Электромагнитные свойства многослойных магнитных наноструктур в миллиметровом диапазоне длин волн тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.11, кандидат физико-математических наук Кузнецов, Евгений Александрович

• Кузнецов, Евгений Александрович
• кандидат физико-математических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Кузнецов, Евгений Александрович

Список основных обозначений

Список основных сокращений

Введение

Глава 1. Электромагнитные свойства многослойных магнитных наноструктур

1.1. Гигантский магниторезистивный эффект на постоянном токе в 18 основных классах металлических наноструктур

1.1.1. Магнитные сверхрешетки - системы с искусственно созданной 18 периодичностью

1.1.2. Гранулированные и кластерно-слоистые наносистемы

1.2. Природа гигантского магниторезистивного эффекта в магнитных 22 сверхрешетках

1.2.1. Модели межслойного обменного взаимодействия

1.2.2. Модели гигантского магниторезистивного эффекта

1.3. Гигантский магниторезистивный эффект в магнитных сверхрешеч ках на 28 сверхвысоких частотах и в инфракрасном диапазоне

1.4. Гигантский магниторезистивный эффект в геометрии "ток 36 перпендикулярен плоскости слоев"

1.5. Магнитный резонанс в металлических наноструктурах

1.6. Перспективы применения и новые направления исследования 44 многослойных магнитных металлических наноструктур

1.7. Выводы по главе 1 и постановка задачи исследования

Глава 2. Методика проведения эксперимента

2.1. Технология изготовления, методы изучения и основные параметры 48 объектов исследования

2.1.1. Наноструктуры Fe/Cr

2.1.2. Наноструктуры Fe/V, FeNi/V и Co/Ag

2.2. Методики микроволновых измерений в режимах проникновения и 65 бегущих волн

2.2.1. Описание экспериментальной установки

2.2.2. Методика измерения модулей коэффициентов прохождения и 67 отражения в режиме проникновения электромагнитных волн

2.2.3. Методика измерения модулей коэффициентов прохождения и 69 отражения в режиме бегущих волн

2.2.4. Периодические структуры в волноводе 71 2.3. Выводы по главе

Глава 3. Проникновение электромагнитных волн через многослойные и 74 кластерно - слоистые наноструктуры и отражение от них

3.1. Проникновение электромагнитных волн через многослойные и 74 кластерно - слоистые наноструктуры Fe/Cr

3.1.1. Гигантский магниторезистивный эффект в многослойных 75 наноструктурах Fe/Cr в широком диапазоне частот

3.1.2. Исследование спектра магнитного резонанса в миллиметровом 86 диапазоне длин волн

3.2. Проникновение электромагнитных волн через многослойные 94 наноструктуры Fe/V, FeNi/V и Co/Ag

3.3. Отражение электромагнитных волн от многослойных наноструктур 101 Fe/Cr

3.4. Выводы по главе

Глава 4. Исследование сверхвысокочастотного гигантского 110 магниторезистивного эффекта в режиме бегущих волн

4.1. Электромагнитные волны в прямоугольном волноводе с металлической 110 наноструктурой

4.1.1. Структура электромагнитных полей в прямоугольном волноводе с 111 металлической наноструктурой

4.1.2. Расчет продольного волнового числа прямоугольного волновода с 114 металлической наноструктурой

4.1.3. Расчет эквивалентного сопротивления волновода с металлической 118 наноструктурой и коэффициентов отражения и прохождения

4.1.4. Экспериментальное исследование частотных и полевых 121 зависимостей модулей коэффициентов стоячей волны и прохождения

4.2. Взаимодействие электромагнитных волн со сверхрешетками Fe/Cr в 128 периодической структуре типа "гребенка в волноводе"

4.3. Выводы по главе

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Электромагнитные свойства многослойных магнитных наноструктур в миллиметровом диапазоне длин волн»

Наноструктуры - это многослойные пленки с толщиной слоя от единиц до сотен ангстрем. Наногетероструктуры - искусственно созданные системы слоев двух (или более) компонентов. Основополагающими в области исследования физики наногетероструктур являются работы лауреата Нобелевской премии 2000 г. Ж.И. Алферова. Особый интерес для современной физики магнитных явлений представляют магнитные наногетероструктуры, состоящие из слоев ферромагнитного и неферромагнитного металлов. Физические свойства наногетероструктур отличаются от свойств однородных тонких пленок, из которых изготовлены отдельные слои. Удельное сопротивление тонких ферромагнитных пленок зависит от их толщины и может быть существенно выше, чем у массивного металла, из-за влияния отражения электронов от поверхности раздела металл - воздух или подложка, то есть размерных эффектов. В тонких магнитных пленках спины поверхностных электронов находятся в состоянии с более низкой симметрией, чем внутренние [1].

Сверхрешетки - частный случай наногетероструктур, имеющих помимо периодического потенциала кристаллической решетки дополнительный искусственно созданный одномерный периодический потенциал, с периодом существенно большим, чем постоянная решетки. Отличия физических свойств металлических магнитных сверхрешеток от однородных тонких пленок определяются не только наличием искусственно созданного периодического потенциала, но и связью между соседними слоями ферромагнетика за счет обменного [2] или магнито-дипольного взаимодействия и особой ролью рассеяния электронов на границах ферромагнитного и неферромагнитного металлов (интерфейсах). Главным отличием является гораздо большая величина магниторезистивного эффекта. Открытие гигантского магниторезистивного эффекта (ГМРЭ) группами А. Ферта (Париж, Франция) и П. Грюнберга (Юлих, Германия) в 1988 г. [3, 4] послужило стимулом к интенсивному изучению магнитных металлических многослойных наноструктур и сверхрешеток [5]. Это открытие стало первым шагом в новой области исследований и технологий, именуемой сейчас спинтроникой. В 2007 г. А. Ферт и П. Грюнберг получили Нобелевскую премию по физике за открытие ГМРЭ [6, 7].

Актуальность исследований

Исследование физических свойств искусственно созданных многослойных магнитных металлических наноструктур составляет современный и быстро развивающийся раздел физики магнитных явлений [8]. Такие объекты предоставляют уникальную возможность управлять характеристиками обменного взаимодействия, изучать влияние направления спина на транспортные свойства электрона. Выявление оптимальных условий для получения максимально возможного гигантского магниторезистивного эффекта (ГМРЭ), влияние структуры интерфейсов на физические свойства, специфика гибридных кластерно-слоистых наноструктур, системы с однонаправленной анизотропией ("bias") и перемагничиванием ("magnetization reversal") — вот наиболее популярные в последние годы области исследования.

Физическая природа гигантского магниторезистивного эффекта в металлических наноструктурах обусловлена сильным различием вероятностей рассеяния электронов с разным направлением спина по отношению к вектору намагниченности при переходе из слоя в слой, а также подавлением во внешнем магнитном поле начальной относительной ориентации магнитных моментов смежных ферромагнитных слоев. К моменту начала работы основной объем исследований, посвященный этим вопросам, был выполнен на постоянном гоке. Нас же интересует взаимодействие носителей заряда с внешними электрическими и магнитными и внутренними (обменными) полями в микроволновом диапазоне частот.

Металлические многослойные наноструктуры и сверхрешетки являются одним из наиболее перспективных классов твердотельных материалов для построения устройств наноэлектроники. В настоящее время они уже применяются в качестве чувствительных элементов сенсоров в магнитных измерениях [9] и в неразрушающем контроле [10]. В литературе сообщалось об использовании материалов, обладающих ГМРЭ, в устройствах хранения информации [И] и в электронных компонентах, действие которых базируется на принципах фотоники [12]. Быстродействие устройств, разрабатываемых на основе таких материалов, в значительной степени определяется частотными характеристиками магниторезистивного эффекта. Это особенно важно для применения наноструктур в устройствах электроники сверхвысоких частот. По мнению Ж.И. Алферова, высказанному им в Нобелевской лекции, быстродействующая функциональная электроника будет создаваться главным образом на основе гетероструктур.

Таким образом, актуальным являлось систематическое исследование взаимодействия электромагнитных волн (особенно в миллиметровом диапазоне) с такими искусственно созданными системами, как наноструктуры Fe/Cr, Fe/V, FeNi/V и Co/Ag методами прохождения и отражения для идентификации физической природы микроволнового магниторезистивного эффекта и резонансных особенностей. Также необходимо было исследовать взаимосвязь динамических и транспортных свойств многослойных магнитных металлических наноструктур. Решение этих проблем имеет большое значение для создания высокочастотных элементов твердотельной наноэлектроники на основе наногетероструктур и сверхрешеток.

