Магнитные, оптические и магнитооптические свойства магнитоплазмонных кристаллов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Беляев Виктор Константинович

• Беляев Виктор Константинович
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Беляев Виктор Константинович

1. Магнитные материалы

1.1. Подходы к исследованию магнитных материалов

1.2. Анизотропия магнитных свойств

2. Магнитооптические эффекты

2.1. Феноменологическая теория магнитооптических эффектов

2.2. Усиление экваториального эффекта Керра

3. Датчики магнитного поля

3.1. Датчики магнитного поля на оптических и магнитооптических эффектах

3.2. Применение датчиков магнитного поля

4. Выводы к главе

Глава II

Методы изготовления, характеризации и исследования магнито-

плазмонных кристаллов

1. Изготовление магнитоплазмонных кристаллов

1.1. Подготовка подложек

1.2. Ионно-плазменное напыление

1.3. Магнетронное распыление

1.4. Перечень изготовленных образцов

2. Методы характеризации изготовленных образцов

2.1. Сканирующая электронная микроскопия

2.2. Просвечивающая электронная микроскопия

2.3. Сканирующая профилометрия

2.4. Атомно-силовая микроскопия

3. Методы исследования магнитных свойств и магнитной микроструктуры

3.1. Вибрационная магнитометрия

3.2. Керр-магнитометрия

3.3. Керр-микроскопия

3.4. Магнитно-силовая микроскопия

3.5. Оптическая спектроскопия

4. Заключение к главе

Глава III

Магнитные, оптические и магнитооптические свойства магнито-

плазмонных кристаллов

1. Характеризация магнитоплазмонных кристаллов

2. Магнитные свойства магнитоплазмонных кристаллов

3. Магнитная микроструктура магнитоплазмонных кристаллов

4. Оптические и магнитооптические свойства магнитоплазмонных кристаллов

5. Выводы к главе

Глава IV

Полевые зависимости магнитооптического отклика

1. Зависимость величины магнитооптического отклика от напряженности постоянного магнитного поля

2. Топографирование постоянных магнитных полей

3. Выводы к главе

Основные результаты

Список обозначений

Благодарности

Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Магнитные, оптические и магнитооптические свойства магнитоплазмонных кристаллов»

Введение

Технологический прогресс задает направления развития современных фундаментальных и экспериментальных подходов к исследованию материалов и их адаптации под различные приложения. В области физики актуальной задачей является проведение исследований механизмов формирования структурных, магнитных, оптических и магнитооптических свойств материалов на нано- и микро- масштабах. Понимание механизмов формирования свойств и их взаимной связи, совместно с развитием подходов и совершенствованием методик создания наноструктурных материалов, позволит создавать материалы с заданными свойствами под конкретные приложения (например, создание пассивных и активных оптических элементов). В последние годы активно развиваются направления магнетизма и оптики, задачами которых ставятся поиск путей создания магнитно-высокоанизотропных наноструктур для проведения исследований взаимодействия электромагнитных волн с материалами на субволновых масштабах.

Фотонные кристаллы - наноструктурные материалы с периодически изменяющимся коэффициентом диэлектрической проницаемости [1]. В подобных структурах существует "запрещенная зона диапазон частот электромагнитных колебаний, распространение которых невозможно внутри материала, что позволяет использовать фотонные кристаллы в качестве зеркал, волноводов [2], чувствительных элементов в датчиках концентрации [3], в фо-товольтаике [4] или в фотокатализе [5]. В таких структурах также возможно наблюдение различных эффектов, таких как гигантская оптическая дисперсия и аномальная групповая скорость, эффект замедления света и подавление спонтанного излучения атомов. Использование фотонных кристаллов также позволяет локализовать энергию электромагнитных волн на наномасштабах для усиления нелинейных оптических эффектов [6]. Интерес с точки зрения физики представляет также и исследование магнитофотонных кристаллов, в состав которых входят гиротропные материалы, прозрачные для оптического диапазона длин волн [7]. В магнитофотонных кристаллах можно наблюдать ряд новых эффектов, например, эффект усиления магнитооптических эффектов Фарадея и Керра, а также эффективно управлять свойствами оптического излучения при помощи изменения напряженности и направления магнитного поля.

Локализовать энергию оптического излучения можно при помощи магнитоплазмонных кристаллов (МПлК) - наноструктур, состоящих из благородных и ферромагнитных металлов, покрытых слоем диэлектрика. В таких структурах возможно возбуждение поверхност-

ных волн электронной плотности на границах раздела материалов с различными знаками диэлектрической проницаемости [8]. Отличительными особенностями МПлК являются принципиальная возможность усиления магнитооптических эффектов за счет более эффективного [9] взаимодействия электромагнитных волн с ферромагнитным материалом, путем возбуждения поверхностных плазмон-поляритонов (ППП), и возможность активного управления поляризацией и интенсивностью отраженного света в оптическом диапазоне длин волн посредством изменения напряженности магнитного поля [10,11]. Возбуждение ППП в МПлК реализуется за счёт дифракционной схемы, которая основана на взаимодействии дифрагированного света с поверхностными плазмонными модами МПлК [12].

МПлК могут быть использованы в качестве чувствительных элементов в датчиках концентрации [13]. Недавно было показано, что МПлК можно использовать в качестве чувствительного элемента датчика напряженности постоянного магнитного поля [14,15]. Чувствительность датчика определяется полевой зависимостью величины магнитооптического отклика МПлК, которая, в свою очередь, определяется комбинацией магнитного и плазмон-ного вкладов. Магнитные, оптические и магнитооптические свойства МПлК зависят от таких параметров, как период и высота дорожек дифракционной решетки, использованной в качестве подложки, а также от составов функциональных слоев [16,17]. Поэтому диссертация посвящена исследованию механизмов формирования свойств МПлК и разработке физических основ датчика магнитного поля на его основе.

Цель работы: Исследовать механизмы формирования магнитных, оптических и магнитооптических свойств магнитоплазмонных кристаллов в зависимости от их параметров.

Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

1. Изготовить и охарактеризовать структурно-морфологические свойства магнитоплаз-монных кристаллов на основе дифракционных решеток, отличающихся периодом и высотой дорожек, с разными толщинами и составом функциональных слоев. Последовательности нанесения функциональных слоев: Ад/Ее/Б13, Аи/Ее/Б13, Ад/Ыг/Бг3Ы4, Аи/Ыг/Бг3Ы4 или Ыг80Ее2о.

2. Исследовать интегральные и локальные магнитные свойства магнитоплазмонных кристаллов. Определить механизмы формирования магнитных свойств и особенностей процессов перемагничивания и размагничивания магнитоплазмонных кристаллов в зависимости от их параметров.

3. Разработать, собрать и автоматизировать установку для проведения исследований спектральных и полевых зависимостей оптических и магнитооптических свойств маг-

нитоплазмонных кристаллов в диапазоне длин волн от 450 до 800 нм при приложении магнитного поля напряженностью до 500 Э.

4. Исследовать спектральные зависимости коэффициента отражения и экваториального магнитооптического эффекта Керра для определения условий возбуждения поверхностных плазмон-поляритонов. Определить факторы, приводящие к усилению экваториального магнитооптического эффекта Керра.

5. Исследовать зависимости магнитооптического отклика магнитоплазмонных кристаллов от напряженности переменного и постоянного магнитного поля. Установить влияние параметров магнитоплазмонных кристаллов на магнитооптические характеристики.

Положения, выносимые за защиту.

