.

58. Kozhukhar A. Yu., Moskvin S. V. The Graund Quantum- biology of magnet- laser therapy (О квантово-биологичсских основах магнитолазерной терапии ). The 1-st International Congress "Laser and Health", Limassol, 1997, p.70-71.

59. Кожухарь А. Ю. Биомагнитные ритмы и проблема биологического возраста лиц летного состава // В сборнике трудов 1 - Поволжской конференции «Лазеры в медицине и экологии», Самара, 1998, с. 122.

60. Кожухарь А. ГО., Динамические свойства системы эритроцитов крови при магнитолазерной биостимуляции // В сборнике трудов Международной конференции «Экология - медицина», Казань, 2000 , стр. 141.

61. Кожухарь А. Ю. Радиоспектроскопия ЭФГП. Динамические связанные состояния // Калуга, «Типограф» - «Экология- инструменты», 2002, 59 с.

62. Кожухарь А. Ю. Нелинейные резонансные возбуждения в ЭПФГ и слоистых системах Ф-Д-ПП. // Труды Международной конференции «Физика нелинейных процессов», Астрахань, 2002, с. 89-90.

63. Богданов Д. П., Буйлин В. А., Кожухарь А. Ю. и др. Сочетанное действие импульсного инфракрасного лазера и импульсного магнитного поля. Труды Международной конференции «Неионизирующие излучения в биологии и медицине», Калуга, 2003, с. 150-151.

64. Кожухарь А. Ю. Магнитные многослойные пленки и композиты для систем обработки информации в КВЧ - диапазоне // Труды Международной конференции «Перспективные технологии в средствах передачи информации», Владимир, 2003, с. 186-187.

65. Кожухарь А. Ю., Летюк Л. М. Слоистые системы феррит-диэлекгрте- высокотемпературный сверхпроводник // Перспективные материалы, 2004, в. 3, с. 17—24.

66. Кожухарь А. Ю. Многочастотный резонанс эпитаксиапьных пленок ферритов-гранатов / Перспективные материалы, 2004, в. 5, с. 28-34.

67. Кожухарь А. Ю., Летюк Л. М. Многослойные магнитные пленки и слоистые системы для систем обработки информации / Известия вузов. Материалы электрон, техники. 2004, № 3, с. 36-43.

68. Патент- на изобретение РФ № 2240157. Импульсная магнитная система. Кожухарь А. А., Кожухарь А. Ю, Летюк Л. М., 2004.

69. Патент на изобретение РФ № 22400155. Магнитная система. Кожухарь А. А., Кожухарь А. Ю., Москвин С. В., 2004.

70. Кожухарь А. Ю. Использование слоистых систем для исследования динамики структурированных эритроцитов и энерго-информационного обмена в кровотоке // Труды международного Российско-Японского семинара

- 49 -

«Оборудование и технологии производства компонентов твердотельной электроники и наноматериалов» // МИСиС- ULVAC Inc., М., 2005, с. 489-491.

Список сокращений

ЭФГС - эпитаксиальные феррит- гранатовые системы ФМР - ферромагнитный резонанс MP - магнитный резонанс

СВР - спин- волновой резонанс, МСВ - магнитостатические волны СВ - спиновые волны, АСВ - аксиально- симметричные волны СВЧ - сверхвысокие частоты

ВЧ - высокие частоты, КВЧ - крайне высокие частоты

ЭС - электронные состояния, ИИ - ионная имплантация

СС - связанные состояния, МСС - магнитные связанные состояния

ММС - монокристаллические магнитно упорядоченные слои

ЭФГП-эпитаксиальные феррит- гранатовые пленки

ЖИГ - железо-иттриевый гранат, Ф - феррит

ГТГ - галлий- гадоллиниевый гранат (подложка для эпитаксиальных пленок)

ДГ - доменные границы, Д ЦС - динамическая доменная структура

ЦМД - цилиндрические магнитные домены

ВБЛ - вертикальные блоховские линии

ПП - полупроводник, МТМ - магнитотвердые материалы

ВТСП - высокотемпературный сверхпроводник

Д - диэлектрики

МСП - магнитный слой порошка АСМ - аксиально- симметричные моды

Издательская лицензия ЛР № 065802 от 09.04.98. Подписано в печать22.06.2005. Усл. печ. л. 1,625 Тираж 100 экз. Заказ 220.

Отпечатано в типографии ООО «Мультипринт» 121352, г. Москва, ул. Давыдковская, д. 10, корп. 6. Тел.: 230-44-17 доб.: 26; 518-76-24

flJ n¿f

РНБ Русский фонд

2007-4 8631

Введение. . . . $

Глава 1 . Исследование резонансных методов измерения динамических параметров магнитных слоев ЭФГС. Пути их разработки и применении. . . . . . . . ^

1.1. СВЧ методы локализации возбуждений в пленках ЭФГС в широком интервале температур . . . . . 2-1 1. 2. Многочастотные методы магнитного резонанса пленок ЭФГС и слоистых структур.

1.3. Приближение низших мод спин-волнового резонанса многослойных пленок ФГ

1. 4. Пространственная локализация резонанса протяженных пленок ЭФГС (диаметром 76 и 102 мм) . . . И

1.5. Радиочастотные методы исследования «мягкой моды» МР . . . 1. 6. Определение параметров доменных структур пленок ЭФГС

1.7. Тонкая структура магнитных спектров пленок ЭФГС . . . . (Я

1.8. Приповерхностные методы магнитного резонанса

1.9. Методы пространственной локализации магнитных возбуждений в слоистых системах.

1. 10. Анализ полученных результатов

Глава 2 . Основное состояние и динамические процессы магнитоактивных ионов (Fe3+ - Re3+ - Fe3+)

2. 1. Основное состояние магнитоактивных ионов Re в кристаллических полях ферритов-гранатов.

2. 2. Система (YLa)3 (Fex Ga5.x) Oi2 ( 4f° - 3d5). Спин-спиновые релаксационные процессы в ЭФГС и проблема минимизации потерь

2. 3. Температурная зависимость спин-спиновых релаксационных процессов в ЭФГ - слоях.

2. 4. Частотная зависимость параметров потерь в магнитных слоях . . 112. 2. 5. Система (У8ш)3 (Бе Оа)5 О12 (4^ - Зё5). Механизмы формирования ширины линий в системе Бт3*- Ре3+ в слоях ФГ . ^ 2.6. Система (УЕиТшСа)3 (РеОе)5 0)2. . . . Ш

2. 7. Вклад спин-орбитального взаимодействия в релаксационные процессы и параметры слоев ФГ: у, а, На. . . . . . 430 2.8. Анализ полученных результатов . . . . •

Глава 3 . Анизотропия спектров спин-волнового резонанса в ионно-имплантированных слоях и многослойных пленках.

3.1. 1. Спин-волновые возбуждения в слоистых системах . . . ^

3. 1.2. Основные типы слоистых структур и слоистых систем . м 3. 1.3. Механизмы взаимодействия слоев . . щ 3. 2. Структура границ раздела слоев ЭФГС . . . . . ¿49 3.3. Понижение симметрии спин-спинового взаимодействия в упруго-деформированных слоях ФГ . . ^ л I ^ |

3. 4. Влияние спин-орбитального взаимодействия Яе -Ре на спин-волновые возбуждения в слоях ЭФГС.

3.5. Анизотропия спин-волновых возбуждений в двухслойных пленках

ЭФГС.

3. 6. Спин-волновой резонанс ионно-имплантированных пленок ЭФГС. Слоистая структура переходного слоя.

3. 7. Построение моделей профилей параметров ИИ слоев . . Ш

3. 8. Возбуждение связанных магнитно упругих колебаний спиновых волн в многослойных пленках ЭФГС.

3. 9. Сравнительный анализ полученных результатов . . . 20£>

- з

Глава 4. Связанные колебания спиновых волн, доменных границ, доменов и неоднородностей доменных границ в слоях ЭФГС . ■. 4. 1. Уравнение движения матрицы плотности и связанные состояния в электронных системах слоистых систем.

4. 2. Анализ параметров поверхностного закрепления спинов . 4. 3. Взаимодействие обменных и дипольных колебаний в магнитном резонансе.

4. 4. Возбуждение связанных колебаний спиновых волн, доменов и доменных границ в слоях ЭФГС . . • . •

4. 5. Связанные колебания доменов, доменных границ и неоднородностей доменных границ в слоях ЭФГС. . '

4. 5. 1. Динамическая устойчивость параметров плотных решеток НМД . 4. 6. Магнитоакустический резонанс решетки НМД . 4. 7. Динамические свойства связанных колебаний ДГ и СВ в слоях ФГ . 4. 8. Сравнительный анализ полученных результатов

Глава 5 . Динамика электронных состояний в многослойных структурах и в слоистых системах феррит(Ф) - диэлектрик(Д) , Ф-Д-слой порошка магнитотвердого материала, Ф-Д- полупроводник, Ф-Д-высокотемпературный сверхпроводник. . . 5. 1. Формирование связанных состояний в многослойных доменосодержащих слоях ЭФГС.