Работа выполнена в рамках следующих программ и грантов:

1. Плановой темы ИФМ УрО РАН "Наноструктурированные проводящие материалы: синтез, исследование атомной и кристаллической структуры компонент и интерфейсов, изучение физической природы электронных и магнитных свойств" (Шифр "Наногетероструктура" № г.р. 01.200103141);

2. Программы фундаментальных научных исследований Президиума РАН "Квантовая макрофизика";

3. Программы ОФН РАН "Спин-зависимые эффекты в твердых телах и спинтроника", проект "Спин-зависимый транспорт в металлических, полупроводниковых и молекулярных магнетиках";

4. Гранта № 00-15-96745 по поддержке научных школ "Электронная кинетика и спиновая динамика в металлических слоистых наноструктурах, магнитных металлооксидах и низкоразмерных проводниках";

5. Госконтракта № 02.445.11.7374 от 09.06.2006 г. "Развитие системы ведущих научных школ как среды генерации знаний и подготовки научно-педагогических кадров высшей квалификации" "Спиновая динамика и транспорт в магнитных металлических наногетероструктурах".

Цель работы заключалась в исследовании явлений, определяемых взаимодействием электромагнитного излучения в широком диапазоне частот с многослойными магнитными наноструктурами и выявлении их взаимосвязи с электрическими и магнитными явлениями, обуславливающими свойства этих структур на постоянном токе, в получении информации об особенностях обменного взаимодействия ферромагнитных слоев в микроволновом диапазоне.

Задачи работы:

- теоретическое и экспериментальное исследование в геометрии "ток протекает в плоскости слоев" ("current in plane", CIP) взаимодействия (прохождения и отражения) электромагнитных волн в широком диапазоне частот и постоянных магнитных нолей с многослойными магнитными наноструктурами, размещенными в поперечном сечении прямоугольного волновода;

- получение экспериментальных спектров магнитного резонанса и сравнение их с расчетными, найденными из кривых намагничивания. Оценить константы обменного взаимодействия в модели биквадратичного обмена, параметра затухания Гильберта;

- теоретическое и экспериментальное исследование в геометрии "ток перпендикулярен плоскости слоев" ("current perpendicular to plane", CPP) взаимодействия (прохождения и отражения) электромагнитных волн в режиме бегущих волн с наноструктурой конечных размеров, расположенной вдоль оси прямоугольного волновода параллельно его широкой стенке;

- развитие методик измерения коэффициентов прохождения и отражения от магнитных наноструктур для миллиметрового диапазона длин волн;

- исследование взаимодействия электромагнитных волн с периодическими системами, содержащими магнитные многослойные наноструктуры, в режиме бегущих волн.

Методы исследований включают следующие основные группы методик:

- микроволновые измерения проводились методом проникновения [13] и методом бегущих волн [14], развитых для диапазона миллиметровых волн;

- для контроля качества образцов использовались методики: малоугловой дифракции рентгеновских лучей, туннельной микроскопии и просвечивающей электронной микроскопии, дифракции быстрых электронов;

- для измерений магнитных характеристик образцов применялась методика с использованием вибрационного магнитометра;

- измерения электросопротивления постоянному току и магнитосопротивления проводились по четырехконтактной схеме.

Научная новизна результатов, выносимых на защиту:

- установлено, что в миллиметровом диапазоне длин волн изменения коэффициентов прохождения через сверхрешетки и отражения от них определяются одновременным действием двух физических явлений: высокочастотного гигантского магниторезистивного эффекта и магнитного резонанса;

- обнаружено, что в миллиметровом диапазоне длин волн гигантский магниторезистивный эффект приводит к монотонному уменьшению модуля коэффициента прохождения и увеличению модуля коэффициента отражения. Зависимости коэффициента прохождения от напряженности магнитного поля вне условий магнитного резонанса подобны зависимостям магнитосопротивления на постоянном токе. Теоретически показано, что в миллиметровом диапазоне длин волн существует взаимнооднозначное соответствие между ГМРЭ, измеренным на постоянном токе и на сверхвысоких частотах вне условий магнитного резонанса. Частотная дисперсия ГМРЭ слаба во всем исследованном диапазоне частот;

- установлено, что минимумы на полевых зависимостях коэффициентов прохождения и отражения, обнаруженные на частотах выше 30 ГГц при использовании методики проникновения электромагнитных волн, обусловлены магнитным резонансом. В кластерно-слоистых наноструктурах резонансные изменения микроволнового коэффициента прохождения отсутствуют. Сопоставление кривых намагничивания и спектров магнитного резонанса позволило оценить константы билинейного J\ и биквадратичного обменного взаимодействия сверхрешеток со сплошными слоями в модели биквадратичного обмена, что важно для расчета магнитной структуры при наложении магнитного поля. Полученные оценки приводят к хорошему согласию расчетных спектров однородной моды магнитного резонанса с экспериментальными. Выполнены оценки параметра затухания Гильберта;

- теоретически изучено взаимодействие электромагнитных волн с гиротроппой пластиной из многослойной магнитной наноструктуры, расположенной параллельно широкой стенке прямоугольного волновода вдоль его оси. Установлена структура электромагнитных полей для случая толщин металла наноструктуры, существенно меньших глубины скин-слоя. Показано, что реализуется геометрия СРР. Получены формулы для комплексных добавок к продольному волновому числу при отсутствии магнитного поля и во внешнем постоянном магнитном поле, и комплексных коэффициентов прохождения и отражения;

- исследовано распространение электромагнитных волн миллиметрового и сантиметрового диапазонов через отрезок волновода с наноструктурой конечных размеров, расположенной параллельно его широкой стенке, на наборе образцов сверхрешеток (Fe/Cr)n. Установлено, что частотные зависимости коэффициентов отражения и прохождения являются функциями осцилляционного типа в соответствии с результатами расчета. Показано, что зависимость между магнитосопротивлением на постоянном токе и изменением модуля коэффициента прохождения микроволн в магнитном поле является прямо пропорциональной; относительные изменения коэффициентов отражения и прохождения электромагнитных волн могут превышать 30%;

- развитые для миллиметрового диапазона длин волн волноводные методики измерения коэффициентов прохождения и отражения в режимах проникновения и бегущих волн дали возможность впрямую получать информацию о микроволновом ГМРЭ и магнитном резонансе. Измерения, проведенные по этим методикам на большом наборе частот из выбранного диапазона в геометриях CIP и СРР и большом числе образцов наноструктур разного типа, позволили доказать влияние исходного магнитного упорядочения и характера межслойного обменного взаимодействия на тип и величину возникающих микроволновых эффектов и дали возможность обнаружить микроволновой ГМРЭ в наноструктурах разного состава, обладающих спин-зависимым рассеянием;

- обнаружено, что в миллиметровом диапазоне длин волн у периодической системы типа "гребенка в волноводе" с пластинами гребенки, выполненными из образцов сверхрешетки Fe/Cr, под действием внешнего магнитного поля модуль коэффициента прохождения электромагнитных волн увеличивается до 50%.

Научная и практическая значимость заключается в том, что:

- результаты, полученные в диссертации, дополняют и развивают существующие представления о физической природе эффектов, определяемых взаимодействием электромагнитного излучения с искусственно созданными многослойными металлическими магнитными наноструктурами в широком диапазоне частот, а также о взаимосвязи динамических и транспортных свойств этих наноструктур;

- закономерности взаимодействия электромагнитных волн со сверхрешетками в широком диапазоне частот, полученные в работе, позволяют наметить пути целенаправленного создания новых магнитных наноматериалов и быстродействующих, управляемых магнитным полем наноустройств сверхвысокочастотной техники на основе таких материалов. В частности, изменения модулей коэффициентов прохождения и отражения при взаимодействии электромагнитных волн с многослойной магнитной наноструктурой в режиме бегущих волн и с периодической структурой типа "гребенка в волноводе", превышающие 30%, указывают на возможность применения эффекта микроволнового ГМРЭ в управляемых устройствах сверхвысокочастотной техники. Исследования на миллиметровых волнах важны в связи с необходимостью предусмотреть возможное наложение магнитного резонанса и магниторезистивного эффекта, которое может стать серьезной проблемой в работе магнитных устройств хранения и считывания информации при дальнейшем увеличении их тактовой частоты;

- методики измерения коэффициентов прохождения и отражения от многослойных магнитных наноструктур в режимах проникновения и бегущих волн, развитые для миллиметрового диапазона волн, позволяют изучать различные механизмы высокочастотного отклика на падающее электромагнитное излучение, впрямую получая информацию о микроволновом ГМРЭ и магнитном резонансе из результатов измерений на большом наборе частот из широкого диапазона в геометриях С1Р и СРР и большом числе образцов.