1. Увеличение толщины слоя железа с 5 до 100 нм в магнитоплазмонных кристаллах с последовательностью функциональных слоев Ад(100 нм)/Ев/Бг3Ж4(20 нм), нанесенных на дифракционную решетку с периодом 320 нм и высотой дорожек 20 нм, приводит к усилению экваториального эффекта Керра за счет возбуждения поверхностных плазмон-поляритонов, с 0.97 до 4.64% в полях напряженностью до 25 Э. Существует алгоритм подбора материала и толщины ферромагнитного слоя, позволяющий уменьшить напряженность магнитного поля, в котором наблюдается максимальное значение экваториального эффекта Керра, до 7 Э.

2. Величина магнитооптического отклика в геометрии экваториального эффекта Керра от магнитоплазмонного кристалла на длине волны, соответствующей возбуждению поверхностных плазмон-поляритонов, прямо пропорциональна напряженности постоянного магнитного поля, приложенного сонаправлено модулирующему переменному магнитному полю фиксированной амплитуды.

3. Магнитный вклад в магнитооптические свойства магнитоплазмонных кристаллов -формирование спектральных и полевых зависимостей магнитооптического отклика - в геометрии экваториального эффекта Керра, является определяющим.

4. Неравномерное покрытие дорожек дифракционной решетки, имеющих высоту 100 нм, слоем железа толщиной 5 нм, приводит к появлению магнитостатического взаимодействия между магнитными фазами, сформированными железом, осажденным на нижнюю и на боковые грани дорожек, и железом, нанесенным на верхние части дорожек.

Подобного поведения для магнитоплазмонных кристаллов на основе никеля не наблюдается.

Научная новизна работы.

Впервые проведено систематическое исследование локальных и интегральных магнитных свойств, а также оптических и магнитооптических свойств магнитоплазмонных кристаллов на основе тонкопленочных структур из благородных, ферромагнитных и диэлектрических материалов, нанесенных на поверхность дифракционных решеток; впервые исследована зависимость указанных свойств от толщин, составов функциональных слоев и параметров дифракционных решеток МПлК.

Продемонстрировано, что величина магнитооптического отклика МПлК, измеренная на длине волны, соответствующей возбуждению поверхностных плазмон-поляритонов, имеет сильную зависимость от напряженности внешнего постоянного и переменного поля. Полевая зависимость магнитооптического отклика имеет ступенчатую форму и определяется магнитными свойствами МПлК.

Установлено влияние магнитного, оптического и плазмонного вкладов в формирование полевой зависимости магнитооптического отклика магнитоплазмонных кристаллов в геометрии экваториального эффекта Керра. Продемонстрировано, что величина магнитооптического отклика при выполнении условий возбуждения поверхностных плазмон-поляритонов определяется напряженностью постоянного магнитного поля, приложенного к магнитоплаз-монному кристаллу сонаправлено модулирующему переменному магнитному полю фиксированной амплитуды.

Впервые показана корреляция полевых зависимостей величины магнитооптического отклика в магнитном поле с плавно уменьшающейся амплитудой с процессами размагничивания МПлК. Исследована зависимость магнитооптического отклика от напряженности постоянного магнитного поля при приложении переменного магнитного поля фиксированной амплитуды.

Достоверность результатов.

Результаты, представленные в данной работе, получены на современном измерительном оборудовании. Достоверность результатов также обеспечена использованием взаимодополняющих методик, воспроизводимостью результатов экспериментальных исследований. Представленные экспериментальные данные согласии с имеющимися в литературе данными других научных групп в области исследования свойств наноструктурных материалов.

Практическая значимость работы.

Результаты комплексных и систематических исследований влияния параметров МПлК на их магнитные, оптические и магнитооптические свойства позволяют дать научно-обоснованные рекомендации по изготовлению наноструктурных материалов с заданными магнитными характеристиками, что обуславливает интерес к их использованию в различных устройствах микро- и наноэлектроники.

В ходе выполнения работы автором была собрана и автоматизирована установка для проведения исследований спектральных и полевых зависимостей интенсивностных и поляризационных оптических и магнитооптических эффектов в оптическом и инфракрасном диапазонах длин волн.

В ходе выполнения работы было показано, что МПлК может быть использован в качестве чувствительного элемента датчика постоянного магнитного поля с чувствительностью до 3.6 • 10-6 Э на области измерений 1 мм2; теоретический предел - 10-7 Э на области 5 мкм2. Датчик магнитного поля на основе МПлК может быть использован для приложений магнитной дефектоскопии и в точечных диагностических устройствах. Его основными преимуществами является высокая чувствительность, возможность изменять размер области, с которой снимаются данные, и возможность проведения топографирования постоянного магнитного поля. На датчик постоянного магнитного поля на основе МПлК был получен патент на изобретение. Разработана методика топографирования постоянного магнитного поля при помощи датчика магнитного поля на МПлК.

Апробация результатов и публикации.

Результаты диссертации были представлены лично автором в виде устных и стендовых докладов на международных и конференциях: The European Conference «Physics of Magnetism», Познань, Польша, июнь 2014; Moscow International Symposium on Magnetism, Москва, Россия, июнь 2014; International Conference on Applied Mineralogy and Advanced Materials, Кастелланета-Марина, Италия, июнь 2015; International Conference on Magnetism, Барселона, Испания, июль 2015; International Baltic Conference on Magnetism: Focus on Biomedical Aspects, Светлогорск, Россия, август 2015; Italian School on Magnetism, Милан, Италия, апрель 2016; IEEE Magnetics Society Summer School 2016, Тохоку, Япония, июль 2016; The International Joint School «Smart Nanomaterials and X-ray Optics 2016: Modelling, Synthesis and Diagnostics», Калининград, Россия, октябрь 2016; Moscow International Symposium on Magnetism, Москва, Россия, июнь 2017; International Baltic Conference on Magnetism: Focus on Biomedical Aspects, Калининград, Россия, Светлогорск, Россия, август 2017; 11th International Conference of Electrical, Transport, and Optical Properties on Inhomogeneous Media, Краков, Польша, июль 2018; Joint European Magnetic Symposia 2018 Майнц, Герма-

ния, сентябрь 2018; Magnetics and Optics Research International Symposium 19, Прага, Чехия, июнь 2019; Current Trends in Cancer Theranosties 5.0, Вильнюс, Литва, июль 2019; SPIE Nanoscience + Engineering, Сан-Диего, США, август 2020; IV International Baltic Conference on Magnetism 2021, Светлогорск, Россия, август 2021; The XXV Saratov Fall Meeting 2021, Саратов, Россия, сентябрь 2021.