5. 2. Процессы динамического перемагничивания многослойных ячеистых структур в пленках ЭФГС.

5.3. Размерные эффекты связанных состояний ACM МСВ в слоистой системе Ф-Д- слой порюшка МТМ.

5. 3. 1. Магнитно-дипольная модель МСС в системе Ф-Д-СМТМ . . 305 5. 4. Связанные состояния АСМ МСВ и плазменных колебаний в слоистых системах Ф-Д-ПП

5.5. Возбуждение АСВ в слоистых системах Ф-Д-слой порошка ВТСП . 3(

5.6. Динамика электронных состояний в слоистых системах Ф-Д-ВТСП . .3/7 5. 7. Анализ результатов по слоистым системам

В области физики материалов магнитной микроэлектроники широкое распространение получили монокристаллические феррит-гранатовые пленки, получаемые методами жидкофазной эпитаксии - эпитаксиальные пленки ферритов-гранатов (ЭПФГ). Основным стимулом стали успехи в разработке запоминающих устройств на основе цилиндрических магнитных доменов (ЦМД), магнитооптических устройств (МУ) отображения и обработки информации и спин-волновой электроники в области сверхвысоких (СВЧ) и крайне высоких (КВЧ) частот. Дальнейшее развитие применения упомянутых устройств требует исследований предельных параметров ЭПФГ по операционным диаметрам ЦМД (0,3-3 мкм), быстродействию переключения ячеистых структур ( 10"6"9 с), их магнитооптической добротности и наконец высокому совершенству среды для распространения спиновых волн на относительные расстояния, порядка 10-100 мм. В последнем случае важными являются и минимизация параметров магнитных потерь (характеризующими минимум ширины линии поглощения магнитного резонанса АН = 10-100 А/м на рабочих частотах линий задержки 3- 300 ГГц) и требуемыми значениями параметров намагниченности слоев ЭПФГ - М = 0,02-0,2 Тл.

Было установлено, что многие динамические характеристики доменных структур и ячеистых структур с характерными размерами 3-30 мкм существенно улучшаются в многослойных пленках, полученных методом ионной имплантации первоначально однородных приповерхностных эпитаксиальных слоев ЭПФГ. Имеются в виду эффекты подавления «жестких» ЦМД за счет минимизации числа неоднородностей в доменных границах, также способствующие уменьшению времени переключения квадратных ячеистых структур. Эти факты, также как и многие другие (О которых будет идти речь ниже) свидетельствовали о необходимости систематического исследования многослойных пленок ФГ систем. Для этого необходимо было создавать и развивать методы получения многослойных пленок ФГ систем с заданными свойствами и создавать новые методы исследования их основных параметров и динамических характеристик. Среди различных методов исследования: магнитооптических, магниторезонансных и их многих комбинаций для многослойных пленок наиболее перспективными являются методы магнитного резонанса.

АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ МАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА МНОГОСЛОЙНЫХ ПЛЕНОК.

Основной вклад в понимание динамических свойств магнитоупорядоченных кристаллов (МК) внесла теория 1935 г. магнитной восприимчивости доменных структур МК Ландау Л. Д. и Лифшица Е. М./ 1 /.

Интенсивное развитие магнитного резонанса конденсированных сред началось с открытия в 1944 г. Завойским Е. К. / 2 / явления электронного парамагнитного резонанса (ЭПР). Изучены магнитноупорядоченные материалы, парамагнитные, при температурах выше температуры магнитного упорядочения Т с, полупроводниковые материалы с локализованными неспаренными электронами . ЭПР привел к установлению природы динамики взаимодействия неспаренных электронов переходных элементов 3 с1" и 4 £" и др. с лигандным окружением в кристалле.

Располагая множеством степеней свободы магнитные моменты в МК при наличии постоянного Но и переменного высокочастотных полей Ь] участвуют в связанных колебаниях, изученных в работе Горелика Г. С. 1959 г. / 3 /, где введено понятие о парциальных колебаниях части, входящей в сложную динамическую систему.

Радиоспектроскопия / 4, 5 / объединяет большой круг процессов взаимодействия между электромагнитным полем и веществом, как в виде отдельных изолированных атомов и молекул, так и существующих в форме конденсированных фаз - жидкостей и кристаллов. Избирательное (резонансное) поглощение высокочастотной мощности магнитоупорядоченных твердых тел связано с системой поляризуемых внешним намагничивающим полем коллективизируемых энергетических уровней электронов и ядер.

Вопросам радиоспектроскопии магнитоупорядоченных тел / 4 / посвящены ряд сборников зарубежных и отечественных авторов, например под редакцией Вонсовского C.B. 1951 г. / 5 /. Однако проблемам связанных состояний спиновых систем не уделено должного внимания и эти вопросы являются малоисследованными. Впервые вопрос о СВЧ колебаниях намагниченности в сложной системе рассмотрен Лаксом Б. и Баттоном К. / 6 / в 1962 г. и Гуревичем А. Г. / 7 / в 1973 г., где авторами был получен ряд фундаментальных результатов, в том числе по влиянию доменной структуры на ферромагнитный резонанс.

Практическое применение совершенных металлических пленок / 4, 5 / и особенно магнитодиэлектрических монокристаллических пленок ферритов гранатов (ФГ) с цилиндрическими доменами (ЦМД), описанных в работе 1975 г. Бобека А. Н. и соав. / 8 / стимулировали интерес исследователей к динамическим свойствам доменных структур. Теоретическим основам динамики ЦМД и доменных структур посвящена работа Барьяхтара В. Г. и Горобца Ю. И. / 9 / в 1988 г. В книге Лисовского Ф. В. 1979 г. / 10 / обобщены научные и технические результаты развития представлений о динамических свойствах доменных структур и неоднородностей доменных границ ЦМД. В книге Балбашева А. М. и Червоненкиса А. Я. / 11/ 1979 г. изложены принципы выбора магнитных материалов для магнитооптических устройств микроэлектроники. Перечисленные работы, наряду с книгой Малоземова А. и Слонзуски Дж. 1979 г. /12 /, существенно расширили представления о динамике магнитных возбуждений в доменных границах МУ пленок, в том числе и в области СВЧ 1-4 ГГц.

Представление о многослойных пленках и слоистых структурах сформировалось с появлением технологии ионной имплантации ЭПФГ. В обзоре Герарда П. 1984 г. /13 / обобщены результаты исследований в этой области.

Спин-волновая электродинамика, введенная для объемных магнетиков в известной работе Ахиезера А. И., Барьяхтара В. Г. и Пелетминского С. В. 1967 г. / 14 /, в дальнейшем развита применительно к слоистым системам на основе ЭПФГ с малыми магнитными потерями в книге Зависляка И. В. и соав. /15/1981г. ив работе Калиникоса Б. А. / 16 / 1986 г.

Вопросам нелинейной квазирелятивистской динамики доменных границ и спиновых волн в тонких пластинах слабых ферромагнетиков посвящен обзор Барьяхтара В. Г. и соавт. / 17 / 1985 г., в котором исследования возбуждения доменных границ в области скоростей, равных и близких к фазовой скорости ^ спиновых волн. В работе Акулина В. М. и Карлова В. В. 1987 г. / 18 / рассмотрены резонансные взаимодействия сложных электронных систем, обладающие связанными состояниями /19 /.

В перечисленных работах / 1-20 / даны в целом теоретические основы динамики магнитоупорядоченных электронных систем. Это стимулировало экспериментальные исследования автора, изложенные ниже.

ВЫБОР ОБЪЕКТОВ МАГНИТОУПОРЯДОЧЕННЫХ СЛОИСТЫХ СРЕД

Диапазон температур магнитного упорядочения электронной спиновой системы магнитных диэлектриков весьма широк : от 0,05 - 0,20 К для органических радикалов / 20 /, фторосиликата меди /21 / х, до 550 - 860 К для ферритов-гранатов и шпинелей / 22 /.

Важная научная и прикладная задача установления температурно-зависимых механизмов формирования СВЧ потерь в магнитных диэлектриках . Известен механизм обменного сужения ширины линий АН магнитного резонанса / 5 / : АН -А"1, где А - обменная постоянная. Известна конкуренция механизмов спин-спинового и спин-орбитального взаимодействий, соответственно суживающих и уширяющих линии поглощения МР в различных температурных диапазонах. Для ферритов-гранатов ширины линий имеют рекордно минимальные значения 20 - 30 А/м ( на частоте 10 ГГц), а для шпинелей А Н = 1-2 кА/м, что существенно выше, чем ожидается из оценок, даваемых значениями основных параметров кристаллов А и намагниченности М. Кроме этого, в диапазоне температур 200 - 400 К , важном для практических применений, необходимо иметь стабильные параметры ширины линий, намагниченности насыщения М, магнитной анизотропи Наидр.

