Хорошо известно, что в магнитных материалах ферромагнитный резонанс и распространение спиновых волн связаны через двух-магнонное рассеяние. Ферромагнитный резонанс (ФМР) может найти применение в бесконтактном зондировании для маркировки изделий аналогично радиочастотной идентификации. Другое применение магнитных материалов заключается в использовании спиновых волн для обработки информации. При этом возможность перестройки характеристик ФМР может быть использована для фильтрации и управления спиновыми волнами.
Предыдущие попытки контролировать ФМР в тонкопленочных магнитных материалах включали несколько подходов: точный контроль толщины пленки [1], смешивание в многослойных материалах [2], а также легирование [3]. Эти подходы требуют высокой степени контроля параметров роста пленки и часто приводят к необратимым сдвигам линий ФМР, что негативно сказывается на возможностях применения. Одним из важных физических эффектов, влияющих на характеристики ФМР является двух-магнонное рассеяние, которое приводит к связи магнонов ФМР со спиновыми волнами.
В данной работе предлагается новый подход к управлению характеристиками ФМР, а именно облучение ионами неона тонких ферромагнитных пленок. Предварительный анализ показал, что подобное облучение приводит к изменению характеристик не только ФМР, но и двух-магнонное рассеяния, однако подобный эффект ранее не был исследован.
В процессе стажировки предлагается провести совместную работу с научной группой профессора Михаэля Фарле «Структуры и магнетизм наноразмерных систем» в университете Дуйсбурга-Эссена. В данной научной группе накоплен большой экспериментальный опыт работы с магнитными материалами, ферромагнетизмом и технологией изготовления тонких пленок. Также имеется необходимое экспериментальное оборудование для исследования ФМР. По полученным немецкими коллегами экспериментальным данным планируется построить теорию, описывающую влияние облучения ионами неона тонких пленок железа-родия на характеристики ферромагнитного резонанса и двух магнонного рассеяния.
Черкасский Михаил Анатольевич обладает необходимым заделом, знаниями и навыками для выполнения проекта в полном объеме, что подтверждается имеющимися у него публикациями.
В статье [4] излагается разработанная теория, позволяющая описывать волновые процессы, происходящие в ферромагнитных мультинелинейных средах. Показано, что для описания единого волнового процесса, происходящего в таких средах, можно использовать нелинейное уравнение Шредингера. В статье [5] описываются экспериментальные исследования солитонов огибающей гибридных электромагнитно-спиновых волн (ЭСВ) в ферромагнитных и мультиферроидных структурах. Солитоны формировались при автогенерации ЭСВ в активном кольцевом резонаторе, нелинейной диспергирующей волноведущей средой которого являлась мультиферроидная слоистая структура феррит-сегнетоэлектрик. В статье [6] излагаются результаты экспериментов, в которых наблюдалось формирование светлых солитонов огибающей при импульсном возбуждении и распространении пакетов сверхвысокочастотных спиновых волн в магнитной периодической пленочной структуре – магнонном кристалле. Предложено теоретическое объяснение наблюдавшемуся явлению с помощью численного моделирования солитонного процесса на основе нелинейного уравнения Шредингера. В статье [7] описываются результаты исследования темных солитонов в пленках железо-иттриевого граната. Разработана теоретическая модель, описывающая волновые процессы на основе нелинейного уравнения Гинзбурга-Ландау. При этом была написана компьютерная программа, выполняющая численные расчеты характеристик спиновых волн в ферромагнитных пленках.
1. Azzawi S., Ganguly A., Tokac M., Rowan-Robinson R. M., Sinha J., Hindmarch A. T., Barman A., Atkinson D., Phys. Rev. B vol. 93, no. 054402 (2016).
2. Beaujour J.-M. L., Kent A. D., Ravelosona D., Tudosa I., Fullerton E. E., J. Appl. Phys. vol. 109, no. 033917 (2011).
3. Obry B., Meyer T., Pirro P., Brächer T., Läge B., Osten J., Strache T., Fassbender J., Hillebrands B., Appl. Phys. Lett. vol. 102, no. 022409 (2013).
4. Черкасский М. А., Никитин А. А., Калиникос Б. А. ЖЭТФ т. 149, стр. 839 (2016).
5. Устинов А. Б., Кондрашов А. В., Никитин А. А., Черкасский М. А., Калиникос Б. А. Письма в ЖЭТФ т. 100, стр. 941 (2014).
6. Дроздовский А. В., Черкасский М. А., Устинов А. Б., Ковшиков Н. Г., Калиникос Б. А. Письма в ЖЭТФ т. 91, стр. 17 (2010).
7. Wang Z., Cherkasskii M. A., Kalinikos B. A., Wu M. Phys. Rev. B, vol. 91, no. 17 (2015).