Основные положения и результаты, выносимые на защиту.

- установлено, что в миллиметровом диапазоне длин волн нерезонансные изменения коэффициентов прохождения электромагнитных волн через многослойные магнитные наноструктуры и отражения от них обусловлены высокочастотным ГМРЭ и определяются джоулевыми потерями микроволновых вихревых токов в наноструктуре;

- доказано путем сравнения спектров минимумов коэффициентов прохождения в режиме проникновения, восстановленных из экспериментальных данных, со спектрами однородной моды магнитного резонанса, полученных из кривых намагничивания, что возникновение этих минимумов обусловлено явлением магнитного резонанса при совместном действии двух магнитных полей -постоянного и высокочастотного поля волны. Сделаны оценки констант обменного взаимодействия в модели биквадратичного обмена и параметра затухания Гильберта;

- в миллиметровом диапазоне длин волн на прохождение и отражение электромагнитных волн от многослойных магнитных наноструктур одновременно влияют явления микроволнового ГМРЭ и магнитного резонанса. Вне условий магнитного резонанса независимо от вида начального магнитного упорядочения выполняется взаимнооднозначное соответствие между зависимостями относительного изменения коэффициента прохождения от напряженности магнитного поля и магнитосопротивления на постоянном токе;

- результаты теоретического исследования взаимодействия (прохождения и отражения) электромагнитных волн в режиме бегущих волн (геометрия СРР) с тонкой гиротропной металлической пластиной конечных размеров — многослойной магнитной наноструктурой, расположенной вдоль оси прямоугольного волновода параллельно его широкой стенке: структура электромагнитных полей; выражения для продольного волнового числа основной моды Ню и его изменений в постоянном магнитном поле, полученные методами теории возмущений для случаев нормального и касательного намагничивания наноструктуры;

- результаты изучения распространения волн миллиметрового и сантиметрового диапазонов через отрезок волновода с многослойной магнитной наноструктурой конечных размеров, расположенной параллельно его широкой стенке. Между полевыми зависимостями изменения модуля коэффициента прохождения и магнитосопротивлением на постоянном токе наблюдается прямо пропорциональная зависимость. Частотные зависимости коэффициентов отражения и прохождения являются функциями осцилляционного типа в соответствии с результатами расчета;

- применение периодических систем типа "гребенка в волноводе" резко увеличивает эффективность взаимодействия электромагнитных волн с многослойными магнитными наноструктурами, из которых выполнены пластины гребенки.

Достоверность полученных в диссертации результатов обеспечивается большим количеством хорошо аттестованных образцов; обоснованной методикой выполнения измерений на аттестованных экспериментальных установках; неоднократным повторением измерений; сопоставлением полученных данных с известными из литературных источников, с теоретическими моделями исследуемых явлений.

Апробация результатов работы

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 10 статьях в российских и зарубежных журналах [15-24] и докладывались на XVI11, XIX и XX Международных школах-семинарах "Новые магнитные материалы микроэлектроники" (НМММ) (Москва, 2002, 2004, 2006 гг.) [25-30]; XXI Международной конференции "Новое в магнетизме и магнитных материалах" (HMMM-XXI) (Москва, 2009 г.) [31]; Международном Евро-Азиатском симпозиуме "Trends in magnetism" (EASTMAG-2004) (Красноярск, 2004 г.) [32]; 15-ой международной конференции "Soft Magnetic Materials" (Испания, г. Бильбао, 2001 г.) [33]; 35th and 36th European Microwave Conference (EuMC) (Франция, г. Париж, 2005 г.; Великобритания, г. Манчестер, 2006 г.) [34, 35]; 4-ом, 5-ом и 6-ом Международных симпозиумах "Physics and Engineering of Microwaves, Millimeter and Submillimeter Waves" (MSMW) (Украина, г.Харьков, 2001, 2004, 2007 гг.) [36-39]; 15-м Международном симпозиуме "Тонкие пленки в оптике и электронике" Харьковской научной ассамблеи (ISTFE-15) (Украина, г.Харьков, 2003 г.) [40, 41]; XVI Международном симпозиуме "Тонкие пленки в электронике" (Москва, 2004 г.) [42]; XII Международной научно-технической конференции "Материалы и устройства функциональной электроники и микрофотоники" (Москва, 2006 г.) [43]; IX и X Международных семинарах "Нанотехнология и физика функциональных нанокристаллических материалов" (ДСМСМС) (Екатеринбург-Кыштым, 2002 г.; Екатеринбург-Новоуральск, 2005 г.) [44, 45]; VI Bilateral Russian-German Symposium "Physics and Chemistry of advanced materials. Advanced materials with collective electronic phenomena" (Новосибирск, 2002 г.) [46]; XI International summer school "Nicolás Cabrera. Frontiers in Science and Technology: Magnetic Nanostructueres" (Испания, г. Мадрид, 2004 г.) [47]; 378th WE-Heraeus-Seminar "Spin Torque in Magnetic Nanostructures" (Германия, г. Бад-Хоннеф, 2006 г.) [48].

Публикации. Основное содержание диссертации изложено в 34 научных работах, в том числе в 10 статьях в российских и зарубежных научных журналах, включенных в перечень ВАК, 16 статьях в сборниках трудов и 8 тезисах докладов международных конференций.

Личный вклад автора

Автор совместно с научным руководителем участвовал в постановке задач исследования и их реализации. Лично развил методики измерений в режимах проникновения и бегущих волн для диапазона миллиметровых волн. Создал три оригинальные экспериментальные установки для проведения измерений амплитудно-частотных характеристик образцов, полевых и частотных зависимостей коэффициентов прохождения и отражения в диапазонах частот от 26 до 38 ГГц, от 12 до 17 ГГц и от 17 до 26 ГГц, провел аттестацию установок. На всех стадиях работы соискатель активно участвовал в проведении экспериментов, обработке, анализе полученных результатов и оформлении публикаций.

Образцы сверхрешеток, использованные в качестве объектов исследования в оригинальной части работы, были изготовлены: Fe/Cr - в лаборатории электрических явлений ИФМ УрО РАН: ведущим научным сотрудником, к.ф.-м.н. Ромашевым Л.Н. и с.н.с., к.ф.-м.н. Миляевым М.А.; Fe/V - в Удмуртском госуниверситете; Fe0;8iNi0;i9/V - в группе проф. Б. Хьерварссона из университета г. Уппсала, Швеция, там же измерено их магнитосопротивление; Co/Ag - в группе д-ра М. Ангелакериса из Аристотелевского университета г. Салоники, Греция. Следующие измерения образцов сверхрешеток были выполнены: Л.Н. Ромашевым — рельефа поверхностей на туннельном микроскопе и гигантского магниторезистивного эффекта на постоянном токе; М.А. Миляевым - кривых намагничивания и гигантского магниторезистивного эффекта на постоянном токе на автоматизированном вибрационном магнитометре АВМ-1 конструкции М.А. Миляева, и спектров малоугловой дифракции рентгеновских лучей.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка использованных источников, включающего 187 наименований. Содержание диссертации изложено на 153 страницах, включая 4 таблицы и 62 рисунка.

Заключение диссертации по теме «Физика магнитных явлений», Кузнецов, Евгений Александрович

4.3. Выводы по главе 4

1. Изучено распространение электромагнитных волн в прямоугольном волноводе, содержащем гиротропную пластину из металлической наноструктуры. Получены формулы для комплексной добавки к продольному волновому числу моды Н\о. Мнимая часть ее содержит две составляющих: одна отражает диссипацию энергии в проводящей наноструктуре за счет джоулевых потерь на высокочастотные вихревые токи, а другая выражается через мнимую компоненту магнитной проницаемости. Установлена структура полей для толщин металла наноструктуры, существенно меньших глубины скин-слоя. Получены выражения для коэффициентов прохождения и отражения.

2. Рассчитано изменение продольного волнового числа при касательном и нормальном намагничивании наноструктуры. В области частот и полей, вне условий магнитного резонанса, микроволновые изменения пропорциональны изменению электросопротивления. Получены выражения для комплексных коэффициентов отражения и прохождения во внешнем постоянном магнитном поле.