Исходя из работ / 23 - 26 / симметрия и размерность связанных состояний спиновых систем обусловлена / 26 / симметрией кристалла, имеет широкий диапазон параметров, включающий число спиновых моментов, их пространственную ориентацию , магнитную размерность , важные для получения сверхтонких слоистых структур с толщиной слоев 10-50 нм.

Влияние орбитального упорядочения / 26 / магнитоактивных ионов в магнитных диэлектриках / 23, 25 / исследовано в широком диапазоне температур 1,6- 550 К для различных монокристаллов, содержащих магнитные ионы с вырожденными орбитальными моментами Fe , Тш , Ей 3+, Yb 3+, Sm3+ и др. Установлен примесный механизм спин-орбитального вклада в спиновое движение магнитных моментов и это приводит к пропорциональному отклонения гиромагнитного отношения от чисто спинового значения количеству примеси указанных выше элементов группы редких земель.

Представляет интерес исследование слоистых систем феррит-полупроводник / 27 / для усиления спиновых волн носителями заряда полупроводника. Системы феррит-парамагнетик интересны для приборов когерентного излучения на спиновых волнах / 28, 29 /. Исследования слоистых систем востребованы. Об этом свидетельствуют грандиозные успехи применения полупроводниковых гетероструктур в электронике и информационных технологиях. Для слоистых систем феррит-полупроводник важными являются вопросы влияния типов носителей зарядов: электронов, ♦ или «дырок» в полупроводниках на параметры резонансной передачи энергии от полупроводника к спиновым волнам в слоях ФГ и каналирования спиновых волн внутри слоев и между слоями в слоистых системах.

Следует отметить относительно высокую сложность экспериментального оборудования для исследования слоистых сред. При этом очень часто возникает необходимость создания новых датчиков магнитного резонанса, новых магнитных систем с однородным распределением магнитной индукции в протяженной ( диаметром до 10-100 мм ) слоистой среде и новых малогабаритных когерентных генераторов сверхвысоких и крайне высоких частот (КВЧ) диапазонов 3-30 ГГц и 30-300 ГГц, соответственно. Причем такие датчики, магнитные системы и генераторы, как правило, представляют самостоятельный интерес, являются новыми техническими решениями, требуют патентной защиты, так как являются востребованными объектами интеллектуальной собственности. Однако, наиболее интересное их применение возможно в области когерентной магнитолазерной диагностики, биостимуляции и клинической терапии, измерительных системах различного назначения: материалов электронной техники, биодиагностики , для медицины и экологии.

В области медицины известны системы биологически активных точек (БАТ), расположенных в области кожного покрова ушных раковин, пальцев рук и ног системы биологически активных областей ( БАО ), например областей Захарьина-Геда, выхода кровеносных сосудов и нервных рецепторов от всех внутренних органов на поверхность в районе кожного покрова грудной клетки и в область позвоночника. Так вот, для эффективной терапии посредством активации кровотока БАТ и БАО необходимы не только методы иглотерапии, но и бесконтактные воздействия расходящегося лазерного луча, или расходящегося КВЧ луча во внешнем однородным, в слоистой системе кожного покрова БАТ и БАО постоянном, или импульсном магнитном поле, соизмеримые с импульсами ритмов кровотока структурированных эритроцитов ( Чижевский А. Л., 1951г.) , играющих важнейшую роль в физиологии организма человека. Так как организм целостная система, то и воздействия активации БАТ и БАО во многом должны быть избыточными для введения в действие многих механизмов регуляции обмена веществ, благоприятно воздействующих на патологический процесс в сторону выздоровления организма в целом. Такие процессы получили наименование сочетанных и этой области приоритет за учеными России : Захарьина И. А, Чижевского А. Л., Полонского А. К.,

Козлова В. И., Буйлина В. А. и др.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Традиционные исследования динамических свойств и резонансных возбуждений в магнитных диэлектриках типа эпитаксиальных феррит-гранатовых пленок (ЭФГП), включая методы магнитного резонанса (МР) и спин-волнового резонанса (СВР), предполагают выделение изолированных процессов возбуждений магнитных состояний в магнитно упорядоченном слое и построение однозначных физических моделей. Однако, все процессы, в которых участвуют магнитные моменты в слоистых структурах, взаимосвязаны и зависят от многих параметров электронных состояний. Для получения более общих закономерностей возбуждения, распространения и затухания спиновых волн необходимо полное исследование динамических свойств электронных процессов в слоистых системах.

Электронные состояния в монокристаллических магнитно упорядоченных слоях определяют ряд уникальных магнитных свойств: малозатухающие спиновые волны, магнитно-оптические и магнитно-акустические возбуждения, подвижные периодические доменные структуры (ДС) и др. Эти свойства обусловлены высоким совершенством * кристаллической структуры эпитаксиальных феррит-гранатовых пленок

ЭФГП), содержащих минимальное количество точечных дефектов (0,1-1 на см ) и возможностью замещений в кристаллических подрешетках феррита— граната (У-Яе^^е-Са^О^ одновременно: иттрия — ионами редких земель и ионов железа — ионами ва, или Са—ве в обеих подрешетках гранатовой кристаллической структуры.

Актуальность проблемы

Практическая потребность в приборах для информационных технологий в частности магнитоэлектроники (линий задержки, магнитно-электрических преобразователей и Запоминающих устройств на основе цилиндрических магнитных доменов (ЦМД)) стимулировала многочисленные исследования магнитно упорядоченных тонких слоев с высокими динамическими параметрами и минимальными электромагнитными потерями, обусловленные минимизацией примесей и точечных дефектов с некомпенсированными зарядами.

Магнитный резонанс (МР), как явление избирательного поглощения информационно-несущих периодических колебаний в диапазоне высоких частот (ВЧ) 3—300 МГц, сверх - высоких частот (СВЧ) 0,3—30 ГГц и крайне высоких частот (КВЧ) 30-40 ГГц в однородных магнитных полях 0—1.4 • 106 А/м на период постановки цели работы, изучен не достаточно для ЭФГП, и прежде всего для слоев малой толщины (10—400 нм). Слоистые системы типа феррит - диэлектрик - полупроводник за счет расширения параметров интеграции и существования в тонких слоях квантовых размерных эффектов представляют интерес для создания качественно новой элементной базы магнитной и полупроводниковой наноэлектроники. ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

Основная цель работы заключалась в установлении особенностей динамики электронных состояний в слоистых системах на основе эпитаксиальных пленок ферритов-гранатов, развитию применения методов и явлений магнитного резонанса в материаловедении и физическом приборостроении. Определен поиск путей физического моделирования динамических свойств структурированных доменов и эритроцитов в электромагнитных полях.

Постановка настоящего исследования связана с необходимостью предсказуемой разработки и внедрением новых технологий газовой и жидкофазной эпитаксии, плазменного распыления порошков и современных методов исследования магнитных пленок, полупроводниковых, слоистых наноразмерных гетероструктур с носителями зарядов различной природы, включая биологические. Такие разработки были предусмотрены и выполнялись в соответствии с планами по важнейшим программам физики магнитных полупроводников, материаловедению информационных технологий и биомедицине.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА :

1. Впервые обнаружены эффекты «мягкой моды» магнитного резонанса касательно намагниченных магнито -одноосных пленок ЭФГС, при снижении параметров электромагнитных потерь (ширины линии АН) при понижении частоты от 10000 до 10 МГц. Обнаружена динамическая доменная структура, возбуждаемая внешним электромагнитным полем в диапазоне частот 9-38 ГГц при касательном намагничивании многослойной пленки и проявляющаяся в половинных магнитных полях в условиях действия запрещенных переходов для уровней магнитного резонанса.

2. Исследования методами многочастотного магнитного резонанса 9— 38 ГГц многослойных пленок и слоистых ионно-имплантированных структур позволили впервые спектроскопически точно установить значительное отклонение гиромагнитного отношения от спиновых значений 224 км/сА до 152—170 км/сА в эпитаксиальных слоях ферритов-гранатов, содержащих ионы Еи3+, УЬ3+, Тш3+.

3. Предложен и впервые физически обоснован метод приближения низших мод СВР для определения параметров многослойных феррит-гранатовых пленок , повысивший разрешающую способность метода и открывающий возможности исследования природы и разделения вкладов от различных механизмов электромагнитных потерь в пленках , предназначенных для спин- волновой электроники. Метод позволил впервые выделить спектры спин- волнового резонанса, от магнитостатических колебаний и от магнитного резонанса доменной структуры в многослойных пленках и определить параметры субмикронных слоев в ионно-имплантированных структурах.

