Технология получения и магнитоэлектрические свойства высокотемпературных мультиферроиков на основе ортоферритов, ферритов-шпинелей и ферритов-гранатов редкоземельных элементов

brgu_admin - пт, 02/15/2019 - 12:14
Цели и задачи: 


Цель работы – определение оптимальных условий технологии синтеза высокотемпературных мультиферроиков на основе ортоферритов, ферритов шпинелей и ферритов-гранатов редкоземельных элементов, получение образцов и изучение магнитоэлектрических взаимодействий в них.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

  • установление структурно и температурно обусловленных закономерностей изменения магнитных свойств образцов;
  • установление структурно обусловленных закономерностей изменения диэлектрических и оптических свойств;
  • установление видов и механизмов магнитоэлектрических взаимодействий, наблюдаемых при магнитных фазовых переходах, связанных с подавлением и возникновением спиновой циклоиды в магнитном поле на основании результатов экспериментальных исследований и данных теоретического моделирования.
Актуальность (решаемые проблемы): 

Современное развитие микро- и оптоэлектроники требует создания новых материалов с широким диапазоном физических свойств. Актуальной является задача синтеза и исследования веществ с повышенным взаимодействием магнитной и электрической подсистем, позволяющих создавать устройства на их основе, обладающие принципиально новыми функциональными возможностями. Сложные магнитоупорядоченные оксиды переходных элементов типа шпинелей, гранатов и перовскитов нашли широкое применение в различных областях автоматики и электронной техники. Данные соединения являются перспективными компонентами для получения материалов, обладающих свойствами мультиферроиков. Особый класс представляют ферриты редкоземельных элементов, физические свойства которых во многом определяются типом и концентрацией катионов редкоземельных элементов, а также обменными и магнитными взаимодействиями. Магнитные, диэлектрические и оптические свойства мультиферроиков, синтезированных на основе подобных материалов, как и взаимодействия упорядоченных спиновых и зарядовых состояний в них слабо исследованы как экспериментально, так и теоретически.

На сегодняшний день физика мультиферроиков имеет целый ряд нерешённых проблем. В частности, остаётся открытым вопрос о физической природе взаимосвязи упорядоченных магнитной и электрической подсистем в мультиферроиках. Не выяснена роль сильного корреляционного взаимодействия электронов незаполненных d- и f-оболочек в формировании сегнетоэлектрической фазы мультиферроиков. В связи с этим в данном проекте предусмотрено проведение первопринципных расчётов зонной структуры, распределения спиновой плотности и динамики решётки образцов с целью более глубокого и полного понимания сути физических явлений, наблюдаемых в них. Отсутствует и однозначная интерпретация некоторых экспериментальных результатов исследования физических свойств материалов, полученных разными авторами. Поэтому актуальной является задача по обобщению и сопоставлению экспериментальных и теоретических результатов, относящихся к получению и исследованию мультиферроиков - перспективных материалов современной спинтроники.

Краткое описание создаваемой научно-технической продукции: 

Установленные на основании экспериментальных исследований оптимальные условия технологии синтеза объемных и тонкопленочных материалов на основе ортоферритов, ферритов-шпинелей и ферритов-гранатов редкоземельных элементов. Установленные корреляции состава, структуры и физических свойств синтезированных образцов. Разработанные рекомендации по применению полученных данных при синтезе новых материалов с заданными свойствами и создании приборов на их основе.

Область применения результатов НИОКР: 

Внедрение результатов работы в учебный процесс при организации учебной и научной работы студентов.

Технические преимущества по отношению к лучшим отечественным и зарубежным аналогам: 

Научная новизна НИР заключается в решении научно-теоретических проблем, имеющих важное практическое значение:

  • установлении новых данных об условиях формирования и сосуществования упорядоченных спиновых и зарядовых состояний в мультиферроиках со структурой шпинели, граната, ортоферрита на основании результатов экспериментальных исследований;
  • установлении новых данных об условиях формирования и сосуществования упорядоченных спиновых и зарядовых состояний в мультиферроиках со структурой шпинели, граната, ортоферрита на основании результатов теоретического моделирования с использованием специализированного программного обеспечения;
  • выявлении и исследовании корреляций состава, структуры и физических свойств мультиферроиков со структурой шпинели, граната, ортоферрита.
Контактная информация: 

УО «Брестский государственный университет имени А.С. Пушкина»
Макоед Игорь Иванович, доцент кафедры общей и теоретической физики, кандидат физико-математических наук, доцент