Исследования по теме диссертации были поддержаны из средств субсидии, выделенной на реализацию Программы повышения конкурентоспособности ФГАОУ ВО «БФУ им. И. Канта», а также: грантом УМНИК от Фонда Содействия Развитию малых форм предприятий №0018257 «Разработка датчика магнитного поля на основе магнитоплазмонных структур», 2014-2015 г.; грантом для молодых ученых от Российского Фонда Фундаментальных Исследований мол_нр №15-32-50816 на тему «Исследование свойств магнитоплазмонных кристаллов на основе Аи(или Ag)/Fe(или Ni) и определение оптимальных параметров для создания датчика магнитного поля», 2015 г.; грантом для молодых ученых от Российского Фонда Фундаментальных Исследований мол_нр №16-32-50189 на тему «Исследование локальных магнитных характеристик и микромагнитных свойств магнитоплазмонных кристаллов», 2016 г.; грантом для молодых ученых от Российского Фонда Фундаментальных Исследований мол_а №16-32-00789 на тему «Исследование зависимостей магнитных, оптических и магнитооптических свойств магнитоплазмонных кристаллов от параметров функциональных слоев в широком спектральном и температурном диапазоне и построение теоретической модели, связывающей магнитные и магнитооптические свойства магнитоплазмонных кристаллов для проектировки детектора внешнего магнитного поля», 2016 г.; грантом мобильности G-RISC от Германо-Российского междисциплинарного научного центра на тему «Изготовление и оптическая спектроскопия магнитоплазмонных кристаллов», 2019 г.; В настоящее время, работа направленная на развитие идей, сформулированных по результатам выполнения задач в рамках диссертационной работы, продолжается в рамках гранта от Российского Научного Фонда №22-22-00997 «Разработка сенсорного элемента магнитного поля на основе двумерного маг-нитоплазмонного кристалла для точечных диагностических устройств», 2022-2023 г. и гранта от Министерства Науки и Высшего Образования Российской Федерации №13.2251.21.0143 «Разработка сенсора для детектирования постоянных и переменных магнитных полей на основе магнитоплазмонного кристалла», 2022-2025.

Основные результаты работы являются оригинальными, они опубликованы в 12 печатных работах, 10 из которых индексируются в базах данных Web of Science, Scopus. В числе 12 печатных работ, 1 патент и 2 тезисов докладов. Опубликовано 16 тезисов докладов в сборниках международных и российских конференций. Список работ автора, опубликован-

ных в журналах Scopus, WoS, RSCI, а также в изданиях, рекомендованных для защиты в диссертационном совете МГУ имени М.В. Ломоносова, приведен ниже:

1. Belyaev V.K., Murzin D., Martínez-García J.C., Rivas M., Andreev N.V., Kozlov A.G., Samardak A.Yu., Ognev A.V., Samardak A.S., Rodionova, V., FORC-Diagram Analysis for a Step-like Magnetization Reversal in Nanopatterned Stripe Array // Materials - 2021. -Vol. 14, no. 24. P. 7523, https://doi.org/10.3390/ma14247523, IF 3.623

2. Belyaev V.K., Rodionova, V.V., Grunin A.A., Inoue M., Fedyanin A.A. Magnetic field sensor based on magnetoplasmonic crystal // Sci. Rep. - 2020. - Vol. 10, no 1. P. 7133, https://doi.org/10.1038/s41598-020-63535-1, IF 3.998

3. Belyaev V.K., Murzin D.V., Kozlov A.G., Grunin A.A., Samardak A.S., Ognev A.V., Fedyanin A.A., Inoue M., Rodionova V.V., Engineering of magnetic, optical and magneto-optical properties of nickel-based one-dimensional magnetoplasmonic crystals // Jpn. J. Appl. Phys. - 2020. - Vol. 59, P. SEEA08, https://doi.org/10.35848/1347-4065/ab71df, IF 1.376

4. Murzin D.V., Belyaev V.K., Groß F., Gräfe J., Rivas M., Rodionova V.V., Magnetic properties tuning of permalloy based magnetoplasmonic crystals for sensing applications // Jpn. J. Appl. Phys. - 2020. - Vol. 59, P. SEEA04, https://doi.org/10.7567/1347-4065/ab5e6a, IF 1.376

5. Murzin D., Mapps D.J., Levada K., Belyaev V., Omelyanchik A., Panina L., Rodionova V. Ultrasensitive magnetic field sensors for biomedical applications // Sensors - 2020. - Vol. 20, P. 1569, https://doi.org/10.3390/s20061569, IF 3.510

6. Belyaev V.K., Murzin D.V., Perova N.N., Grunin A.A., Fedyanin A.A., Rodionova V.V., Permalloy-based magnetoplasmonic crystals for sensor applications // J. Magn. Magn. Mater. - 2019. - Vol. 482, Pp. 292-295, https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2019.02.032, IF 2.820

7. Belyaev V.K., Kozlov A.G., Ognev A.V., Samardak A.S., Rodionova V.V., Magnetic properties and geometry driven magnetic anisotropy of magnetoplasmonic crystals // J. Magn. Magn. Mater. - 2019. - Vol.480, Pp. 150-153, https://doi.org/10.1016/j.jmmm. 2019.02.032 IF 2.820

8. Belyaev V.K., Grunin, A.A., Fedyanin, A.A., Rodionova V.V., Magnetic and magneto-optical properties of magnetoplasmonic crystals // Solid State Phenom - 2015. - Vol. 234, Pp. 599-602, https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/SSP.233-234.599, IF 0.66

9. Belyaev V., Grunin A., Chichay K.,Shevyrtalov S., Fedyanin A., Rodionova V., Magnetic properties of magnetoplasmonic crystals based on commercial digital discs // Acta. Phys. Pol. A. -2015.-Vol. 127, no. 2, Pp. 546-548, https://doi.org/10.12693/APhysPolA.127.546, IF 0.525

Личный вклад автора.

Постановка цели и задач диссертационного исследования, и построение плана проведения экспериментальных работ были выполнены автором совместно с научным руководителем Родионовой В.В при участии сотрудников МГУ имени М.В. Ломоносова Грунина А.А. и Фе-дянина А. А. Экспериментальные исследования магнитных, оптических и магнитооптических свойств были проведены лично автором работы, либо студентами под руководством автора, либо при непосредственном участии автора работы в проведении эксперимента. Исследования, проведенные методами магнитной силовой микроскопии, просвечивающей электронной микроскопии, Керр-микроскопии, выполнены совместно с соавторами публикаций. 7 статей написано, преимущественно, автором работы, в остальных вклад автора - существенный. Обработка и анализ данных, полученных при проведении экспериментальных исследований, выполнены автором работы.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка используемой литературы, которые изложены на 114 страницах. В тексте диссертации содержится 62 рисунка и 7 таблиц. Список цитируемой литературы содержит 141 статьи.

Глава I

Магнитные и магнитооптические эффекты: обзор литературы 1. Магнитные материалы

1.1. Подходы к исследованию магнитных материалов

Все материалы - магнитные, и изучение их магнитных свойств основано на исследовании и объяснении процессов их перемагничивания, а также на определении их магнитного момента в зависимости от напряженности внешнего магнитного поля. В общем случае, магнитный момент материала пропорционален напряженности внешнего магнитного поля М = f (Н), где векторный магнитный момент единицы объема обозначен как М, а Н - вектор напряженности внешнего магнитного поля. В изотропном случае, считая, что М к Н, можно установить взаимосвязь Ы = хН, где х обозначает объемную магнитную восприимчивость материала и, в общем случае, не зависит от Н. Объемная магнитная восприимчивость связана с магнитной проницаемостью ^ = 1 + 4-^х, которая, в анизотропном случае, является тензором второго ранга, компоненты которого пропорциональны напряженности магнитного поля и является одной из основных величин, характеризующих магнитные свойства материала. В зависимости от типа магнитного материала (диамагнетик, парамагнетик или ферромагнетик), магнитный момент и, следовательно, магнитная проницаемость, по разному зависят от магнитного поля и формы этих зависимостей определяют магнитные свойства материалов.