4. На основе многочастотной (8—38 ГГц) спектроскопии ФМР и СВР в широком диапазоне температур (100—400 К) впервые определена и исследована анизотропия спектров объемных спиновых волн, свидетельствующая о понижение симметрии спин-спиновых взаимодействий в монокристаллических слоях ферримагнитного диэлектрика, обусловленная упругой деформацией в слоистой структуре пленка- подложка.

5. Теоретически и экспериментально исследованы границы раздела слоев ферритов-гранатов и ионно-имплантированных структур, исходя из решения магнитостатического уравнения А. Тилля (1970 г.) методом последовательных приближений: для границы раздела слой ФГ-подложка оценки составили 150 нм. Для ионно-имплантированных слоев границы раздела имеют ступенчатую структуру с параметрами границы раздела порядка 10 нм, что установлено методом стравливания с разрешением порядка 3 нм.

6. Впервые обнаружены и исследованы во внешних постоянном и переменных магнитных полях в диапазоне частот 2-38000 МГц возбуждения устойчивых связанных состояний спиновых волн, колебаний доменных границ, доменов, упругих колебаний в ЭФГП. Общее число обнаруженных связанных состояний составляет десять, предсказаны еще одиннадцать. Обнаружена и определена «тонкая структура» магнитных спектров доменной структуры в многослойных пленках ЭФГС.

7. Впервые обнаружен и исследован новый класс магнитных связанных состояний Uy с параметрами по восприимчивости, энергии и времени релаксации, пропорциональными подвижности доменных границ, спин-волновых и электронных возбуждений, типа Uwn, Udn, Usw и Uki- Четыре типа связанных состояний, наблюдаемых в магнитных полях, имеют явно выраженную динамическую природу.

8. Впервые установлена динамическая структуризация магнитного резонанса ионно-имплактированных слоев толщиной 30 - 70 нм ферритов-гранатов, имеющих пониженную на 40 - 80 К температуру Неля слоев за счет их неоднородной деформации легирующими ионами Н2+, Ие2+ . При этом обнаруживается существенная анизотропия спектров объемных спиновых волн , достигающая для параметров расщеплений в магнитных полях 2-2,5 раза, в то время как снижение температуры Кюри- Нееля составляет только 8-14%.

9. Исследовано множество с Ь = 25—225 магнитостатических аксиально-симметричных волн (АСВ) СВР правильных тонких дисков (мез) в диапазоне частот 6—35 ГГц и на их основе впервые разработан метод исследования слоистых систем различного типа, базовым в которых стал слой феррита с малыми потерями, при локализации резонансных магнитных полей в слоистой системе диаметром 0,5—4 мм. На примере дисперсии совместного возбуждения АСВ и объемных спиновых волн в двух и четырехслойных пленках, толщиной 0,6- 2,3 мкм, впервые установлена приповерхностная локализация магнитостатических колебаний : вблизи границы раздела слоев, внешних от подложки достигающая по толщине 16%, по локализации энергии около 70 % .

10. Впервые определена дисперсия расщеплений Дць+2 спин-волновых возбуждений аксиально - симметричного типа в слоистых системах (на примере восьми типов полупроводниковых пленок) типа феррит (Ф)— диэлектрик (Д)—р-полупроводник (ПП) через резонансные связанные состояния магнонов и плазмонов п - и р-типов, причем вклады в расщепление Дц ь+2 от носителей разного знака - противоположны.

11. Впервые установлен характер дисперсии спин-волновых возбуждений в слоистых системах Ф—диэлектрик — высокотемпературный сверхпроводник (ВТСГТ) посредством образования новой ветви связанных состояний динамического характера ипт — магнон-ротонного типа. В высокотемпературном сверхпроводнике установлено, что носители тока характеризуются проводимостью «дырочного» типа.

12. Впервые предложена и обоснована физическая модель динамики структурированных эритроцитов в кровотоке капилляров, с использованием идентичных динамических свойств структурированных решеток цилиндрических доменов в многослойных пленках, установленных в широком диапазоне температур 78 - 450 К для различных составов ферритов-гранатов.

НАУЧНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ:

4, Расширение информационно емкого диапазона частот (от 2 до 38000 МГц) магнитного резонанса многослойных пленок при сопоставимом анализе резонансных возбуждений в них, позволило установить новые явления в физике полупроводников и магнитных диэлектриков:

- дисперсии расщеплений Ацк(Т) в спектрах магнитного резонанса ионно-легированных слоев Н2+ в ионно- имплантированных структурах и в многослойных эпитаксиальных пленках ферритов-гранатов;

- «мягкой моды» магнитного резонанса в области ориентационных переходов ^ доменной структуры в пленках ЭФГС;

- тонкой структуры магнитного резонанса доменной структуры в многослойных пленках;

- динамической доменной структуры в многослойных пленках ЭФГС.

2. Введение и физическое обоснование метода приближения низших мод магнитного резонанса позволило выявить, установить и разрешить множественные возбуждения объемных спиновых волн, приповерхностных магнитостатических волн, активационных колебаний доменных структур, которые возможны в условиях разрешенных или запрещенных переходов в магнитном резонансе. Определены механизмы спин-спиновых взаимодействий и структурирования тонких слоев 10-50 нм в ионно-имплантированных эпитаксиальных феррит- гранатовых пленках. Выявлены динамические характеристики спектров магнитного резонанса связанных состояний различного типа в многослойных пленках при изменении параметров возбуждений: амплитуды постоянных и переменных магнитных полей, частоты переменных полей, внешней температуры.

3. Систематизация динамических характеристик магнитоактивных ионов Ре3+ - Ле3+ - Ре3+ в подрешетках а, с, д - типов феррита-граната позволила определить их влияние на подвижность спин- волновых и доменных возбуждений, на подвижность доменных границ в эпитаксиальных феррит- гранатовых пленках в широком диапазоне температур 78-550 К. Определен релаксационный спин-орбитальный механизм ограничения подвижности спин- волновых возбуждений и доменных границ примесной редкоземельной подсистемой в слоях феррит- гранатовых систем в исследуемом диапазоне температур . Установлены вклады электромагнитных потерь в КВЧ - диапазоне частот ( миллиметровые волны) для слоев железо-иттриевого граната, содержащих примеси и точечные дефекты с нескоменсированными зарядами, в том числе в границах раздела и в подложечном материале.

4. Систематизация связанных колебаний спиновых моментов в однородных слоях и многослойных пленках феррит- гранатовых систем в условиях однородного намагничивания и когерентного возбуждения в однородных магнитных полях ( спин- волновых, магнитостатических, доменных, доменно-граничных, неоднородностей доменных границ, оптических и акустических колебаний ( всего семи типов), позволила установить динамическую природу энергетических параметров расщеплений магнитных связанных состояний во внешних электромагнитных полях, в условиях магнитного резонанса, так, как они непосредственно зависят от подвижности спин- волновых возбуждений в слоях ферритов-гранатов и открыла возможности поиска связанных колебаний новых типов в слоистых структурах и слоистых системах.

5. Введение слоистых систем: феррит- диэлектрик - полупроводник, феррит - диэлектрик - слой порошка магнитотвердого материала, феррит-диэлектрик - слой высокотемпературного сверхпроводника и физическое обоснование динамики электронных состояний в них позволили определить количественные характеристики:

- для электромагнитного Н Эм > спин-орбитального Hso> магнитно-дипольного HAL взаимодействий в слоях в широком диапазоне температур 78—550 К;

- дисперсии параметров спектров АСМ мод спин- волновых возбуждений Al,l+2(g>), AHl(co), Al>l+2(1) в слоистых системах;

- дисперсии ширины линий АНт параметра затухания в зависимости от частоты АНт(о)), от температуры и от расстояния h\2 между слоями в слоистых системах: Ф—Д—МСП, Ф—Д—ПП, Ф—Д—ВТСП ;

- динамики новых типов связанных колебаний : магнон- плазмонных и магнон - ротонных.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ

1. Впервые в 1984 г. реализованы в опытном производстве эпитаксиальных феррит- гранатовых структур ( НПО «ЭЛМА» г. Зеленоград, завод «Аметист» г. Калуга) измерительно-вычислительные комплексы магнитного резонанса «Гранат-2А» на основе расширенной динамическими характеристиками системой параметров многослойных пленок.

2. Проведено физическое моделирование систем обработки информации с высокими динамическими характеристиками, применительно к биологическим системам структурированных эритроцитов в однородных магнитных полях. На этой основе разработаны магнитные системы и магнитные насадки типа КМ-2, ЗМ-50, ММ-50 , используемые в сочетанных методах магнитно- лазерной терапии ( НПЛЦ «Техника» г. Москва ) для медико-биологических применений.