3. В миллиметровом и сантиметровом диапазонах длин волн проведены измерения коэффициентов отражения и прохождения электромагнитных волн через отрезок волновода с образцами сверхрешетки (Fe/Cr)n конечных размеров. В случае образца конечной длины, сравнимой с длиной волны в волноводе, частотная зависимость коэффициентов определяется набегом фазы на длине образца.

Частотная зависимость коэффициента стоячей волны является функцией осцилляционного типа в соответствии с результатами расчета. Осцилляционная частотная зависимость коэффициента прохождения в рассогласованном тракте предоставляет возможность подстройки амплитуды малыми вариациями частоты. Показано, что относительные изменения модуля коэффициента прохождения пропорциональны магнитосопротивлепию. Изменения коэффициентов отражения и прохождения могут превышать 30%, что указывает на возможность применения эффекта микроволнового магнитосопротивления в управляемых устройствах СВЧ.

4. Исследовано влияние тонкопленочных ферромагнитных образцов на прохождение электромагнитных волн сантиметрового диапазона через волновод П-образного сечения при изменении величины внешнего магнитного поля. Рассмотрены перспективы использования волноводов П-образного сечения с мультислойпыми наноструктурами в качестве базы для создания широкополосных СВЧ - устройств с малой дисперсией, управляемых магнитным полем.

5. Исследованы высокочастотные свойства периодической структуры типа "гребенка в волноводе" с пластинами гребенки из магнитной сверхрешетки. Теоретически показано, что с помощью внешнего магнитного поля, изменяющего электросопротивление сверхрешетки, можно управлять коэффициентом прохождения такой периодической структуры. Эксперименты, выполненные в миллиметровом диапазоне электромагнитных волн, показали, что под действием внешнего магнитного поля относительное изменение модуля коэффициента прохождения периодической структуры со сверхрешеткой достигает 50%.

Заключение

В диссертационной работе получены следующие основные результаты исследования взаимодействия электромагнитного излучения в широком диапазоне частот с многослойными магнитными металлическими наноструктурами:

- установлено, что изменения коэффициентов прохождения через сверхрешетки и отражения от них в миллиметровом диапазоне длин волн определяются одновременным действием высокочастотного гигантского магниторезистивного эффекта и магнитного резонанса;

- обнаружено, что в сантиметровом и миллиметровом диапазонах длин волн гигантский магниторезистивный эффект приводит к монотонному уменьшению модуля коэффициента прохождения и увеличению модуля коэффициента отражения. Зависимости коэффициента прохождения от напряженности внешнего магнитного поля подобны зависимостям магнитосопротивления на постоянном токе. Частотная дисперсия ГМРЭ во всем диапазоне исследованных частот проявляется слабо. Теоретический анализ проникновения электромагнитных волн через сверхрешетку показал, что в сантиметровом и миллиметровом диапазонах длин волн выполняется взаимнооднозначное соответствие магниторезистивного эффекта, измеренного на постоянном токе, и относительных изменений в магнитном поле коэффициента прохождения вне условий магнитного резонанса. Относительное изменение коэффициента прохождения однозначно определяется относительным изменением удельного сопротивления наноструктуры;

- обнаружено, что магнитный резонанс в сверхрешетках при использовании методики проникновения электромагнитных волн наблюдается на частотах выше 30 ГГц и соответствует минимуму коэффициентов прохождения и отражения. В кластерно-слоистых наноструктурах резонанс отсутствует. Амплитуда резонансной особенности коэффициента прохождения наибольшая в тех сверхрешетках, где резонанс приходится на насыщенное магнитное состояние образца. Получено хорошее (не хуже 6%) согласие спектров магнитного резонанса, восстановленных из экспериментальных данных, и спектров однородной моды, найденных из кривых намагничивания с использованием оценок констант билинейного и биквадратичного обменного взаимодействия в модели биквадратичного обмена.

Сделаны оценки параметра затухания Гильберта по ширине линии магнитного резонанса на полевой зависимости микроволнового коэффициента прохождения;

- проведено теоретическое исследование взаимодействия электромагнитных волн в прямоугольном волноводе с гиротропной пластиной из многослойной магнитной наноструктуры, суммарная толщина металла которой существенно меньше глубины скин-слоя. Установлена структура электромагнитных полей, когда пластина расположена параллельно широкой стенке волновода вдоль его оси. Показано, что в режиме бегущих волн реализуется геометрия "ток перпендикулярен плоскости слоев". Получены методом теории возмущений для случаев отсутствия магнитного поля и во внешнем постоянном магнитном поле формулы для комплексной добавки к продольному волновому числу моды Я] о и комплексных коэффициентов прохождения и отражения. Показано, что микроволновые изменения продольного волнового числа при касательном и нормальном намагничивании в области частот и полей вне условий магнитного резонанса пропорциональны изменению удельной проводимости наноструктуры. Установлено, что частотные зависимости коэффициентов отражения и прохождения являются функциями осцилляционного типа;

- обнаружено при исследовании распространения электромагнитных волн миллиметрового и сантиметрового диапазонов через отрезок волновода с образцом сверхрешетки (Ре/Сг)п конечных размеров, расположенном параллельно его широкой стенке, что зависимость между магнитосопротивлением на постоянном токе и относительными изменениями модуля коэффициента прохождения микроволн является прямо пропорциональной. Показано, что частотные зависимости коэффициентов отражения и прохождения являются функциями осцилляционного типа в соответствии с расчетом. Относительные изменения модулей коэффициентов отражения и прохождения могут превышать 30%;

- волноводные методики измерения коэффициентов прохождения через металлические наноструктуры и отражения от них в режимах проникновения и бегущих волн, развитые для миллиметрового диапазона длин волн, позволили впрямую получать информацию о микроволновом ГМРЭ и магнитном резонансе. Они дали возможность проводить измерения на большом (практически неограниченном) наборе частот из выбранного диапазона в геометриях С1Р и СРР;

- экспериментально показана высокая эффективность взаимодействия электромагнитных волн миллиметрового диапазона с периодическими системами, содержащими наноструктуры. У периодической структуры типа "гребенка в волноводе" с пластинами гребенки, выполненными из образцов сверхрешетки Fe/Cr, под действием внешнего постоянного магнитного поля увеличение модуля коэффициента прохождения достигает 50%.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Кузнецов, Евгений Александрович, 2011 год

1. Суху Р. Магнитные тонкие пленки. М.: Мир, 1967. 424 с.

2. Grunberg P., Schreiber R., Pang Y., Brodsky M.B., Sowers H. Layered magnetic structures: evidence for antiferromagnetic coupling of Fe layers across Cr interlayers // Phys. Rev. Lett. 1986. V. 57. № 19. P. 2442-2445.

3. Baibich M.N., BrotoJ.M., FertA. VanDauN., PetroffF., EitenneP., GreuzetG., Friederich A., Chazelas J. Giant magnetoresistance of (001)Fe/(001)Cr magnetic superlattices // Phys. Rev. Lett. 1988. V. 61. № 21. P. 2472-2475.

4. Binasch G., Grunberg P., Saurenbach F., Zinn W. Enhanced magnetoresistance in layered magnetic structures with antiferromagnetic interlayer exchange // Phys. Rev. B. 1989. V. 39. № 7. P. 4828-4830.

5. Spin-dependent transport in magnetic nanostructures / S. Maekawa, T. Shinjo (Eds.), Taylor & Francis. London, New York, 2002.

6. Ферт А. Происхождение, развитие и перспективы спинтроники (Нобелевская лекция. Стокгольм, 8 декабря 2007 г.) // УФН. 2008. Т. 178. № 12. С. 1336-1348.

7. Грюнберг П.А. От спиновых волн к гигантскому магнитосопротивлению и далее (Нобелевская лекция. Стокгольм, 8 декабря 2007 г.) // УФН. 2008. Т. 178. № 12. С. 1349-1358.

8. Metallic superlattices / Ed. Т. Shinjo, Т. Takada. Amsterdam Oxford - New-York -Tokyo: Elsevier Science Publishers B.V., 1987. 272 p.

9. Engineering and application notes, giant magnetoresistive (GMR) sensors, nonvolatile electronics, 1996. P. 1-31.

10. Romashev L.N., Rinkevich A.B., Yuvchenko A., Burkhanov A. Magnetic field sensors based on Fe/Cr superlattices // Sensors and Actuators. 2001. V. A 91. P. 30-33.