В случае с диамагнитными и парамагнитными материалами, полевые зависимости величины магнитного момента от напряженности внешнего магнитного поля имеют вид прямых. Для ферромагнитных материалов данная зависимость описывается кривой намагничивания и замкнутой петлей гистерезиса. Существует ряд чистых ферромагнитных материалов, в которых проявляется магнитное упорядочение при комнатной температуре. В них входят три Зд металла Со, Ее, N1 и ряд таких 4f металлов как Од, Оу, ТЬ, Но, Ег, Тт, ферромагнитный порядок которых сильнее проявляется при понижении температуры. Для ферромагнитных материалов, гистерезис обуславливается наличием спонтанной намагниченности за счет обменного взаимодействия между соседними магнитными моментами и формированием магнитных доменов в отсутствии внешнего магнитного поля [18]. На Рис. 1 видно, что петля гистерезиса носит нелинейный характер и ход кривой зависит от состояния, в котором находился ферромагнитный материал.

Если рассмотреть кривую намагничивания ОКБ, представляющую из себя зависимость

М, гс

В

Е

-Н„

н, э

-м,

Рис. 1: Кривая намагничивания (ОКБ) и предельная петля гистерезиса (ЕОБСББЕ) ферромагнитного материала. Адаптированное изображение из [19].

результирующего магнитного момента М от напряженности приложенного магнитного поля, то плавное увеличение напряженности магнитного поля с И = 0 до И = Н3, начиная с состояния с М = 0 результирующий магнитный момент ферромагнетика начинает увеличиваться, проходя пять основных этапов: (1) линейный участок, изменение магнитного момента в котором обусловлено обратимым увеличением магнитных доменов с магнитными моментами, имеющими положительную проекцию на направление приложенного магнитного поля; (11) нелинейный участок, изменение магнитного момента в котором обусловлено в основном необратимым увеличением магнитных доменов; (111) нелинейный участок с наиболее резким изменением магнитного момента, которое обусловлено наиболее активным расширением магнитных доменов движением доменной границы; (1у) нелинейный участок, изменение магнитного момента в котором проходит в основном за счет процессов вращения магнитных моментов отдельных доменов по направлению внешнего магнитного поля; (у) область насыщения, где все магнитные моменты ферромагнитного материала направлены вдоль приложенного магнитного поля. При дальнейшем увеличении напряженности магнитного поля, рост магнитного момента материала обусловлен уменьшением числа магнитных моментов, дезориентированных возросшим тепловым движением. Таким образом, при увеличении значения поля от 0 до Н3, зависимость магнитного момента от приложенного поля пройдет путь ОКБ, показанный на Рис. 1.

После достижения поля, соответствующего состоянию насыщения ферромагнитного материала М3, плавно уменьшая напряженность поля от И = Н3, величина магнитного момента начинает запаздывать относительно изменения поля, и достигает величины Мг при И = 0.

Величина Mr < Ms называется остаточной намагниченностью. Для того, чтобы сделать магнитный момент ферромагнитного материала равным нулю, необходимо приложить обратное магнитное поле величины — Hc, которое называется коэрцитивной силой. Дальнейшее увеличение напряженности обратного магнитного поля от — Hc до — Hs приведет к насыщению ферромагнитного материала в направлении, противоположном изначальному. Возвращаясь назад из состояния M = —Ms и увеличивая поле, при H = 0 будет достигнуто значение M = —Mr, а при H = +Hs, значение M = +Mr, таким образом описав замкнутую петлю EGBCSDE показанную на На Рис. 1.

Измерение кривых намагничивания и предельных кривых гистерезиса позволяет много узнать о магнитном материале и установить ряд важных физических величин, таких как Hc, Hs, и Ms, а также коэффициент прямоугольности Q = Mr/Ms. В то же время, существуют магнитные системы, состоящие из нескольких магнитных фаз, взаимодействующих друг с другом, и измерение предельных петель гистерезиса не может дать ответ о природе и силах взаимодействия магнитных фаз. Существует набор методик, основанных на измерении частных петель гистерезиса, которые позволяют установить количество магнитных фаз и определить природу магнитных взаимодействий между ними. К таким методикам относятся измерения изотермической остаточной намагниченности (isothermal remanent magnetization, IRM), размагничивание постоянным током (direct current demagnetization, DCD), распределения полей переключения (switching field distribution, SFD) и метод обратных кривых перемагничивания первого порядка (first order reversal curve, FORC).

Первый набор методов - IRM и DCD, основан на измерении в режиме намагничивания, размагничивания и перемагничивания двух кривых остаточных намагниченностей: ar (H) и Od(H). Величина изотермической остаточной намагниченности, ar(H), определяется путем измерения частных и предельной петель гистерезиса при постепенно увеличивающемся значении напряженности максимального магнитного поля при измерении [20]. Остаточная намагниченность ad(H) рассчитывается после намагничивания образца до состояния насыщения, последующего уменьшения поля, изменения знака (направления) поля, его увеличения до заданного значения и выключения. На Рис. 2 приведены зависимости параметров mr(H) = ar(H)/ar(и)и md(H) = ad(H)/ar(1), где значения ad(1) и ar(1) получены путем экстраполяции соответсвующих зависимостей к бесконечно большому полю.

Анализ данных, полученных методом IRM и DCD проводится путем расчета зависимостей и md = f (mr), называемой графиком Хенкеля [21]. Отклонение графика Хенкеля от линейной зависимости свидетельствует о наличии межфазных взаимодействий в исследуемом образце и позволяет определить знак, но не дает возможности количественно оценить

Н, Юс И- к°с

а) б)

Рис. 2: Зависимости остаточных намагниченностей тг (Н) и т^(Н) для однодоменных частицы БаЕе^Ою с объемом, близким к критическому суперпарамагнитному при температурах 1 - 300 К, 2 - 375 К, 3 - 300 К, 4 - 621 К, 5 - 640 К и 6 - 650 К [20].

величину взаимодействия. Данные методы часто применяются при исследовании магнитных частиц для определения взаимодействия между ними, а также позволяют установить значения температуры блокировки или температуру перехода наночастиц в суперпарамагнитное состояние [22].

Метод БЕВ и ЕОИС диаграмм основан на анализе набора обратных кривых намагничивания первого порядка (ЕОИС кривых) - обратных кривых намагничивания, различающихся начальным полем. Методика получения и обработки обратных кривых перемагничивания первого порядка приведена в Главе 2, а схема измерения одной ЕОИС кривой и набор ЕОИС кривых в объеме петли гистерезиса продемонстрирован на Рис. 3.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Беляев Виктор Константинович, 2022 год

Список литературы

[1] Inoue K., Ohtaka K. Photonic crystals: physics, fabrication and applications. — Springer Science & Business Media, 2004. — Vol. 94.

[2] Vlasov Y.A., O'boyle M., Hamann H.F., McNab S.J. Active control of slow light on a chip with photonic crystal waveguides // Nature. — 2005. — Vol. 438, no. 7064. — Pp. 65-69.

[3] Li J., Zheng T. A comparison of chemical sensors based on the different ordered inverse opal films // Sens. Actuators B Chem. — 2008. — Vol. 131, no. 1. — Pp. 190-195.

[4] Cho C., Lee S., Lee J., Lee D.C., Moon J.H. Tetrapod CdSe-sensitized macroporous inverse opal electrodes for photo-electrochemical applications // J. Mater. Chem. — 2014. — Vol. 2, no. 41. — Pp. 17568-17573.

[5] Chen J.I., von Freymann G., Choi S.Y., Kitaev V., Ozin G.A. Amplified photochemistry with slow photons // Adv. Mater. — 2006. — Vol. 18, no. 14. — Pp. 1915-1919.

