Основные достижения 2014 г.

Разработан и исследован новый микрополосковый СВЧ резонатор, проводник которого представляет собой встречно-штыревую структуру, сформированную на диэлектрической подложке. Сравнение собственной добротности разработанного резонатора с зарубежными аналогами на частоте 1 ГГц при одинаковых размерах контура проводников представлены в таблице.

На основе резонатора созданы многозвенные полосно-пропускающие фильтры для систем связи радиолокации, радионавигации, специальной радиоаппаратуры, которые были изготовлены на ОАО «НПП «Радиосвязь» (г. Красноярск). Фильтры обладают не только рекордной миниатюрностью (размеры резонаторов на два порядка меньше длины волны), но и высокими электрическими характеристиками. На рисунке представлена амплитудно-частотная характеристика четырехзвенного фильтра с центральной частотой полосы пропускания 0.9 ГГц на подложке площадью 4.6´8.5 мм²

Результат опубликован в статье:

• Письма в ЖТФ. 2014. Том 40. Вып. 22. С. 52-60.

Методом молекулярно-лучевой эпитаксии в сверхвысоком вакууме получены тонкие монокристаллические пленки (20 нм) магнитного силицида Fe₃Si на подложке Si(111) 7x7 мм. На рисунке показано изображение пленки и подложки в высокоразрешающем электронном микроскопе, на котором видны атомные плоскости как в подложке, так и пленке. Измерения магнитных свойств методом ферромагнитного резонанса выявили рекордно малую ширину линии и и коэрцитивную силу. Создание таких пленок с атомно гладким интерфейсом позволяет решить проблему формирования качественных магнитных наноструктур ферромагнетик/ полупроводник/ ферромагнетик как материалов для спинтроники, в которых все слои будут состоять из кремния и его соединений.

Результат опубликован в следующих статьях:

1. Яковлев И. А. и др. Исследование структурных и магнитных характеристик эпитаксиальных пленок Fe₃Si/Si (111). Письма в ЖЭТФ, 99, 610–613 (2014).

2. Badia-Romano L. et al., Thermomagnetic behaviour and compositional irreversibility on (Fe/Si)₃ multilayer films. Journal of Magnetism and Magnetic Materials 364, 24-33 (2014).

3. Платунов М. С. и др., Анализ структуры и магнитных свойств интерфейса в многослойных наноструктурах (Fe/Si)_N с применением поверхностно-чувствительного метода XMCD. Письма в ЖЭТФ 99, 817–823 (2014).

Предложена новая схема оптически индуцированной решетки на основе рамановской нелинейности в поле стоячей волны накачки (Рис.1). В отличие от решетки поглощения в условиях электромагнитно индуцированной прозрачности, рассматриваемая решетка основана на пространственной периодической модуляции рамановского усиления в поле стоячей волны накачки. Показано, что в такой структуре коэффициенты пропускания и отражения могут быть одновременно больше единицы в некоторой полосе частот, а спектр пропускания и отражения можно динамически перестраивать, варьируя интенсивность или частоту поля накачки (Рис.2). Такие структуры представляют интерес для создания полностью оптических диодов, транзисторов и динамически управляемых дифракционных решеток.

Рис.1. Схема рамановского усиления в поле стоячей волны накачки с частотой w1. w2 - частота пробной (рамановской) волны	Рис.2. Спектры пропускания T (a) и отражения R (b) в зависимости от нормированной частоты Раби поля накачки Ω1/γ10. Интенсивность накачки может составлять 1-100 мВт/см2 и меньше.

Результат опубликован в статье:

• V.G. Arkhipkin, S.A. Myslivets, Raman-induced gratings in atomic media, OPTICS LETTERS, 39, No. 11, 3223- 3226, (2014)

Выполнены приоритетные экспериментальные исследования калорических эффектов разной физической природы в одном материале: сегнетоэлектрике PbTiO₃ (PT) (электро- и баро-калорического), ферромагнетике La_0.7Pb_0.3MnO₃ (LPM) (магнето- и баро-калорического) и объемных мультиферроидных композитах сегнетоэлектрик-ферромагнетик xLa_0.7Pb_0.3MnO₃ – (1-x)PbTiO₃ (LPM-PT). Установлено, что параллельное использование внешнего гидростатического давления и электрического или магнитного поля приводит к значительному увеличению суммарного интенсивного мультикалорического эффекта при сегнетоэлектрическом и ферромагнитном фазовых переходах. Обнаружен рост калорической эффективности композитов в магнитном и электрическом полях по отношению соответственно к магнитной и электрической компоненте, что обусловлено вкладом барокалорического эффекта, индуцированного давлением, возникающего на границах соприкосновения сегнетоэлектрических и магнитных гранул вследствие их механического взаимодействия. Результаты исследований определяют новое направление в исследовании калорических эффектов при фазовых переходах и совершенствовании твердотельных хладагентов на основе ферроиков и мультиферроиков.