11. DaughtonJ.M. Magnetic tunneling applied to memory // J. Appl. Phys. 1997. V. 81. № 8. P. 3758-3763.

12. Microwave photonics from components to applications / Ed. by A. Vilcot, B. Cabon, J. Chazelas, Kluwer, Dordrecht, 2003, 576 p.

13. Ustinov V.V., Rinkevich A.B., Romashev L.N., MininV.I. Correlation between microwave transmission and giant magnetoresistance in Fe/Cr superlattice // J. Magn. Magn. Mat. 1998. V. 177-181. P. 1205-1206.

14. Устинов В.В., Ринкевич А.Б., РомашевЛ.Н., ПеровД.В. Гигантское магнитосопротивление сверхрешеток Fe/Cr на сверхвысоких частотах // ЖТФ. 2004. Т. 74. №5. С. 94-100.

15. Rinkevich A.B., Romashev L.N., Ustinov V.V., Kuznetsov Е.А. High frequency properties of magnetic multilayers // J. Magn. Magn. Mat. 2003. V. 254-255. P. 603607.

16. Rinkevich A.B., Romashev L.N., MilyaevM.A., Kuznetsov E.A., Angelakeris M., Poulopoulos P. Electromagnetic waves penetration and magnetic properties of AgPt/Co nanostructures // J. Magn. Magn. Mat. 2007. V. 317. P. 15-19.

17. Rinkevich A.B., Romashev L.N., Ustinov V.V., Kuznetsov E.A. Rectangular waveguide with metallic nanostructure driven by magnetic field // Int. Journ. of Infrared and Millimeter Waves. 2007. V. 28. № 5. P. 567-578.

18. Устинов B.B., Ринкевич А.Б., РомашевЛ.Н., Бурханов A.M., Кузнецов Е.А. Гигантский магниторезистивный эффект в мультислоях Fe/Cr в широком интервале частот // ФММ. 2003. Т. 96. № 3. С. 52-58.

19. Устинов В.В., Ринкевич А.Б., РомашевЛ.Н., Миляев М.А., Бурханов A.M., Сидун H.H., Кузнецов Е.А. Проникновение электромагнитного поля через мультислойные и кластерно-слоистые наноструктуры Fe/Cr // ФММ. 2005. Т. 99. № 5. С. 44-55.

20. Устинов В.В., Ринкевич А.Б., Ромашев Л.Н., Кузнецов Е.А. Отражение электромагнитных волн от наноструктур Fe/Cr // Письма в ЖТФ. 2007. ТЗЗ. № 18. С. 23-31.

21. Устинов В.В., Ринкевич А.Б., Ромашев Л.Н., Кузнецов Е.А. Гигантский магниторезистивный эффект и магнитный резонанс в отражении электромагнитных волн от наноструктур Fe/Cr // ЖТФ. 2009. т. 79. № 8. С. 71-76.

22. Ринкевич А.Б., Ромашев Л.Н., Кузнецов Е.А. Электромагнитные волны в прямоугольном волноводе с металлической наноструктурой // Радиотехника и электроника. 2004. Т. 49. № 1. С. 48-53.

23. Ринкевич А.Б., РомашевЛ.Н., Кузнецов Е.А. Измерение высокочастотного гигантского магнитосопротивления наноструктур в режиме бегущих волн // Радиотехника и электроника. 2006. Т. 51. № 1. С. 93-99.

24. Ринкевич А.Б., Ромашев JI.H., Кузнецов Е.А. Магнитный резонанс в сверхрешетках Fe/Cr в режиме бегущих электромагнитных волн // "Новые магнитные материалы микроэлектроники". Сборник трудов XX Международной школы семинара. М.: МГУ, 2006. С. 757.

25. Ustinov V.V., Rinkevich А.В., Romashev L.N., MilyaevM.A., Kuznetsov E.A. Microwave GMR and magnetic resonance in (FeNi)/V multilayers // Euro Asian symposium "Trends in magnetism" (EASTMAG-2004): abstracts / Krasnoyarsk, Russia, 2004. P. 316.

26. Rinkevich A.B., Romashev L.N., Kuznetsov E.A. Millimeter wave giant magnetoresistance in Fe/Cr superlattice // The 15-th conference "Soft Magnetic Materials": abstracts / Bilbao, Spain, 2001. P. G-19.

27. Rinkevich A.B., Romashev L.N., Ustinov V.V., Kuznetsov E.A. Magnetic field driven waveguide with metallic nanostructure // European Microwave Week 2006. 36th European Microwave Conference (EuMC 2006): abstracts / Manchester, Great Britain, 2006. P. 55.

28. Ринкевич А.Б., Ромашев JI.H., Миляев М.А., Кузнецов Е.А. Магнитные, транспортные и микроволновые свойства наноструктур Ag/Co // X

29. Международный семинар "Нанотехнология и физика функциональных нанокристаллических материалов" (ДСМСМС-2005): тезисы / Екатеринбург-Новоуральск: ИФМ УрО РАН, 2005. С. 10.

30. Устинов B.B., Ромашев Л.Н., Минин В.И., Семериков А.В., Дель A.P. Зависимость магнитосопротивления сверхрешеток Fe/Cr от ориентации внешнего магнитного поля // ФММ. 1995. Т. 80. № 2. С. 71-80.

31. Dieny В. Giant magnetoresistance in spin-valve multilayers // J. Magn. Magn. Mat. 1994. V. 136. P. 335-359.

32. HjorvarssonB., DuraJ.A., Isberg P., WatanabeT., Udovic T.J., Andersson G., Majkrzak C.F. Reversible tuning of the magnetic exchange coupling in the Fe/V (001) superlattices using hydrogen // Phys. Rev. Lett. 1997. V. 79. № 5. P. 901-904.

33. BlixtA.M., Andersson G., LuJ., HjorvarssonB. Grown and characterization of Fe0;82NÍ0>18/V (001) superlattices // J. Phys.: Condens. Matter 2003. V. 15. P. 625-633.

34. Labergerie D., Westerholt K., ZabelH., HjorvarssonB. Hydrogen induced change of the atomic magnetic moments in Fe/Cr Superlattice // J. Magn. Magn. Mat. 2001. V. 225. P. 373-380.

35. Izquero J., RoblesR., Vega A., TalananaM., Demangeat C. Origin of dead magnetic Fe overlayers on V (110) // Phys. Rev. B. 2001. V. 64. № 6. P. 060404-1-060404-4.

36. Berkowitz A.E., Mitchell J.R., Carey M.J., Young A.P., Zhang S., SpadaF.E., Parker F.T., Hutten A., Thomas G. Giant magnetoresistance in heterogeneous Cu-Co alloys // Phys. Rev. Lett. 1992. V. 68. № 25. P. 3745-3748.

37. Xiao J.Q., Jiang J. Samuel, Chien C.L. Giant magnetoresistance in nonmultilayer magnetic systems // Phys. Rev. Lett. 1992. V. 68. № 25. P. 3749-3752.

38. Woods S.I., Kirtley J.R., SunS., Koch R.H. Direct investigation of superparamagnetism in Co nanoparticle films. // Phys. Rev. Lett. 2001. V. 87. № 13. P. 137205-1-137205-4.

39. SchadR., Potter C.D., BellienP., VerbankG., Mochalkov V.V., Bruynseraede Y. Giant magnetoresistance in Fe/Cr superlattices with very thin Fe layers // Appl. Phys. Lett. 1994. V. 64. № 25. P. 3500-3502.

40. Ustinov V.V., Romashev L.N., Milayev M.A., Korolev A.V., Krinitsina T.P., Burkhanov A.M. Kondo-like effect in the resistivity of superparamagnetic cluster-layered Fe/Cr nanostructures // J. Magn. Magn. Mat. 2006. V. 300. P. 148-152.

41. Slonczewski J.C. Mechanism of interlayer exchange in magnetic multilayers // J. Magn. Magn. Mat. 1993. V. 126. P. 374-379.

42. Slonczewski J.C. Conductance and exchange coupling of two ferromagnets separated by a tunneling barrier // Phys. Rev. B. 1989. V. 39. № 10. P. 6995-7002.

43. Parkin S.S.P., Moore N., Roche K.P. Oscillations in exchange coupling and magnetoresistance in metallic superlattice structures: Co/Ru, Co/Cr, and Fe/Cr // Phys. Rev. Lett. 1990. V. 64. № 19. P. 2304-2307.