[6] Berger V. Nonlinear photonic crystals // Phys. Rev. Lett. — 1998. — Vol. 81, no. 19. — P. 4136.

[7] Inoue M., Fujikawa R., Baryshev A., Khanikaev A., Lim P.B., Uchida H., Aktsipetrov O., Fedyanin A., Murzina T., Granovsky A. Magnetophotonic crystals // J. Phys. D Appl. Phys.

— 2006. — Vol. 39, no. 8. — P. R151.

[8] Belotelov V.I., Akimov I.A., Pohl M., Kotov V.A., Kasture S., Vengurlekar A.S. Enhanced magneto-optical effects in magnetoplasmonic crystals // Nat. Nanotechnol. — 2011. — Vol. 6.

— Pp. 370-376.

[9] Halagacka L., Vanwolleghem M., Postava K., Dagens B., Pistora J. Coupled mode enhanced giant magnetoplasmonics transverse Kerr effect // Opt. Express. — 2013. — Vol. 21, no. 19.

— Pp. 21741-21755.

[10] Chetvertukhin A.V., Musorin A.I., Dolgova T.V., Uchida H., Inoue M., Fedyanin A.A. Transverse magneto-optical Kerr effect in 2D gold-garnet nanogratings // J. m,agn. m,agn. mater. — 2015. — Vol. 383. — Pp. 110-113.

[11] Grunin A.A., Chetvertukhin A.V., Dolgova T.V., Ezhov A.A., Fedyanin A.A. Magnetoplas-monic crystals based on commercial digital discs // J. Appl. Phys. — 2013. — Vol. 113. — P. 17A946.

[12] Zayats A.V., Smolyaninov I.I. Near-field photonics: surface plasmon polaritons and localized surface plasmons // J. Opt. A. Pure. Appl. Op. — 2003. — Vol. 5, no. 4. — Pp. S16-S50.

[13] Grunin A.A., Mukha I.R., Chetvertukhin A.V., Fedyanin A.A. Refractive index sensor based on magnetoplasmonic crystals // J. Magn. Magn. Mater. — 2016. — Vol. 415. — Pp. 72-76.

[14] Belyaev V.K., Murzin D.V., Perova N.N., Grunin A.A., Fedyanin A.A., Rodionova V.V. Permalloy-based magnetoplasmonic crystals for sensor applications // J. Magn. Magn. Mater. — 2019. — Vol. 482. — Pp. 292-295.

[15] Belyaev V.K., Rodionova V.V., Grunin A.A., Inoue M., Fedyanin A.A. Magnetic field sensor based on magnetoplasmonic crystal // Sci. Rep. — 2020. — Vol. 10, no. 1. — P. 7133.

[16] Belyaev V.K., Murzin D.V., Kozlov A.G., Grunin A.A., Samardak A.S., Ognev A.V., Fedyanin A.A., Inoue M., Rodionova V. V. Engineering of optical, magneto-optical and magnetic properties of nickel-based one-dimensional magnetoplasmonic crystals // Jpn. J. Appl. Phys. — 2020. — Vol. 59. — P. SEEA08.

[17] Murzin D.V., Belyaev V.K., Groß F., Gräfe J., Rivas M., Rodionova V.V. Tuning the magnetic properties of permalloy-based magnetoplasmonic crystals for sensor applications // Jpn. J. Appl. Phys. — 2020. — Vol. 59. — P. SEEA04.

[18] Brown W.F. Micromagnetics. No. 18. — Interscience Publishers, 1963. — P. 84.

[19] Вонсовский С.В. Магнетизм. Магнитные свойства диа-, пара-, ферро-, антиферро- и ферримагнетиков. — Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1971. — P. 46.

[20] Ольховик ЛП, Сизова ЗИ, Шуринова ЕВ, Камзин АС. Эффекты взаимодействующих наночастиц высокоанизотропного ферримагнетика // ФТТ. — 2010. — Vol. 52, no. 2. — Pp. 290-295.

[21] Henkel O. Remanent behaviour and interactions in hard magnetic particle collectives // Phys. Status Solidi. — 1964. — Vol. 7. — Pp. 919-30.

[22] Gubin S.P., Koksharov Y.A., Khomutov G.B., Yurkov G.Yu. Magnetic nanoparticles: preparation, structure and properties // Russ. Chem. Rev. — 2005. — Vol. 74, no. 6. — P. 489.

[23] Pike C.R., Ross C.A., Scalettar R.T., Zimanyi G. First-order reversal curve diagram analysis of a perpendicular nickel nanopillar array // Phys. Rev. B. — 2005. — Vol. 71. — P. 134407.

[24] Abugri J.B., Visscher P.B., Gupta S., Chen P. J., Shull R.D. FORC+ analysis of perpendicular magnetic tunnel junctions // J. Appl. Phys. — 2018. — Vol. 124, no. 4. — P. 043901.

[25] Martínez-García J.C., Rivas M., Lago-Cachón D., García J.A. First-order reversal curves analysis in nanocrystalline ribbons // J. Phys. D. Appl. Phys. — 2013. — Vol. 47, no. 1. — P. 015001.

[26] Proenca M.P., Merazzo K.J., Vivas L.G., Leitao D.C., Sousa C.T., Ventura J., Araujo J.P., Vazquez M. Co nanostructures in ordered templates: comparative FORC analysis // Nan-otechnology. — 2013. — Vol. 24, no. 47. — P. 475703.

[27] Schell V., Muller C., Durdaut P., Kittmann A., Thormahlen L., Lofink F., Meyners D., Hoft M., McCord J., Quandt E. Magnetic anisotropy controlled FeCoSiB thin films for surface acoustic wave magnetic field sensors // Appl. Phys. Lett. — 2020. — Vol. 116, no. 7.

— P. 073503.

[28] Mathews S.A., Bingham N.S., Suess R.J., Charipar Kristin M., Auyeung Raymond C.Y., Kim H., Charipar N.A. Thermally Induced Magnetic Anisotropy in Nickel Films on Surface Acoustic Wave Devices // IEEE T. Magn. — 2019. — Vol. 55, no. 2. — Pp. 1-4.

[29] Hong C.Y. Field-induced structural anisotropy in magnetic fluids // J. Appl. Phys. — 1999.

— Vol. 85, no. 8. — Pp. 5962-5964.

[30] Blois M.S. Preparation of Thin Magnetic Films and Their Properties // J. Appl. Phys. — 1955. — Vol. 26, no. 8. — Pp. 975-980.

[31] Belyaev V., Grunin A., Chichay K., Shevyrtalov S., Fedyanin A., Rodionova V. Magnetic properties of magnetoplasmonic crystals based on commercial digital discs // Acta. Phys. Pol. A. — 2015. — Vol. 127. — Pp. 1117-1119.

[32] Zhang P., Shi P., Jin K., Zheng X. An anisotropic magneto-mechanical model of ferromagnetic materials for the magnetic memory testing method // J. Appl. Phys. — 2019. — Vol. 125, no. 23. — P. 233901.

[33] Mahmoud A., Ciubotaru F., Vanderveken F., Chumak A.V., Hamdioui S., Adelmann C., Cotofana S. Introduction to spin wave computing // J. Appl. Phys. — 2020. — Vol. 128, no. 16. — P. 161101.

[34] Haldar A., Adeyeye A.O. Reconfigurable and self-biased magnonic metamaterials // J. Appl. Phys. — 2020. - Vol. 128, no. 24. - P. 240902.