На рисунке представлена зависимость электрокалорического эффекта от электрического поля в PT и композитах LPM-PT.

Результат опубликован в следующих статьях:

• Флёров И. Н., Михалёва Е. А., Горев М. В., Карташев А. В. Калорические и мультикалорические эффекты в кислородных ферроиках и мультиферроиках // ФТТ. – 2015. – T. 57. – Вып. 3. – С. 421-431.
• Mikhaleva E., Eremin E., Flerov I., Kartashev A., Sablina K., Mikhashenok N. Magnetization and magnetocaloric effect in La_0.7Pb_0.3MnO₃ ceramics and 0.85(La_0.7Pb_0.3MnO₃)–0.15(PbTiO₃) composite // J. Mater. Res. – 2015. – V. 30. – № 2. – pp 278-285.

Для жидких кристаллов гомологического ряда nO.mC с молекулами
H_2n+1C_nO–áPhñ–CH=N–áPhñ–CH=CH–COO–C_mH_2m+1 определены компоненты L_j тензора Лорентца и плотность поляризуемости молекул G в смектической-А и кристаллической-В фазах. Установлено, что в обеих фазах величина L_j (G) является линейной (квадратичной, рисунок) функцией параметра ориентационного порядка молекул S, инвариантной (неинвариантной) относительно фазового перехода A–B, который проявляется в виде скачков dL_j и dG и усиления зависимости G(S). Удлинение концевых молекулярных цепей и ослабление межслоевой корреляции молекул сопровождаются усилением переходов первого рода A–B и зависимостей G(S) в обеих фазах вместе с ростом dL_j и dG. Показано, что изменение dG и зависимость G(S) в B-фазе связаны с изменением конформации ароматических остовов молекул.

Результат опубликован в следующей статье:

• Аверьянов Е. М. Новые особенности фазового перехода смектик-А-кристалл-В в гомологическом ряду жидких кристаллов // Письма в ЖЭТФ. 2014. Т. 99, № 3. С. 179-184.

Рис. 1. Температурные зависимости магнитной восприимчивости	Рис. 2. Аномалии диэлектрических свойств монокристалла PbFeBO4

Методом спонтанной кристаллизации из раствора в расплаве впервые выращены монокристаллы орторомбического PbFeBO₄. Магнитные исследования показали, что ниже температуры Нееля T_N=114 K он является трехмерным коллинеарным антиферромагнетиком с вектором антиферромагнетизма, направленным вдоль ромбической оси с. При исследовании температурных зависимостей диэлектрической проницаемости в области температуры Нееля обнаружены аномалии диэлектрических свойств, свидетельствующие о взаимосвязи магнитной и электрической подсистем кристалла.

Результат опубликован в следующей статье:

• A. Pankrats, et al. Magnetic and dielectric properties of the PbFeBO₄ single crystal. J. Magn. Magn. Mater., 353 23-28 (2014)

Методом диаграммной техники для операторов Хаббарда вычислен спектр спин-волновых возбуждений анизотропного 1D-магнетика catena–[FeII(ClO₄)₂{FeIII(bpca)₂}]ClO₄ (рис. 1) с чередующимися высокоспиновыми и низкоспиновыми ионами железа и установлено соответствие с моделью Изинга. Для этой модели методом трансфер-матрицы точно рассчитана статистическая сумма и найдена магнитная восприимчивость в широком интервале температур и магнитных полей. Введение статистического ансамбля, учитывающего ионы железа с разными спинами, позволило установить, что при оптическом облучении происходит экспериментально наблюдаемая модификация температурной зависимости (рис. 2).

Рис. 1 a) Кристаллическая и b) магнитная структура одноцепочеч-ного магнетика catena–[FeII(ClO4)2{FeIII(bpca)2}]ClO4	Рис. 2. Модификация температурной зависимости магнитной восприимчивости а) облучения нет: синяя кривая-теория; синие кружки -эксперимент. б) облучение включено: красная кривая-теория; красные кружки - эксперимент.

Результат опубликован в следующей статье:

• Вальков В. В., Шустин М. С., Письма в ЖЭТФ 100, 510-517 (2014)