44. Stiles M.D. Interlayer exchange coupling // J. Magn. Magn. Mat. 1999. V. 200. P. 322337.

45. Parkin S.S.P. Systematic variation of the strength and oscillation period of indirect magnetic exchange coupling through the 3d, 4 d, 5 d transition metals I I Phys. Rev. Lett. 1991. V. 67. № 25. P. 3598-3601.

46. Bruno P. Theory of interlayer magnetic coupling I I Phys. Rev. B. 1995-1. V. 52. № 1. P. 411-439.

47. Ustinov V.V., Bebenin N.G., Romashev L.N., Minin V.l., Milyaev M.A., Del A.R., Semerikov A.V. Magnetoresistance and magnetization of Fe/Cr(001) superlattices with noncollinear magnetic ordering // Phys. Rev. B. 1996-11. V. 54. № 22. P. 1595815966.

48. Rührig M., Schäfer R., Hubert A., Mosler R., Wolf J.A., Demokritov S.O., Grünberg P. Domain observations on Fe-Cr-Fe layered structures evidence for a biquadratic coupling effect // Phys. Status Solidi A. 1991. V. 125. № 2. P. 635-656.

49. Heinrich В., Cochran J.F., KowalewskiM. Kirschner J., CelinskiZ., ArrottA.S., Myrtle K. Magnetic anisotropics and exchange coupling in ultrathin fee Co (001) structures // Phys. Rev. B. 1991-1. V. 44. № 17. P. 9348-9361.

50. Schreyer A., AnknerJ.F., Zeidler Th., Zabel H., Schäfer M., WolfJ.A., Grünberg P., Majkrzak C.F. Noncollinear and collinear magnetic structures in exchange coupled Fe/Cr (001) superlattices // Phys. Rev. B. 1995. V. 52. № 22. P. 16066-16085.

51. Demokritov S.O. Biquadratic interlayer coupling in layered magnetic systems // J. Phys. D.: Appl. Phys. 1998. V. 31. P. 925-941.

52. Bruno P. Theory of interlayer exchange interactions in magnetic multilayers // J. Phys.: Condens. Matter 1999. V. 11. P. 9403-9419.

53. Slonczewski J.C. Fluctuation mechanism for biquadratic exchange coupling in magnetic multilayers // Phys. Rev. Lett. 1991. V. 67. № 22. P. 3172-3175.

54. Slonczewski J.C. Origin of biquadratic exchange in magnetic multilayers // J. Appl. Phys. 1993. Pt. II A. V. 73. № 10. P. 5957-5962.

55. Demokritov S., Tsymbal E., Grünberg P., ZinnW., Schuller I. К. Magnetic-dipole mechanism for biquadratic interlayer coupling // Phys. Rev. В. 1994-1. V. 49. № 1. P. 720-723.

56. Устинов В.В., КуркинМ.И. Термодинамическая модель волн спиновой плотности в хроме // ФММ. 2003. Т. 96. № 1. С. 13-17.

57. Slonczewski J.C. Overview of interlayer exchange theory // J. Magn. Magn. Mat. 1995. V. 150. P. 13-24.

58. Демокритов С.О., Дровосеков А.Б., Крейнес Н.М., Нембах X., Рикарт М., Холин Д.И. Межслойное взаимодействие в системе Fe/Cr/Fe: зависимость от толщины прослойки хрома и температуры // ЖЭТФ. 2002. Т. 122. №6(12). С. 1233-1246.

59. Морозов А.И., Сигов А.С. Новый тип доменных стенок доменные стенки, порождаемые фрустрациями в многослойных магнитных наноструктурах // ФТТ. 2004. Т. 46. № 3. С. 385-400.

60. Левченко В.Д., Морозов А.И., Сигов А.С., Сигов Ю.С. "Необычные" доменные стенки в мультислоях ферромагнетик — слоистый антиферромагнетик // ЖЭТФ. 1998. Т. 114. №5(11). С. 1817-1826.

61. Pierce D.T., Unguris J., CelottaR.J., Stiles M.D. Effect of roughness, frustration, and antiferromagnetic order on magnetic coupling of Fe//Cr multilayers // J. Magn. Magn. Mat. 1999. V. 200. P. 290-321.

62. Zabel H. Magnetism of chromium at surfaces, at interfaces and in thin films // J. Phys.: Condens. Matter. 1999. V. 11. P. 9303-9346.

63. Fishman R.S. Spin density waves in Fe/Cr trilayers and multilayers // J. Phys.: Condens. Matter. 2001. V. 13. P. R235-R269.

64. CamleyR.E., Stamps R.L. Magnetic multilayers: spin configurations, excitations and giant magnetoresistance // J. Phys.: Condens. Matter. 1993. V. 5. P. 3727-3786.

65. Zutic I., Fabian J., Das Sarma S. Spintronics: fundamentals and applications // Rev. Mod. Phys. 2004. V. 76. P. 323-410.

66. Fert A., GrunbergP., Barthélémy A., PetroffF., Zinn W. Layered magnetic structures: interlayer exchange coupling and giant magnetoresistance // J. Magn. Magn. Mat. 1995. V. 140-144. P. 1-8.

67. GijsM.A.M., Bauer G.E.W. Perpendicular giant magnetoresistance of magnetic multilayers // Adv. Phys. 1997. V. 46. № 3/4. P. 285-445.

68. Levy P.M., Zhang S. Our current understanding of giant magnetoresistance in transition-metal multilayers // J. Magn. Magn. Mat. 1995. V. 151. P. 315-323.

69. Zhang X.-G., Butler W.H. Conductivity of metallic films and multilayers // Phys. Rev. B. 1995-1. V. 51. № 15. P. 10085-10103.

70. Los V.F., PogorilyA.N. Magnetoresistance of metallic magnetic multilayers in the ballistic regime for a spacer // J. Phys. D.: Appl. Phys. 2000. V. 33. P. 1267-1275.

71. Baumgart P., Gurney B.A., Wilhoit D.R., Nguyen Т., Dieny В., Speriosu V.S. The role of spin-dependent impurity scattering in Fe/Cr giant magnetoresistance multilayers // J. Appl. Phys. 1991. V. 69. Pt. II. № 8. P. 4792-4794.

72. Parkin S.S.P. Origin of enhanced magnetoresistance of magnetic multilayers: spin-dependent scattering from magnetic interface states // Phys. Rev. Lett. 1993. V. 71. № 10. P.1641-1644.

73. Fullerton E.E., Kelly D.M., Guimpel J., Schuller I. K., Bruynseraede Y. Roughness and giant magnetoresistance in Fe/Cr superlattices // Phys. Rev. Lett. 1992. V. 68. №6. P. 859-862.

74. Устинов B.B. Корреляция гигантского магнитосопротивления и намагниченности металлических сверхрешеток // ЖЭТФ. 1994. Т. 106. № 1(7). С. 207-216.

75. Ustinov V.V., Kravtsov Е.А. A unified semiclassical theory of parallel and perpendicular giant magnetoresistance in metallic superlattices // J. Phys.: Condens. Matter. 1995. V. 7. P. 3471-3484.

76. Chaiken A., Prinz G.A., Krebs J.J. Magnetotransport study of Fe-Cr-Fe sandwiches grown onZnSe (100) //J. Appl. Phys. 1990. V. 67. № 9. P. 4893-4894.

77. PettitK., GiderS., Parkin S.S.P., SalamonM.B. Strong biquadratic coupling and antifeiTomagnetic ferromagnetic crossover in NiFe/Cu multilayers // Phys. Rev. B. 1997-1. V. 56. № 13. P. 7819-7822.

78. Krebs J.J., Lubitz P., Chaiken A., Prinz G.A. Magnetoresistance origin for nonresonant microwave absorption in antiferromagnetically coupled epitaxial Fe/Cr/Fe(001) sandwiches //J. Appl. Phys. 1991. V. 69. № 8. Pt. II. P. 4795-4797.

79. Krebs J.J., Lubitz P., Chaiken A., Prinz G.A. Magnetic resonance determination of the antiferromagnetic coupling of Fe layers through Cr// Phys. Rev. Lett. 1989. V. 63. № 15. P. 1645-1648.

80. Kuanr B.K., KuanrA.V. FMR studies on Fe/Cr/Fe trilayer ultrathin films // J. Magn. Magn. Mat. 1997. V. 165. № 1-3. P. 275-279.