3. Разработаны физические основы технологии опытных образцов миниатюрных импульсных когерентных излучателей миллиметрового диапазона длин волн на частотах 42 ГТц и 53 ГТц, используемые в Ш сочетании с импульсными магнитными полями, инфракрасными лазерами, высокочастотными микротоками. Аппараты «Альт-КВЧ» и «Креолка-КВЧ» используются в опытной клинической практике ( ЦЛМ «Волшебный луч», НИИ им Н. В. Склифосовского, г. Москва и в др. ).

ОБЪЕМ. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и приложений А - Г. Список литературы включает 229 наименований, основной текст изложен на 342 страницах, содержит 89 рисунков и 35 таблиц.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.

В диссертационной работе предложен и реализован новый подход к изучению динамики электронных состояний в слоистых структурах и слоистых системах на основе эпитаксиальных феррит- гранатовых пленок, состоящий в сочетании расширения информационно-емкого диапазона частот магнитного резонанса от2 до 38 ООО МГц, при сопоставимом анализе резонансных возбуждений в них на основе приближения низших мод спин-волнового резонанса. Создан комплекс методов экспериментального исследования магнитного резонанса слоистых систем феррит-диэлектрик-полупроводник в области температур 77-550 К. В единых условиях эксперимента, в широком диапазоне изменения резонансных условий получен объем новых данных о динамике электронных состояний в слоистых системах различных типов.

Использование нового подхода позволило расширить возможности экспериментальных методов и получить следующие основные результаты по динамике электронных состояний в магнитно упорядоченных слоях, многослойных структурах и слоистых системах:

1. Разработаны физические основы магнитного резонанса (МР) слоистых структур в широком информационно емком диапазоне частот (2.38 х 10 МГц), позволившие расширить число измеряемых динамических параметров магнитной среды и доменных структур эпитаксиальных пленок. Обоснованы новые методы исследования электронных структур полупроводниковых пленок различных типов, электронной структуры сверхпроводящих слоев, параметров порошковых материалов различных типов. Часть методов реализована в практическом автоматизированном технологическом контроле, часть в новых методах измерений и приборах.

Проведено физическое моделирования малогабаритных магнитных систем с однородными параметрами и когерентных импульсных излучателей

КВЧ для использования в автономных активных элементах магнитно-лазерной терапии и для КВЧ- биостимуляции.

2. Установлены физические основы применения приближения низших мод СВР для многослойных пленок и независимого и объективного анализа возбуждений МСВ АСМ и ОСВ СВР в каждом из слоев, причем ПНМ СВР экспериментально опробовано в широком диапазоне частот 7—12, 22—25, 35—38 ГГц, диапазоне температур 78—550 К. ПНМ СВР позволило, наряду с определением основных магнитных параметров слоев двух-четырехслойных пленок, идентифицировать приповерхностные МСВ АСМ Ь-множества с числами Ь = 1—15, и также определить численные характеристики приповерхностных слоев, состоявшие в том, что в толщине порядка 16 % от основного слоя возбуждается около 70 % энергии МСВ волны, для четырехслойной пленки с однородными слоями толщиной порядка 0,6—2 мкм.

3. Реализация многочастотного магнитного резонанса многослойных структур с различными составами редкоземельной подсистемы ЭФГС в широком диапазоне частот 2—38 1 03 МГц, при сопоставимом анализе магнитных возбуждений в них, выявили новые явления в динамике электронных состояний в магнитных диэлектриках:

- «мягкой моды» магнитного резонанса в магнитно- одноосных ЭФПГ, сопровождающейся сужением ширины линий при снижении частоты от 10 ГГц - 200 МГц до 40 МГц;

- изменение гиромагнитного отношения у = 152—224 км/сА в слоях с различными составами редкоземельной подсистемы;

- уменьшение релаксационной постоянной а в сильных магнитных полях 3 • 105—106 А/м для многослойных пленок и ионно-имплантированных слоев;

- тонкой структуры резонансных возбуждений связанных колебаний спиновых волн и доменных границ, как внутри слоев, так и между различными слоями.

4. Экспериментально установлено, что магнитная релаксация замещенных в ЭФГП Еи3+ и Тш3+ ионов Y3+ осуществляется через МСС кластеров Fe3+—Re3+—Fe3+ с повышенной спин-орбитальной связью с решеткой кристалла и приводит к однородному уширению линий спин-волнового резонанса, формированию динамических параметров спин -волновых возбуждений, доменных границ и доменов в слоях ЭФГС. Установлено разделение релаксационных вкладов в ширины линий от спин-спинового (снижение а с ростом резонансных полей) и спин-орбитального (увеличение АН при понижении температуры) взаимодействий в широком диапазоне температур 77—550 К. На частотах 35-38 ГГц установлено влияние некомпенсированных зарядов , локализующихся в области точечных микродефектов кристаллической структуры и границ раздела слоев ЭФГС на параметры ширины линий АН и релаксационной постоянной а железо-иттриевого граната.

5. Обнаружены и определены эффекты понижения симметрии спин-спиновых взаимодействий в упруго-деформированной слоистой системе (Fe3+—О2-—Y3+—О2-—Fe3+) ЭФГП за счет воздействия изменения межионных расстояний и углов для косвенного обменного взаимодействия и перераспределения электронной плотности в модели Ф. Андерсена. Для I ^ I ^ I

ЭФГС с различными редкоземельными подсистемами (Fe —Re —Fe ) также установлено понижение симметрии спин-спинового взаимодействия, с участием дополнительного, к указанному выше, механизму влияния динамики электронных состояний редкоземельных ионов Eu3+, Tu3+, Yb3+ на энергетические параметры спин-спинового взаимодействия ионов Fe —[О —Re3+—О2"]—Fe3+. Установлено снижение температуры Кюри- Нееля ионно-имплантированных слоев на 40- 80 К (на относительную величину 814 %), при этом обнаружена существенная анизотропия спин-спиновых взаимодействий, достигающая 2 - 2, 5 раза. Понижение симметрии в слое ЭФГС до аксиальной приводит к дополнительному механизму уширения линий СВР от магнитно- дипольного механизма спин-спиновых взаимодействий.

6. Обнаружен ряд новых магнитных связанных состояний спиновых систем Uy параметрического типа, для которых параметры восприимчивости, расщеплений в магнитном поле или по частоте пропорциональны подвижности спин-волновых возбуждений и подвижности доменных границ. Установлено, что магнитные связанные колебания устойчивы в широком диапазоне частот возбуждений 10—38 • 103 МГц, в температурном интервале 178—450 К и при широкой вариации амплитуды возмущений.

7. Исследовано множество L = 25—225 компонентов спин-волновых возбуждений аксиально-симметричного типа в однородных магнитных полях и магнитных потенциальных «ямах» и «барьерах» различного профиля и масштаба 0,5.4 мм. Установлено различие зависимостей интенсивностей и дискретных спин-волновых компонентов аксиально-симметричных образцов ЭФГП от чисел к и 1 для спин-волновых возбуждений mk, mL. Сформулированы критерии возбуждений аксиально-симметричных мод (АСМ) для тонких дисков 1ь=з / Il=i >10 и определены критические значения возбуждений АСМ параметра затухания в форме Гильберта для ЭФГП а^ < 7,3 ЮЛ При больших значениях а - АСВ не возбуждаются.

Установлен динамический характер связанных состояний магнон -плазмонных возбуждений в слоистых системах феррит - диэлектрик -полупроводник с электронной и дырочной проводимостью. Вклад носителей тока разного знака в расщепление A L, l+2 АСМ противоположен: электроны увеличивают расщепление, а дырки - уменьшают.

8. Установлен эффект дисперсии динамических параметров ДНо и а: состоящий в сохранении динамического параметра {da / dco = const} для # многослойных пленок ЭФГС. В диапазоне СВЧ и в граничном диапазоне 24

-38 ГГц крайне высоких частот, определена анизотропия форма линии магнитного резонанса, свидетельствующая о проявлении эффектов нескомпенсированных зарядов и от заряженных точечных дефектов различной природы, локализованных на границах раздела, в том числе и от близко расположенных слоев к границе раздела парамагнитной подложки, содержащей ионы Gd3+ . В последнем случае эффект проявляется в сильных магнитных полях с ростом парамагнитного вклада от подложки. ^ Установлены диапазоны температурной устойчивости динамических параметров неоднородностей цилиндрических доменов 250-320 К, в требуемом диапазоне, но меньшие, чем требуются для элементной базы 200400 К.

9. Определены и физически обоснованы перспективные слоистые структуры для некоторых типов применений эпитаксиальных феррит-гранатовых систем:

- слой железо-иттриевого граната с двух сторон заключенный в диамагнитные слои (один из них подложка) - обеспечивают минимальную величину электромагнитных потерь а = 10"5, существенное снижение потерь достигается на уровне 10'6- 10"7 для такой же структуры, содержащей дополнительный слой высокотемпературного сверхпроводника;

- слой с субмикронными доменами диаметром 300 нм, нарощенный на слой железо-иттриевого граната - материал для специальных запоминающих устройств большой емкости 109- Ю10 бит на кристалл с высокоподвижными доменами для устройств с тактовыми частотами 10-30 ГТц;

- слои железо-иттриевого граната от 4 до 16 - диамагнитный слой - «р» -полупроводник с высокоподвижными «дырками» - материал для лазерного магнитно-оптического дефлектора с с эффектом избирательного усиления спиновых волн на тактовых частотах 10-100 ГГц.