[35] Murzin D., Mapps D., Levada K., Belyaev V., Omelyanchik A., Panina L., Rodionova V. Ultrasensitive Magnetic Field Sensors for Biomedical Applications // Sensors. — 2020. — Vol. 20. — Pp. 1-32.

[36] Becherer M. 3D Nanomagnetic Logic // Emerging Non-volatile Memory Technologies. — Springer, 2021. — Pp. 259-296.

[37] Ermakov K.S., Samardak A.Y., Kolesnikov A.G., Stebliy M.E., Ognev A.V., Chebotke-vich L.A., Samardak A.S. Crystal structure and magnetic properties of wafer-size Co nanos-trip arrays self-organized on a step-bunched surface // Mater. Charact. — 2020. — Vol. 160.

[38] Kozlov A.G., Pustovalov E.V., Kolesnikov A.G., Chebotkevich L.A., Samardak A.S. Induced magnetic anisotropies dependent micromagnetic structure of epitaxial Co nanostrip arrays // J. magn. magn. m,ater. — 2018. — Vol. 459. — P. 118 - 124.

[39] Wang J., Zuo Z., Huang L., Warsi M.A., Xiao J.Q., Hu J. Novel gradient-diameter magnetic nanowire arrays with unconventional magnetic anisotropy behaviors // Chem,. Com,m,un. — 2018. — Vol. 54, no. 54. — Pp. 7515-7518.

[40] Sharaevskaya A.Yu., Popov P. A., Osokin S.A. Численное моделирование распространения магнитостатических волн в связанных магнонных кристаллах меандрового типа // Izv. VUZ. AND. — 2020. — Vol. 28, no. 4. — Pp. 425-434.

[41] Tacchi S., Gubbiotti G., Madami M., Carlotti G. Brillouin light scattering studies of 2D magnonic crystals // J. Phys. Condens. Matter. — 2016. — Vol. 29, no. 7. — P. 073001.

[42] Tretiakov O.A., Morini M., Vasylkevych S., Slastikov V . Engineering curvature-induced anisotropy in thin ferromagnetic films // Phys. Rev. Lett. — 2017. — Vol. 119, no. 7. — P. 077203.

[43] Morini M., Slastikov V. Reduced models for ferromagnetic thin films with periodic surface roughness // J. Nonlinear Sci. — 2018. — Vol. 28, no. 2. — Pp. 513-542.

[44] Noginova N., Gubanov V., Shahabuddin M., Gubanova Yu., Nesbit S., Demidov V.V., At-sarkin V.A., Beginin E.N., Sadovnikov A.V. Ferromagnetic resonance in permalloy meta-surfaces // Appl. Magn. Res. — 2021. — Vol. 52, no. 7. — Pp. 749-758.

[45] Sadovnikov A.V., TalmeUi G., Gubbiotti G., Beginin E.N., Sheshukova S., Nikitov S.A., Adelmann C., Ciubotaru F. Reconfigurable 3D magnonic crystal: Tunable and localized spin-wave excitations in CoFeB meander-shaped film // J. m,agn. m,agn. mater. — 2022. — Vol. 544. — P. 168670.

[46] Armelles G., Cebollada A., Garcia-Martin A, Garcia-Martin J.M., Gonzalez M.U., Gonzalez-Diaz J.B., Ferreiro-Vila E., Torrado J.F. Magnetoplasmonic nanostructures: systems supporting both plasmonic and magnetic properties // J.Opt. — 2009. — Vol. 11, no. 11. — P. 114023.

[47] Buschow K.J. Handbook of magnetic materials. — Elsevier, 2003.

[48] Raether H. Surface plasmons on smooth surfaces // Surface plasmons on smooth and rough surfaces and on gratings. — Springer, 1988. — Pp. 4-39.

[49] Temnov V.V. Ultrafast acousto-magneto-plasmonics // Nat. Photonics. — 2012. — Vol. 6, no. 11. — Pp. 728-736.

[50] Otto A. Excitation of nonradiative surface plasma waves in silver by the method of frustrated total reflection // Z. Phys. A-Hadron. Nucl. — 1968. — Vol. 216, no. 4. — Pp. 398-410.

[51] Hecht B., Bielefeldt H., Novotny L., Inouye Y., Pohl D.W. Local excitation, scattering, and interference of surface plasmons // Phys. Rev. Lett. — 1996. — Vol. 77, no. 9. — P. 1889.

[52] Zayats A.V. Electromagnetic field enhancement in the context of apertureless near-field microscopy // Opt. Commun. — 1999. — Vol. 161, no. 1-3. — Pp. 156-162.

[53] Salomon L., Bassou G., Aourag H., Dufour J.P., De Fornel F., Carcenac F., Zayats A.V. Local excitation of surface plasmon polaritons at discontinuities of a metal film: Theoretical analysis and optical near-field measurements // Phys. Rev. B. — 2002. — Vol. 65, no. 12. — P. 125409.

[54] Qiu T., Zhou Y., Li J., Zhang W., Lang X., Cui T., Chu P.K. Hot spots in highly Raman-enhancing silver nano-dendrites // J. Phys. D. Appl. Phys. — 2009. — Vol. 42, no. 17. — P. 175403.

[55] Huang H.J., Chang H.W., Lin Y.W., Chuang S.Y., Lin Y.S., Shiao M.H. Silicon-Based Ag Dendritic Nanoforests for Light-Assisted Bacterial Inhibition // Nanomaterials. — 2020. — Vol. 10, no. 11. — P. 2244.

[56] Yakunin A.N., Zarkov S.V., Avetisyan Y.A., Akchurin G.G., Aban'shin N.P., Tuchin V.V. Modeling of laser-induced plasmon effects in GnS-dlc-based material for application in x-ray source array sensors // Sensors. — 2021. — Vol. 21, no. 4. — P. 1248.

[57] Tuanwei L., Chunyan L., Zheng R., Xu P., Yang X., Yuan P., Wang Q., Yan L. Polypeptide-conjugated second near-infrared organic fluorophore for image-guided photothermal therapy // ACS nano. — 2019. — Vol. 13, no. 3. — Pp. 3691-3702.

[58] Barnes W.L., Preist T.W, Kitson S.C., Sambles J.R., Cotter N.P., Nash D.J. Photonic gaps in the dispersion of surface plasmons on gratings // Phys. Rev. B. — 1995. — Vol. 51, no. 16. — P. 11164.

[59] Ayareh Z., Mahmoodi S., Moradi M. Magneto-plasmonic biosensing platform for detection of glucose concentration // Optik (Stuttg). — 2019. — Vol. 178. — Pp. 765-773.

[60] Knyazev G.A., Kapralov P.O., Gusev N.A., Kalish A.N., Vetoshko P.M., Dagesyan S.A., Shaposhnikov A.N., Prokopov A.R., Berzhansky V.N. et al. Magnetoplasmonic crystals for highly sensitive magnetometry // ACS Photonics. — 2018. — Vol. 5, no. 12. — Pp. 49514959.

[61] Cooper R.J., Prescott D.W., Lee G.J., L.S. Karen. RF atomic magnetometer array with over 40 dB interference suppression using electron spin resonance // J. Magn. Reson. — 2018. — Vol. 296. — Pp. 36-46.

[62] Borna A., Carter T.R., DeRego P., James Conrad D., Schwindt Peter D.D. Magnetic Source Imaging Using a Pulsed Optically Pumped Magnetometer Array // IEEE T. Instrum. Meas.

— 2019. — Vol. 68, no. 2. — Pp. 493-501.