81. Kuanr В.К., Kuanr A.V., Grimberg P., G. Nimtz. Swept-frequency FMR on Fe/Cr trilayer ultrathin films; microwave giant magnetoresistance // Phys. Let. A. 1996. V. 221. №3-4. P. 245-252.

82. Ринкевич А.Б., Ромашев JT.H., Устинов B.B. Высокочастотное магнитосопротивление сверхрешеток Fe/Cr // ЖЭТФ. 2000. Т.117. №5. С. 960968.

83. Ustinov V.V. High frequency impedance of magnetic superlattices showing giant magnetoresistance // J. Magn. Magn. Mat. 1997. V. 165. P. 125-127.

84. Frait Z., Sturc P., Temst K., Bruynseraede Y., Vävra I. Microwave and d.c. differential giant magnetoresistance study of iron/chromium superlattices // Solid State Comm. 1999. V. 112. P. 569-573.

85. Rausch Т., SzczurekT., Schlesinger M. High frequency giant magnetoresistance in evaporated Co/Cu multilayers deposited on Si (111) and Si (100) // J. Appl. Phys. 1999. V. 85. № l.P. 314-318.

86. Грановский А.Б., Козлов A.A., БагмутТ.В., He дух С.В., Тарапов С.И., Клерк Ж.П. Высокочастотное спин-зависящее туннелирование в нанокомпозитах // ФТТ. 2005. Т. 47. № 4. С. 713-715.

87. Jacquet J.C., Valet Т. A new magneto optical effect discovered on magnetic multilayers: the magnetorefractive effect // Mat. Res. Soc. Symp. Proc. 1995. V. 384. P. 477-490.

88. Pratt Jr. W.P., Lee S.-F., Slaughter J.M., LoloeeR., Schroeder, Bass J. Perpendicular giant magnetoresistance of Ag/Co multilayers // Phys. Rev. Lett. 1991. V. 66. № 23. P. 3060-3063.

89. Valet Т. Theory of the perpendicular magnetoresistance in magnetic multilayers // Phys. Rev. B. 1993-11. V. 48. № 10. P. 7099-7113.

90. Bass J., Pratt Jr. W.P. Current-perpendicular (CPP) magnetoresistance in magnetic metallic multilayers // J. Magn. Magn. Mat. 1996. V. 200. P. 274-289.

91. Gijs M.A.M., Lenczowski S.K., Giesbers J.B. Perpendicular giant magnetoresistance of microstructured Fe/Cr magnetic multilayers from 4,2 to 300 К // Phys. Rev. Lett. 1993. V. 70. №21. P. 3343-3346.

92. Piraux L., Dubois S., FertA. Perpendicular giant magnetoresistance in magnetic multilayered nanowires // J. Magn. Magn. Mat. 1996. V. 159. P. L287-L292.

93. Dauguet P., Gandit P., Chaussy J. New methods to measure the current perpendicular to the plane magnetoresistance of multilayers // J. Appl. Phys. 1996. V. 79. № 8. P. 58235825.

94. Ustinov V.V., Rinkevich A.B., Romashev L.N. Microwave magnetoresistance of Fe/Cr multilayers in current-perpendicular to plane geometry // J. Magn. Magn. Mat. 1999. V. 198-199. P.82-84.

95. Ustinov V.V., Rinkevich A.B., Romashev L.N. Microwave current-perpendicular to plane giant magnetoresistance of Fe/Cr superlattice // J. Magn. Soc. Japan. 1999. V. 23. P. 114-116.

96. Ринкевич А.Б., РомашевЛ.Н. Бесконтактное измерение магнитосопротивления магнитных металлических сверхрешеток // Радиотехника и электроника. 1999. Т. 44. №5. С. 597-600.

97. Устинов В.В., Ринкевич А.Б., РомашевЛ.Н., Ангелакерис М., Воурутцис Н. Микроволновое магнитосопротивление сверхрешеток Fe/Cr при протекании тока перпендикулярно плоскости слоев // ФММ. 2002. Т. 93, № 5. С .31-38.

98. Магарилл Л.И., Махмудиан М.М., Энтин М.В. Фриделевские осцилляции проникновения магнитного поля в нормальный металл и размерно-квантованную систему // Письма в ЖЭТФ. 2002. Т. 75. Вып. 9-10. С. 560-564.

99. Ферромагнитный резонанс / под ред. чл.-корр. АН СССР С.В. Вонсовского. М.: Гос. изд. физ.-мат. лит., 1961. 344 с.

100. Farle М. Ferromagnetic resonance of ultrathin metallic layers // Rep. Prog. Phys. 1998. V. 61. № 7. P. 755-826.

101. Celinski Z., UrquhartK.B., HeinrichB. Using ferromagnetic resonance to measure the magnetic moments of ultrathin films // J. Magn. Magn. Mat. 1997. V. 166. P. 6-26.

102. Дровосеков А.Б., КрейнесН.М., ХолинД.И., Мещеряков В.Ф., Миляев М.А., Ромашев J1.H., Устинов В.В. Ферромагнитный резонанс в многослойных структурах Fe/Cr.n с неколлинеарным магнитным упорядочением // Письма в ЖЭТФ. 1998. Т. 67. № 9. С. 690-695.

103. Бебенин Н.Г., Устинов В.В. Частоты спиновых волн в сверхрешетке с биквадратичным обменом в магнитном поле // ФММ. 2000. Т. 89. № 3. с. 19-23.

104. Крейнес II.M. Исследование межслоевого взаимодействия в магнитных многослойных структурах Fe/Cr.n методом ферромагнитного резонанса (Обзор) // ФНТ. 2002. Т. 28. № 8/9. С. 807-821.

105. Lindner J., BaberschkeK. In situ ferromagnetic resonance: an ultimate tool to investigate the coupling in ultrathin magnetic films // J. Phys.: Condens. Matter. 2003. V. 15. P. R193-R232.

106. BebeninN.G., KobelevA.V., TankeevA.P., Ustinov V.V. Magnetic resonanse frequencies in multilayers with biquadratic exchange and non-collinear magnetic ordering // J. Magn. Magn. Mat. 1997. V. 165. P. 468-470.

107. Maccio M., PiniM.G., PolitiP., Rettori A. Spin-wave study of the magnetic excitations in sandwich structures coupled by bilinear and biquadratic interlayer exchange //Phys. Rev. B. 1994-1. V. 49. № 5. P. 3283-3293.

108. Мицек А.И. ФМР в пленках, состоящих из слоев с разными решетками // Укр. физ. журн. 1993. Т. 38. № 10. С. 1563-1566.

109. Носов Р.Н., Семенцов Д.И. Модификация спектров спин-волнового резонанса в пленках с затуханием и конечным поверхностным закреплением спинов // ФТТ. 2000. Т. 42. Вып. 8. С. 1430-1436.

110. Василевская Т.М., Семенцов Д.И. Спин-волновой резонанс в продольно намагниченной тонкой пленке // ФТТ. 2007. Т. 49. Вып. 10. С. 1824-1830.

111. Носов P.H., Семенцов Д.И. Спин-волновой резонанс в магнитных пленках в условиях скин-эффекта // ФТТ. 2002. Т. 44. Вып. 9. С. 1639-1642.

112. Носов Р.Н., Семенцов Д.И. Скин-эффект в условиях ферромагнитного и спин-волнового резонанса// ФТТ. 2001. Т. 43. Вып. 10. С. 1845-1848.

113. Коган Е.М., Туров Е.А., Устинов В.В. Импеданс прохождения ферромагнитной металлической пленки. // ФММ. 1982. Т. 53. № 2. С. 223-229.

114. Гейнрих Б., Мещеряков В.Ф. Прохождение электромагнитной волны через ферромагнитный металл в области антирезонанса // Письма в ЖЭТФ. 1969. Т. 9. № 11.С. 618-622.

115. Каганов М.И., ПаашГ. Импеданс ферромагнитного металла вблизи антирезонанса // ЖЭТФ. 1976. Т. 70. № 3. С. 1112-1119.

116. Moreland J. Micromechanical instruments for ferromagnetic measurements // J. Phys. D.: Appl. Phys. 2003. V. 36. P. R39-R51.

117. Belozorov D.P., RavlikA.G., Rameev B.Z., Roschenko S.T., Shipkoval.G., Tarapov S.I. High frequency resonance features of giant magnetoresistance multilayers // Int. Joum. of Infrared and Millimeter Waves. 2000. V. 21. № 10. P. 1627-1638.