10. Предложена динамическая модель возбуждения структурированных эритроцитов в кровотоке капилляров. Установлены критерии идентичности динамических характеристик структурированных решеток цилиндрических доменов и структурированных однородно заряженных эритроцитов в капиллярах по признакам информационной емкости оболочек, геометрической прогрессии дискретности резонансных частот, по расширению энерш- информационного обмена в однородных магнитных полях, динамическом расталкивании мод, дальнодействующим характером возбуждений.

11. Обнаружены и исследованы эффекты передачи СВЧ энергии СВ возбуждений между слоями, в том числе через сквозные доменные границы, расширившие степень интеграции колебаний путем образования динамически устойчивых связанных состояний в РЦД повышенной плотности и увеличения тактовой частоты до частоты естественного ферримагнитного резонанса для слоев ЭФГС в малых магнитных полях и при выполнении критерия возбуждения Ь-компонент. В касательных магнитных полях для двухслойных пленок ЭФГС в широком диапазоне частот 7—24 ГГц, обнаружена ветвь связанных колебаний спиновых волн и динамической доменной структуры, активированных вблизи запрещенных переходов уровней энергии в магнитных полях. Теоретически динамическая доменная структура предсказана в работе Ю. В. Гуляева и соав. в 1997 г. В наших экспериментах динамическая доменная структура существует в половинных магнитных полях: Нр/2 .

12. Выявлено влияние размерных факторов: толщины слоев Ь; = (2-8) 1 (1 — характеристическая длина материала), расстояния между поверхностями слоев hi2 < h (толщина слоя), длины волн « h и A,l » h на динамические параметры электромагнитного взаимодействия слоев во внешних постоянном и переменном магнитных полях. Установлена динамическая природа дисперсии доменных и спиновых волн с X,KL = 70—900 нм для избирательного их усиления в многослойных пленках ЭФГП и расширения степени интеграции в многослойных композициях феррит - диэлектрик -полупроводник для оптоэлектронных применений в области крайне высоких частот, в том числе для элементной базы наноэлектроники, в области толщин 20.200 нм, для магнитных, оптических и полупроводниковых дискретных сред.

13. Проведен систематический анализ сопоставления экспериментальных результатов СВР многослойных пленок и теоретических данных, считающихся общепризнанными. Установлено согласие:

- по ограничению подвижности доменных границ, вытекающих из уравнения Ландау-Лифшица (1935);

- относительному сужению линий СВР в сильных магнитных полях;

- тонкой структуры связанных колебаний;

- обменно-дипольного механизма возбуждения АСМ СВР. Результаты полученные по исследованию:

- природы анизотропии спин-спинового взаимодействия в упруго-деформированных слоях ЭФГС;

- численных оценок влияния нескомпенсированных зарядов на параметры спектров СВР;

- численных оценок приповерхностной локализации мод СВР;

- механизмов образования динамически-связанных колебаний, - требуют дальнейших теоретических обоснований.

14. Экспериментально установлены зависимости между параметрами резонансных возбуждений в слоистых системах на основе ЭФГП:

- для спин- спиновых НА, спин-орбитальных Н8о и магнито-дипольных Нмо взаимодействий слоев от расстояний Гу и Ьтп;

- дисперсии спектров аксиально-симметричных спин-волновых возбуждений Дць+2 (©, 1), 1ь (©, 1), ДНЬ (со, Ьтп), в зависимости от электронной структуры исследуемых слоев и знака носителей зарядов;

- для динамических параметров связанных колебаний и^со) доменных структур 6, а и спиновых волн в многослойных пленках, с различной намагниченностью М5т и напряженностью поля анизотропии Наш;

- для ширин линий ДН(А) и обменно-дипольного Дат взаимодействия, в зависимости от частоты со и от расстояния Ьтп между слоями в структурах Ф—Д—МСП, Ф—Д—ПП Ф— Д—ВТСП.

Заключение

В заключение автор выражает искреннюю благодарность научному консультанту лауреату Государственной премии, заслуженному деятелю науки и техники РФ, доктору технических наук, профессору Летюку Леониду Михайловичу за помощь, консультации и содействие в ходе выполнения работы. Автор благодарен всем сотрудникам кафедры Технологии материалов электроники МИСиС и всем сотрудникам НПП «Экология-инструменты», оказавших поддержку и содействие в выполнении настоящей работы на ее заключительном этапе.

Автор искренне благодарен Костишину Владимиру Григорьевичу, Гончару Александру Владимировичу, Зотову Николаю Игоревичу, Серой Ельвире Владимировне, Соколовой Галине Петровне, Иевенко Людмиле Алексеевне, Кудряшкину Игорю Геннадьевичу, Фурсе Евгению Яковлевичу за помощь в проведении исследований и обсуждение полученных результатов.

Автор выражает благодарность Заиончковскому Вячеславу Станиславовичу, Николаеву Евгению Ивановичу, Наму Борису Пименовичу, Кирменскому Анатолию Петровичу, Хе Алику Санхаковичу, Костюку Петру Степановичу, Титову Михаилу Николаевичу - за предоставленные образцы эпитаксиальных пленок для исследований, обсуждение полученных результатов и совместное формирование актуальных технологических задач.

1. Ландау Л. Д., Лифшнц Е. М. К теории дисперсии магнитной проницаемости ферромагнитных тел. 1935, В кн. Л. Д. Ландау. Собрание трудов. — М.: Наука, 1969, С. 128—143.

2. Завойский Е. К. Электронный парамагнитный резонанс. Автореферат докт. дисс.—М., ФИАН СССР, 1944. — 20 с.

3. Горелик Г. С. Колебания и волны. — М.: Радио и связь 2 изд., 1959. — 144 с.

4. Ферромагнитный резонанс и поведение ферромагнетиков в переменных магнитных полях. Сб. статей пер. с англ. / Под ред. С. В. Вонсовского. — М.: ИЛ, 1952. —351 С.

5. Ферромагнитный резонанс. Сб. статей под ред. С. В. Вонсовского. —М.: Физматгиз, 1961. — 343 с.

6. Lax В., Button К. Microwave Ferrites and Ferri-magnetics. — Mc Craw-Hill Book, M.Y., 1962. — 350 p.

7. Гуревич А. Г. Магнитный резонанс в ферритах и антиферромагнетиках. —М.: «Наука», 1973. —591 с.

8. Bobek А. Н., Delia Torre Е. Magnetic Bubbles. N.H.P.C., А. 1975. —190 р.

9. Барьяхтар В. Г., Горобец Ю. И. Цилиндрические магнитные домены и их решетки. — К.: Наук, думка, 1988. —168 с.

10. Лисовский Ф. В. Физика цилиндрических магнитных доменов. —М.: Сов. радио, 1979. — 192 с.

11. Балбашев А. М., Червоненкис А. Я. Магнитные материалы для микроэлектроники. — М.: Энергия, 1979. —216 с.

12. Malozemoff А. P. Slonczewski J. С. Magnetic domain walls in duddle materials. Acad. Press. — N. Y. L.T.S. S.F. 1979. — 382 p.

13. Gerard P. Implantation of bubble Garnets thin Solid Films. — 1984. Vol. 114. —290 p.

14. Ахиезер А. И., Барьяхтар В. Г., Пелетминский С. В. Спиновые волны. — М.: Наука, 1967. — 261 с.

15. Зависляк И. В., Данилов В. В., Балинский М. Г. Введение в спин-волновую электродинамику. К.: КГУ. 1981. — 175 с.

16. Калиникос Б. А. Дипольно-обменные спиновые волны в ферромагнитных пленках. Автореферат докт. дисс. Ленинград, ЛЭТИ, 1986. —32 с.

17. Барьяхтар В. Г., Иванов Б. А., Четкин М. В. Динамика доменных границ в слабых ферромагнетиках // УФН, 1985. Т. 146. Вып. 3. С. 417—458.

18. Акулин В. М., Карлов Н. В. Интенсивные взаимодействия в квантовой электронике. — М.: Наука. Гл.ред. физ.-мат.лит., 1987. — 312 с.

19. Файнберг В. Я. Связанные состояния. Физический энциклопедический словарь. Под ред. А. М. Прохорова. М.: Сов. Энциклопедия. 1984. С. 671.