[63] Affolterbach C., Stähler M., Knappe S., Wynands R. An all-optical, high-sensitivity magnetic gradiometer // Appl. Phys. B-Lasers O. — 2002. — Vol. 75, no. 6. — Pp. 605-612.

[64] Put P., Popioiek K., Pustelny S. Different sensitivities of two optical magnetometers realized in the same experimental arrangement // Sci. Rep. — 2019. — Vol. 9, no. 1. — P. 2537.

[65] Jensen K., Budvytyte R., Thomas R.A., Wang T., Fuchs A.M., Balabas M.V., Vasilakis G., Mosgaard L.D., Stœrkind H.C. et al. Non-invasive detection of animal nerve impulses with an atomic magnetometer operating near quantum limited sensitivity // Sci. Rep. — 2016.

— Vol. 6, no. 1. — P. 29638.

[66] Wenhao L., Xiang P., Songjian L., Liu C., Guo H., Lin P., Zhang W. Unshielded scalar magnetometer based on nonlinear magneto-optical rotation with amplitude modulated light // 2016 IEEE International Frequency Control Symposium (IFCS). — 2016. — Pp. 1-4.

[67] Liang S.Q., G.Q. Yang, Xu Y.F., Lin Qiang, Liu Z.H., Chen Z.X. Simultaneously improving the sensitivity and absolute accuracy of CPT magnetometer // Opt. Express. — 2014. — Vol. 22, no. 6. — Pp. 6837-6843.

[68] Zhang G., Huang S., Xu F., Zhenghui H., Qiang L. Multi-channel spin exchange relaxation free magnetometer towards two-dimensional vector magnetoencephalography // Opt. Express. — 2019. — Vol. 27, no. 2. — Pp. 597-607.

[69] Forstner S., Prams S., Knittel J., van Ooijen E.D., Swaim J.D., Harris G.I., Szorkovszky A., Bowen W. P., Rubinsztein-Dunlop H. Cavity Optomechanical Magnetometer // Phys. Rev. Lett. — 2012. — Vol. 108. — P. 120801.

[70] Li B.B., Bilek J., Hoff U.B., Madsen L.S., Forstner S., Prakash V., Schäferm,eier C., Gehring T., Bowen W.P., Andersen U.L. Quantum enhanced optomechanical magnetome-try // Optica. — 2018. — Vol. 5, no. 7. — Pp. 850-856.

[71] Bowen W.P., Yu C. Cavity Optomechanical Magnetometers // High Sensitivity Magnetometers / Ed. by A. Grosz, M.J. Haji-Sheikh, S.C. Mukhopadhyay. — Cham: Springer International Publishing, 2017. — Pp. 313-338.

[72] Zheng H., Xu J., Iwata G.Z., Lenz T., Michl J., Yavkin B., Nakamura K., Sumiya H., Ohshi-ma T. et al. Zero-field magnetometry based on nitrogen-vacancy ensembles in diamond // Phys. Rev. Appl. — 2019. — Vol. 11, no. 6. — P. 064068.

[73] Zhao B., Guo H., Zhao R., Du F.and Li Z., Wang L., Wu D., Chen Y., Tang J., Liu J. High-sensitivity three-axis vector magnetometry using electron spin ensembles in single-crystal diamond // IEEE Magn. Lett. — 2019. — Vol. 10. — Pp. 1-4.

[74] Glenn D.R., Lee K., Park H., Weissleder R., Yacoby A., Lukin M.D., Lee H., Walsworth R.L., Connolly C.B. Single-cell magnetic imaging using a quantum diamond microscope // Nat. Methods. — 2015. — Vol. 12, no. 8. — Pp. 736-738.

[75] Schloss J.M., Barry J.F., Turner M.J., Walsworth R.L. Simultaneous broadband vector magnetometry using solid-state spins // Phys. Rev. Appl. — 2018. — Vol. 10, no. 3. — P. 034044.

[76] Wolf T, Neumann P., Nakamura K , Sumiya H, Ohshima T.and Isoya J, Wrachtrup J. Subpicotesla diamond magnetometry // Phys. Rev. X. — 2015. — Vol. 5, no. 4. — P. 041001.

[77] Davis H.C., Ramesh P., Bhatnagar A., Lee-Gosselin A., Barry J.F., Glenn D.R., Walsworth R.L., Shapiro M.G. Mapping the microscale origins of magnetic resonance image contrast with subcellular diamond magnetometry // Nat. Commun. — 2018. — Vol. 9, no. 1.

— Pp. 1-9.

[78] Schirhagl R., Chang K., Loretz M., Degen C.L. Nitrogen-vacancy centers in diamond: nanoscale sensors for physics and biology // Annu. Rev. Phys. Chem. — 2014. — Vol. 65.

— Pp. 83-105.

[79] Dolatabady A., Granpayeh N. Plasmonic magnetic sensor based on graphene mounted on a magneto-optic grating // IEEE Trans. Magn. — 2018. — Vol. 54, no. 2. — Pp. 1-5.

[80] VisSovsky S., Liskova-Jakubisova E., Harward I., Celinski Z. Vector MO magnetometry for mapping microwave currents // AIP Adv. — 2018. — Vol. 8, no. 5. — P. 056642.

[81] Izgi T., Göktepe M., Bayri N., Atalay S. Crack detection using fluxgate magnetic field sensor // Acta Phys. Pol. A. — 2014.

[82] Sharif Nor Afandi, Ramli Rizauddin, Nuawi Mohd Zaki, Mohamed Abdullah Zawawi. Theory and development of magnetic flux leakage sensor for flaws detection: A review // J. Eng. — 2020. — Vol. 32, no. 3. — Pp. 385-395.

[83] Muradova A.G., Al-Hilali H., Nekhaevsky I.S., Sychev N.E., Sharapaev A.I., Zaytseva M.P., Yurtov E.V., Zaitsev V.B., Finko A.V. Development of Composite Iron Oxide Fluorescent Nanoparticles for Nondestructive Magnetic Particle Testing // Nanobiotechnol. Rep. — 2021.

— Vol. 16, no. 4. — Pp. 497-504.

[84] Ooi S., Tachiki M., Konomi T., Kubo T., Kikuchi A., Arisawa S., Ito H., Um,em,ori K. Observation of intermediate mixed state in high-purity cavity-grade Nb by magneto-optical imaging // Phys. Rev. B. — 2021. — Vol. 104, no. 6. — P. 064504.

[85] Gerken M., Sievers S., Schumacher H.W. Inhomogeneous field calibration of a magneto-optical indicator film device // Meas. Sci. Technol. — 2020. — Vol. 31, no. 7. — P. 075009.

[86] Issadore D., Park Y., Shao H., Min C., Lee K., Liong M., Weissleder R., Lee H. Magnetic sensing technology for molecular analyses // Lab. Chip. — 2014. — Vol. 14, no. 14. — Pp. 2385-2397.

[87] Wang T., Zhou Y., Lei C., Luo J., Xie S., Pu H . Magnetic impedance biosensor: A review // Biosens. Bioelectron. — 2017. — Vol. 90. — Pp. 418-435.

[88] Ren L., Yu K., Tan Y. Applications and advances of magnetoelastic sensors in biomedical engineering: A review // Materials. — 2019. — Vol. 12, no. 7. — P. 1135.

[89] Kozejova D., Fecova L., Klein P., Sabol R., Hudak R., Sulla I., Mudronova D., Galik J., Varga R. Biomedical applications of glass-coated microwires // J. Magn. Magn. Mater. — 2019. — Vol. 470. — Pp. 2-5.