118. Gan'shinaE., GuschinV., KirovS., PerovN., Syr'evN., BrouersF. Magnetic, magnetooptical properties and FMR in multilayer films // J. Magn. Magn. Mat. 1997. V. 165. P. 346-348.

119. KuanrB.K. Interlayer exchange coupling of epitaxial Fe/Al/Fe trilayer films: dynamic and static measurements // J. Appl. Phys. 2003. V. 93. № 10. P. 7232-7234.

120. Каплиенко А.И., НиколоваЭ.П, КутькоК.В., АндерсА.Г., Зорченко В.В., СтеценкоА.Н. Магнитный резонанс и осцилляции магнитной анизотропии в сверхрешетках Со/Си (111) // ФНТ. 2005. Т. 31. № 3/4. С. 471-478.

121. TexeiraM. A., Ramos С.А., Fernandes A.A.R., Fullerton Е.Е. FMR study of the crystalline anisotropy of Fe(f)Cr(38Â).N superlattices grown on MgO(lOO) and MgO (110)// J. Magn. Magn. Mat. 2001. V. 226-230. P. 1788-1789.

122. Arias R., Mills D.L. Extrinsic contributions to the ferromagnetic resonance response of ultrathin films // Phys. Rev. B. 1999-11. V. 60. № 10. P. 7395-7409.

123. Urban R., Heinrich В., Woltersdorf G., Ajdari K., Myrtle K., Cochran J.F. Nanosecond relaxation processes in ultrathin metallic films prepared by MBE // Phys. Rev. B. 2001. V. 65. P. 020402-1-4.

124. Urban R., Woltersdorf G., HeinrichB. Gilbert damping in single and multilayer ultrathin films: role of interfaces in nonlocal spin dynamics // Phys. Rev. Lett. 2001. V. 87. №21. P. 217204-1-4.

125. Tserkovnyak Y., Brataas A., Bauer G.E.W. Enhanced Gilbert damping in thin ferromagnetic films //Phys. Rev. Lett. 2002. V. 88. № 11. P. 117601-1-4.

126. Slonczewski J.C. Current-driven excitation of magnetic multilayers // J. Magn. Magn. Mat. 1996. V. 159. P. L1-L7.

127. Berger L. Emission of spin waves by a magnetic multilayer traversed by a current // Phys. Rev. B. 1996-1. V. 54. № 13. P. 9353-9358.

128. Звездин A.K., Звездин K.A., Хвальковский A.B. Обобщенное уравнение Ландау-Лифшица и процессы переноса спинового момента в магнитных наноструктурах // УФН. 2008. Т. 178. № 4. С. 436-442.

129. Tsoi М., Jansen A.G.M., Bass J., Chiang W.-C., Seek M., Tsoi V., WyderP. Excitation of a magnetic multilayer by an electric current // Phys. Rev. Lett. 1998. V. 80. № 19. P. 4281-4284.

130. Katine J.A., Albert F.G., Buhrman R.A., Myers E.B., Ralph D.C. Current-driven magnetization reversal and spin-wave excitation in Co/Cu/Co pillars // Phys. Rev. Lett. 2000. V. 84. № 14. P. 3149-3152.

131. Grollier J., Cros V., Hamzic A., George J.M., Jaffres H., FertA., Faini G., Ben Youssef J., LeGallH. Spin-polarized current induced switching in Co/Cu/Co pillars // Appl. Phys. Lett. 2001. V. 78. № 23. P. 3663-3665.

132. Urazhdin S., BirgeN.O., Pratt W.P., Bass J. Switching current versus magnetoresistance in magnetic multilayer nanopillars // Appl. Phys. Lett. 2004. V. 84. №9. P. 1516-1518.

133. FertA., CrosV., George J.-M., Grollier J., Jaffres H., Hamzic A., Vaures A., Faini G., Ben Youssef J., LeGallH. Magnetization reversal by injection and transfer of spin: experiments and theory // J. Magn. Magn. Mat. 2004. V. 272-276. P. 17061711.

134. Slonczewski J.C. Excitation of spin waves by an electric current // J. Magn. Magn. Mat. 1999. V. 195. P. L261-L268.

135. Slonczewski J.C., United States Patent # 5,695,864, Dec. 9, 1997.

136. Rippard W.H., PufallM.R., KakaS., RussekS.E., SilvaT.J. Direct-current induced dynamics in Co9oFeio/Ni8oFe2o point contacts // Phys. Rev. Lett. 2004. V. 92. № 2. P. 027201-1-4.

137. Grollier J., CrosV., FertA. Synchronization of spin-transfer oscillators driven by stimulated microwave currents // Phys. Rev. B. 2006. V. 73. № 6. P. 060409(R)-l-4.

138. Stamps R.L. Mechanisms for exchange bias // J. Phys. D.: Appl. Phys. 2000. V. 33. P. R247-R268.

139. Dieny В., Speriosu V.S., Parkin S.S.P., GurneyB.A., WilhoitD.R., MauriD. Giant magnetoresistance in soft ferromagnetic multilayers // Phys. Rev. B. 1991. V. 43. № 1. P. 1297-1300.

140. GriinbergP. "Magnetic field sensor with ferromagnetic thin layers having magnetically antiparallel polarized components", US patent 4,949,039 (1990).

141. KakaS., RussekS. Switching in spin-valve devices in response to subnanosecond longitudinal field pulses // J. Appl. Phys. 2000. V. 87. № 9. P. 6391-6393.

142. Gregg G.F., Petej I., Jouguelet E, Dennis C. Spin electronics a review // J. Phys. D.: Appl. Phys. 2002. V. 35. P. R121-R155.

143. Блинов B.B., Потемкин Г.А., Пчеляков О.П. и др., Автор, свид. "Устройство для молекулярно-лучевой эпитаксии" № 1487517 (1989).

144. Автоматизированная многокамерная установка молекулярно-лучевой эпитаксии "Катунь-С". Паспорт, техническое описание и инструкция по эксплуатации. Новосибирск, ИФП СО РАН, 1991.

145. Пчеляков О.П. Молекулярно-лучевая эпитаксия: оборудование, приборы, технология // УФН. 2000. Т. 170. № 9. С. 993-995.

146. Устинов В.В., ЦуринВ.А., Ромашев Л.П., Овчинников В.В. Мессбауэровская спектроскопия межслойных границ в магнито-неколлинеарных сверхрешетках 57Fe/Cr.,2/MgO (100) //ПЖТФ. 1999. Т. 25. № 11. С. 88-94.

147. Миляев М.А. Магнитометр АВМ-1. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Екатеринбург, 2006 г. 27 с.

148. Селективный микровольтметр и прибор для измерения радиопомех типа SMV 1.1. Описание. VEB Messelektronik. Berlin. 57с.

149. Измеритель КСВН панорамный Р2-65. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Вильнюс, 1986 г. 116 с.

150. Измеритель КСВН панорамный Р2-67. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Вильнюс, 1986 г. 124 с.

151. Волноводы сложных сечений / Г.Ф. Заргано, В.П. Ляпин, B.C. Михалевский и др. М.: Радио и связь, 1986. 124 е.: ил.

152. Фальковский О.И. Техническая электродинамика. Учебник для вузов связи. М.: Связь, 1978. 432 е.: ил.

153. Семенов H.A. Техническая электродинамика. М.: Связь, 1972. 480 с.

154. Лебедев И.В. Техника и приборы СВЧ. Т. 1. М.: Высш. школа, 1970. 440 е.: ил.

155. Никольский В.В., Никольская Т.И. Электродинамика и распространение радиоволн: Учеб. пособие для вузов.-3-е изд., перераб. и доп. М.: Наука, 1989. 544 е.: ил.

156. Гуревич А.Г. Магнитный резонанс в ферритах и антиферромагнетиках. М.: Наука, 1973. 592 е.: ил.

157. Гуревич А.Г., Мелков Г.А. Магнитные колебания и волны, М.: Физматлит, 1994. 464 е.: ил.

158. Никольский В.В. Вариационные методы для внутренних задач электродинамики. М.: Паука, 1967. 460 е.: ил.

159. Бреховских Л.М., Годин O.A. Акустика слоистых сред. М.: Наука, 1989. 416 с.: ил.

160. Голант М.Б., Маклаков A.A., ШурМ.Б. Изготовление резонаторов и замедляющих систем электронных приборов. М.: Сов. радио, 1969. 408 е.: ил.