20. Федоров В. Б. Эксперименты по ЭПР при температурах 0,1-4,2 К. — Труды ФИАН СССР. — 1969. Т. 49. — С. 104—168.21.* Кожухарь А. Ю., Лукин С. Н., Цинцадзе Г. А. Обменныеiпары ионов Си —Си во фторосиликате цинка // ФНТ. — 1975. — Т.1. —С. 1535—1539.

21. Кугель К. И., Хомский Д. И. Эффект Яна—Теллера и магнетизм соединения переходных металлов // УФН, 1982. Т. 136. С. 621—664.

22. Балинский М. Г., Данилов В. В., Нечипорук Ю. Ю., Таталиевский В. М., Чевнюк Л. В. Магнитные возбуждения в структуре феррит—параматнетик. — В сб. тезисов докладов ВК по ФМЯ, 1985, Донецк, С. В109—В110.

23. Вашковский А. В., Лебедь Б. М., Зубков В. И., Беспятых Ю. И. — М.: ЦНИИ «Электроника», 1979. Обзоры по электронной технике. Сер. 1, Вып. 6. — 34 с.

24. Саланский H. М., Ерухимов М. Ш. Физические свойства и применение магнитных пленок. Новосибирск: Наука. 19756. — 142 с.

25. Kittel С. Theory of ferromagnetic resonance in rare—earth garnets. 111. Giant anisotropy anomalies // Phys. Rev., 1960. Vol. 117. N 3. P. 681—687.

26. Soohoo R. F. Microwave magnetic microscope // J. Apple. Phys. — 1962. V. 33. N. 3. P. 1276—1277.

27. Бучельников В. Д., Даныпин Н. К., Линник А. И., Цымбал Л. Т., Шавров В. Г. Статические и динамические свойства феррит-гранатовой пленки в окрестности ориентационных фазовых переходов. //ЖЭТФ. 2002. Т. 122. Вып. 1(7). С. 122—130.

28. Soohoo R. Е. Magnetic thin films // N.Y., E.L. Harper Row., 1965. —309 p.

29. Seavey M. H., Tannenwald P. E. Direct observation of spin wave resonance // J. Appl. Phys. 1959. Vol. 30. P. 2279—2288.

30. Калиникос Б. А., Славин А. Н. К модуляции неустойчивости дипольно-обменных спиновых волн в касательно намагниченной пленке // ФТТ. 1984. Т. 26. С. 3456—3458.

31. Бучельников В. Д., Дальшин Н. Н. Цымбал Л. Т., Шавров В. Г. Соотношение вкладов прецессионных и продольных колебаний в динамике магнетиков. // УФН. 1999. Т. 169. № 10. С. 1049—1084.

32. Maartense A. As susceptibility technique for characterizing magnetic bubble films (invited) // J. Appl. Phys. 1982. Vol. 53(3). P. 2466-2470.

33. Горобец Ю. И., Ильчишин О. В., Макмак И. М. Измерение скоростей волн различного типа в решетках цилиндрических магнитных доменов индуктивно-частотным способом // Донецк. 1982.

34. C. 5—10. — Деп. в ВИНИТИ 7, 9, 82, № 3522—1982 Деп.

35. Ф радиоспектроскопические методы и аппаратура контроля параметровмагнитных пленок «Электрон, пром.», 1984. Вып. 5(133). С. 67—70.

36. Гуляев Ю. В., Дикштейн И. Е., Шавров В. Г. Поверхностные магнитно-акустические волны в магнитных кристаллах в области ориентационных фазовых переходов // УФН. 1997. Т. 167. № 7. С. 735—750.

37. Тябликов С. В. Методы квантовой теории магнетизма. М.: Изв. 2-е «Наука», 1975. — 527 с.0 75. Macomber J. D. The Dynamics of spectroscopic transitions. —

38. Wiley Pubb. — N. Y., L.S., T., 1976. — 411 p. Пер. с англ. Динамика спектроскопических переходов. — М.: «Мир». — 1979. — 411 с.

39. Ахиезер А. И. К теории релаксационных процессов в ферродиэлектриках//J. Phys. USSR. 1946. Т. 10. С. 217—229.

40. Туров Е. А. Физические свойства магнитоупорядоченных кристаллов. — М.: Наука. 1963. —221 с.

41. Ахиезер А. И., Барьяхтар В. Г., Пелетминский С. В. Связанные магнитоупругие волны в ферромагнетиках и ферроакустический резонанса // ЖЭТФ. 1958. Т. 35. С. 228—236.

42. Кривоглаз М. А. Флуктуонные состояния электронов // УФН. 1973. Т. 111. С. 617—636.

43. Гуляев Ю. В., Зильберман П. Е. Взаимодействие СВЧ-спиновых волн в слоистых структурах полупроводник-феррит // Радиотехника и электроника. 1978. Т. 23. С. 897—917.

44. Ярив А. Метод связанных мод в применении к взаимодействию направляемых волн. — В сб. Введение в интегральную оптику. Под ред. Барноски Р. Пер. с англ. М.: «Мир». 1977. С. 176—193.

45. Прохоров А. М., Смоленский Г. А. Агеев А. Н. / Оптические явления в тонкопленочных магнитных волноводах и их техническое использование // УФН. 1984. Т. 143. Вып. 1. С. 33—72.

46. Fisher A. D., Lee J. N., Gaynor E. S., Tveten A. B. Optical quided-wave interactions with magnetostatic waves of microwave frequencies // J. Appl. Phys. Lett. 1982. Vol. 41. P. 779.

47. Hoekstra В., Robertson J. M., van Stapele R. P. Spin-wave resonance specter of inhomogeneous bubble garnet films // J. Appl. Phys. 1977. Vol. 48. P. 382—395.

48. Берегов А. С. Магнитостатические волны в структуре с произвольно намагниченной пленки кубической ферромагнетика // Известия вузов. Радиоэлектроника. 1984. Т. 27. С. 9—15.

49. Филиппов Б. Н. К теории поверхностных спиновых волн // ФТТ. 1967. Т. 9. № 5. С. 1339—1344.

50. Дмитриев В. Ф., Калиникос Б. А. Возбуждение дипольно-обменных спиновых волн в слоистых структурах. — В сб. тезисов докладов «Спин-волновая электроника СВЧ». Ашхабад. 1985. С. 39— 40.

51. Луговской А. В., Зильберман П. Е. Обменные осцилляции спектра и затухание прямых объемных магнитостатических волн в тонкой ферромагнитной пластине // ФТТ. 1982. Т. 24. № 2. С. 458— 462.

52. Коганов М. И., Чубунов А. В. Взаимодействующие магноны. / УФН. 1987. Т. 153. Вып. 4. С. 537—578.

53. Звездин А. К., Котов В. А. Распространение света вдоль доменного границы // ФТТ. 1976. Т. 18. № 4. С. 967—970.

54. Звездин А. К., Мукимов А. К., Попов А. И., Туркменов X. И. Влияние доменной границы на распространение электромагнитных волн СВЧ диапазона // Известия вузов СССР. Физика. 1985. № 6. С. 22—26.

55. Ким П. Д., Дрокина Г. В., Старостин Ю. В. ФТТ. 1980. Т. 22. С. 908—910.

56. Dotsch Н. Dyhamics of magnetic domains in microwave fields // J. Magn. and Magn. Mat. 1977. N 4. P. 180—185.

57. Kaczer J., Gemperle R., Zeleny M., Paces J., Suda P. On domain structure and magnetization process // j. Phys. Soc. Japan. 1962.

58. Vol. 178. N. l.P. 530—534.

59. Mier М. G., Hilmer Е. S., Swenson Н. W., Wigen Р. М. Microwave measurement of magnetic bubble collapse and strip out fielp // AIP Conf. Proc. 1976. Vol. 34. P. 176—180.

60. Барьяхтар В. Г., Ганн В. В., Горобец Ю. И., Смоленский Г.

61. Звездин А. К., Попков А. Ф. Распространение спиновых волн в движущейся доменной границе // Письма в ЖЭТФ. 1984. Т. 39. №8. С. 348—351.

62. Звездин А. К., Кулагин Н. Е., Редько В. Г. Нелинейные колебания доменных границ в магнитных пленках и пластинах // ФММ. 1978. Т. 45. С. 497—506.

63. B. С., Зотов Н. И., Фурса Е. Я. Магнитная анизотропия имплантированных слоев феррит-гранатовых пленок // Электронная техника. Сер. 6. Материалы. 1982. Вып. 3. С. 25—27.

64. Калиникос Б. А., Ковшиков Н. Г., Славин А. Н. Наблюдение спин-волновых солитонов в ферромагнитных пленках.

65. Письма в ЖЭТФ. 1983. Т. 38 № 7. С. 343—347.

66. Мень А. Н., Богданович М .Н., Воробьев Ю. П. Состав дефектность — свойство твердых фаз. Метод кластерных компонентов. М.: «Наука». 1977. С. 10—22.

67. Kasua Т., Le Crow R. G. Relaxation mechanisms in ferromagnetic resonance // J. Phys. Rev. Lett. 1961. Vol. 6. N. 5. P. 223— 227.

68. Богунов В. Г., Васильчиков А. С., Устинов В. М. Зависимость несоответствия периодов решетки в эпитаксиальных феррит-гранатовых системах / Электронная техника. Сер. Материалы, Вып. 2 (231), 1988, с. 37-40.

69. Keffer F. Spin waves in Handbuch der Physic. Ed. by Flugge S. N., Y.: Springer-Verlad. B. 1966. Vol. 18/2. — 390 p.

70. LeCraw R. C., Walker L. R. Temperature dependence of the spin wave spectrum of Iron Garnets // J. Appl. Phys. 1961. Vol. 32. N. 3. P. 167S—168S.

71. Anderson P. W. Local Moments and Localized States. Magnetism. N.Y., 1963. p. 25—110.4 133. Гуревич А. Г., Мэн Сянь- Чжень, Старобинец С. С.

72. Анизотропия ширины резонансной кривой иттриевого граната с редкоземельными примесями. // ФТТ. 1963. Т. 5. № 3. С. 740—749.

73. Sohoo R. F. Ferromagnetic resonance in ionimplanted garnet bubble films // J. Appl. Phys. Vol. 49. P. 1582—1584.

74. Mada J., Asama K., F.M.R. study of an ionimplanted layer of bubble garnet films// J. Appl. Phys. 1979. Vol. 50. P. 5914—5919.

75. Eshenfelder A. H. The magnetic anisotropy of /111/ orient garnet bubble films //J. Appl. Phys. 1978. Vol. 49. P. 1891—1893.

76. Thiele A. A. Theory of the static stability of cylindrical domains in uniaxial platelets // J. Appl. Phys. 1970. Vol. 41. P. 1139—1145.

77. Белов К. П. Ферриты в сильных магнитных полях. — М.: «Наука» 1972. — 179 с.

78. Sturdge М. D., LeCraw R. С., Pierce R. D., Licht S. I. Shick L. K. Growth-Induced Magnetic of Epitaxial Films of Mixed Garnets Containing////Phys. Rev. 1973. N. 7. P. 1070—1078.

79. Hagedern F. B. Annealing behavior and temperature dependence of the growth-induced magnetic anisotropy in epitaxial Sm— YIG //J. Appl. Phys. 1974. Vol. 45. N 7. P. 3132—3128.

80. Телесин P. В., Козлов В. И., Дудоров В. Н. Ферромагнитный резонанс в эпитаксиальных пленках // ФТТ. 1974. Т. 16. С. 3532—3534.

81. Боков В. А., Яценко В. А., Быстров М. В., Зайцева Н. В. Температурная зависимость наклона оси легкого намагничивания в ЭФГП. // Письма в ЖТФ. 1978. Т. 4. № 7. С. 1009—1013.

82. Устинов В. М., Захаров Б. Г. Микронапряжения в эпитаксиальных структурах на основе соединений А3В5. Обзоры по электронной технике. Сер. 6. Материалы, М.: ЦНИИ «д» 1977. Вып. 4. С. 2—34.

83. Wolfe R., North J. С., Johnson w. A., Spiwak R. R., Varnerin L. J., Fisher R. F. Ion Implanted Patterns vor Magnetic bubble Propagation // AIP conf. Proc. 1972. Vol. 10. P. 339.

84. Blance S. L., Wolfe R., Luther L. C., LeCraw R. C., Nelson T. J., Biolski W. A. Design and development of single layer ion-implantable small bubble materials for magnetic bubble device // J. Appl. Phys. 1979. Vol. 50. N3. P. 2155—2158.

85. Damon R. W., Eshbach J. R. Magnetostatic Modes of a Ferromagnet Slab //J. Phys. Chem. Solids. 1961. Vol. 19. P. 308—318.

86. Кооу С., Enz U. Experimental and theoretical study the domain configuration in thin layers of BaFe^O^. // Phil. Res. Rep. 1960. Vol. 15. N. 7. P. 7—29.

87. Callen H., Josephs R. M. Dynamics of magnetic bubble domains with an applications to well mobilities // J. Appl. Phys. 1971. Vol. 42. P. 1971—1981.

88. Wilts С. Н., Zebrowski J., Komenou К. Ferromagnetic resonance study implanted bubble garnets // // J. Appl. Phys. 1979. Vol. 50. P. 5878—5884.

89. Washburn H. A., Galll G. Ion implant profiles in garnet films. // // J. Appl. Phys. 1979. Vol. 50. N 3. P. 2267—2269.

90. Algra H. A., Robertson J. M. The effect of ion implantation on La, Ca: YIG films as observed by spin wave resonance // J. Appl. Phys. 1980. Vol. 51. N 7. P. 3821—3826.

91. Беляева А. И., Милославская О. В., Юрьев В. П., Потапова В. А. Исследование природы взаимодействия гранатовых слоев двухслойной пленки в интервале температур — 300 К. // ФТТ. 1985. Т. 217. С. 340—348.

92. Савуцкий А. И., Суслин JI. А., Хребтов А. О. Влияние температуры на характеристики ионно-имплантированных феррит-гранатовых пленок. В сб. тезисов докл. ВС Современный уровень разработок ЗУ на ЦМД- — Москва. 1985. С. 50.

93. Pitson D. М. Techniques of high energy Phisics. N.Y., L.: Int. Publ. 1961. — 510 p. Пер. с англ. под ред. Джелепова В. П. — Ритсон Д. Экспериментальные методы в физике высоких энергий. М.: Наука. 1964. —588 с.

94. De Gennes P. G. The Physics of liquid crystals: Clarendon Pres. ф Oxford. 1974. — 387 p. Пер. с англ. под ред. Сонина А. С.: де Женн П.

95. Физика жидких кристаллов. М.: Мир. 1977.

96. Scott G. В., Lachlison D. Е. Magnetooptic propertiles and applications of bismuth sudstituted iron garnets // IEEE. Trans. Magn. 1976. Vol. MAG-12. N 4. P. 292—311.

97. Клин В. П., Нам Б. П., Соловьев А. Г., Власов В. Н., Тюменцева С. И. Ячеистые структуры для управляемого магнитооптического транспаранта // Электронная техника. Сер. 6. Материалы. 1981. Вып. 5. С. 20—22.

98. Сер. 6. Материалы 1983. Вып. 2. С. 32—34.

99. Jouve H., Gailliard J. P., Piaquet j. Determinator of doeses for ion implantation in garnet film // IEEE. Tranc. Magn. 1975. Vol. 11. N 5. P. 1082—1084.

100. Лисовский Ф. В., Мансветова E, Г., Червоненкис А. Я. Несквозные домены в пленках магнитных гранатов. В сб. тезисов докладов «Физические свойства и применение ЦМД в приборостроении». Москва. 1979. С. 32.

101. Аваева И. Г., Лисовский Ф. В., Мансветова Е. Г. Влияние структурной стратификации эпитаксиальных пленок магнитных гранатов на свойства несквозных ЦМД Н ФТТ. 1979. Т. 21. № 2. С. 406—415.

102. Клепарский В. Г., Рандошкин В. В. Возникновение доменов нового направления намагниченности при импульсном перемагничивании пленок ферритов-гранатов // ФТТ. 1981. Т. 23. С.1735—1739.

103. Клин В. П., Нам Б. П., Летюк Л. М. Влияние обработки на магнитные и оптические свойства эпитаксиальных пленок Biсодержащих феррогранатов, подвергнутых напылению кремнием //

104. Электронная техника. Сер. 6. Материалы. 1981. Вып. 12. С. 19—20.

105. Вапнэ Г. М. СВЧ-устройства на магнитостатических волнах. Обзоры по электронной технике «Электроника СВЧ». 1984. Вып. 8. С. 1—80.

106. А. с. 602992 СССР, МКИ3 С11 С 11/00. Способ считывания информации с магнитных пленок / Барьяхтар В. Г., Горобец Ю. И. Опубл. 1978. Бюл. № 14.

107. Лифшиц Е. М., Питаевский Л. П. Статистическая физика. М.: Наука, 1978. Часть 2. С. 185—264.215. *А. с. 1618231 СССР, МКИ3 С23 С 28/00. Слоистая структура / Кожухарь А. Ю. Опубл. 1990. (ПР № 4625944/25 от 06.06.89.).

108. Никитов В. А., Никитов С. А. Исследования и разработка устройств на магнитостатических спиновых волнах // «Зарубежная радиоэлектроника». 1981. № 12. С. 41—52.

109. Ползикова Н. И., Гуляев Ю. В., Зильберман П. Е. Азимутальный эффект увлечения электронов магнитостатическими волнами в цилиндрической структуре феррит-полупроводник // ФТТ. 1981. Т. 23. № 11. С. 3256—3261.