[90] Oh S., Jung Y., Kim S., Kim S., Hu X., Lim H., Kim C. Remote tactile sensing system integrated with magnetic synapse // Sci. Rep. — 2017. — Vol. 7, no. 1. — Pp. 1-8.

[91] Krzyzewski S.P., Perry A.R., Gerginov V., Knappe S. Characterization of noise sources in a microfabricated single-beam zero-field optically-pumped magnetometer // J. Appl. Phys. — 2019. — Vol. 126, no. 4. — P. 044504.

[92] Boto E., Meyer S.S., Shah V., Alem O., Knappe S., Kruger P., Fromhold T.M., Lim M., Glover P.M. et al. A new generation of magnetoencephalography: Room temperature measurements using optically-pumped magnetometers // Neurolmage. — 2017. — Vol. 149. — Pp. 404-414.

[93] Vetoshko P., Gusev N., Chepurnova D., Samoilova E., Zvezdin A., Korotaeva A, Be-lotelov V. Rat Magnetocardiography Using a Flux-Gate Sensor Based on Iron Garnet Films. // Biomed. Eng. — 2016. — Vol. 50, no. 4.

[94] Barry J.F., Turner M.J., Schloss J.M., Glenn D.R., Song Y., Lukin M.D., Park H., Walsworth R.L. Optical magnetic detection of single-neuron action potentials using quantum defects in diamond // P. Natl. Acad. Sci. Biol. — 2016. — Vol. 113, no. 49. — Pp. 1413314138.

[95] Maayani S., Foy C., Englund D., Fink Y. Distributed quantum fiber magnetometry // Laser Photonics Rev. — 2019. — Vol. 13, no. 7. — P. 1900075.

[96] Wang Y., Wen Y., Li P., Chen L. Improved magnetic sensor using laminated magnetic multilayer with coupled exciting and sensing micro planar coils // Sens. Actuat. A-Phys. — 2018. — Vol. 284. — Pp. 112-119.

[97] Yang K, Chen H, Lu L, Kong X, Yang R., Wang J. SQUID array with optimal compensating configuration for magnetocardiography measurement in different environments // IEEE T. Appl. Supercon. — 2019. - Vol. 29, no. 6. - Pp. 1-7.

[98] Chetvertukhin A.V., Grunin A.A., Baryshev A.V., Dolgova T.V., Uchida H., Inoue M., Fedyanin A.A. Magneto-optical Kerr effect enhancement at the Wood's anomaly in magnetoplasmonic crystals // J. m,agn. m,agn. mater. — 2012. — Vol. 324, no. 21. — Pp. 3516-3518.

[99] Shcherbakov M.R., Vabishchevich P.P., Frolov A.Yu., Dolgova T.V., Fedyanin A.A. Femtosecond intrapulse evolution of the magneto-optic Kerr effect in magnetoplasmonic crystals // Phys. Rev. B. — 2014. — Vol. 90, no. 20. — P. 201405.

[100] Peng X., Matthews A., Xue S. Plasma-based processes and thin film equipment for nano-scale device fabrication // J. Mater. Sci. — 2011. — Vol. 46, no. 1. — Pp. 1-37.

[101] Davies S.T., Khamsehpour B. Focused ion beam machining and deposition for nanofabrica-tion // Vacuum. — 1996. — Vol. 47, no. 5. — Pp. 455-462.

[102] Chiba I., Himi K., Saito K., Fujimori H. Perpendicular magnetic anisotropy and magneto-optical Kerr effect in Fe/Au(001) superlattices: Comparison between monocrystalline and polycrystalline samples // J. Magn. Magn. Mater. — 2001. — Vol. 226. — Pp. 1720-1721.

[103] Belyaev V.K., Kozlov A.G., Ognev A.V., Samardak A.S., Rodionova V.V. Magnetic properties and geometry-driven magnetic anisotropy of magnetoplasmonic crystals // J. Magn. Magn, Mater. — 2019. — Vol. 480. — Pp. 150-153.

[104] Belyaev V.K., Murzin D.V., Kozlov A.G., Grunin A.A., Samardak A.S., Ognev A.V., Fedyanin A.A., Inoue M, Rodionova V. V. Engineering of optical, magneto-optical and magnetic properties of nickel-based one-dimensional magnetoplasmonic crystals // Jpn. J. Appl. Phys. — 2020. — Vol. 59. — P. SEEA08.

[105] Belyaev V.K., Murzin D., Martinez-Garcia J.C., Rivas M., Andreev N.V.., Kozlov A.G., Samardak A.Yu., Ognev A.V., Samardak A.S., Rodionova V. FORC-Diagram Analysis for a Step-like Magnetization Reversal in Nanopatterned Stripe Array // Materials. — 2021. — Vol. 14, no. 24. — P. 7523.

[106] Anders A. A review comparing cathodic arcs and high power impulse magnetron sputtering (HiPIMS) // Surf. Coat. Technol. - 2014. - Vol. 257. - Pp. 308-325.

[107] Alexeeva O.K., Fateev V.N. Application of the magnetron sputtering for nanostructured electrocatalysts synthesis // Int. J. Hydrogen. Energ. — 2016. — Vol. 41, no. 5. — Pp. 33733386.

[108] Tseng A.A. Recent developments in micromilling using focused ion beam technology // J. Micromech. Microeng. — 2004. — Vol. 14, no. 4. — Pp. R15-R34.

[109] Young R.J., Moore M.V. Dual-beam (FIB-SEM) systems techniques and automated applications. — 2005. — Pp. 247-268.

[110] Kawamoto N., Tang D.M., Wei X., Wang X., Mitome M., Bando Y., Golberg D. Transmission electron microscope as an ultimate tool for nanomaterial property studies // J. Electron. Mirosc. — 2013. — Vol. 62, no. 1. — Pp. 157-175.

[111] Chapman J.N., Scheinfein M.R. Transmission electron microscopies of magnetic microstructures // J. magn. magn. mater. — 1999. — Vol. 200, no. 1-3. — Pp. 729-740.

[112] Petford-Long A.K., Chiaramonti A.N. Transmission electron microscopy of multilayer thin films // Ann. Rev. Mater. Res. — 2008. — Vol. 38. — Pp. 559-584.

[113] Sherrington I., Smith E.H. Performance assessment of stylus based areal roughness measurement systems // Int. J. Mach. Tools Manuf. — 1992. — Vol. 32, no. 1-2. — Pp. 219-226.

[114] Li Z., Brand U., Ahbe T. Step height measurement of microscale thermoplastic polymer specimens using contact stylus profilometry // Precis. Eng. — 2016. — Vol. 45. — Pp. 110117.

[115] Giessibl F.J. Advances in atomic force microscopy // Rev. Mod. Phys. — 2003. — Vol. 75, no. 3. — Pp. 949-983.

[116] Butt H.-J., Cappella B., Kappl M. Force measurements with the atomic force microscope: Technique, interpretation and applications // Surf. Sci. Rep. — 2005. — Vol. 59, no. 1-6. — Pp. 1-152.

[117] Belyaev V.K., Grunin A.A., Fedyanin A.A., Rodionova V.V. Magnetic and magneto-optical properties of magnetoplasmonic crystals // Solid State Phenom. — 2015. — Vol. 234. — Pp. 599-602.

[118] Jimenez E., Mikuszeit N., Cuiïado J.L.F., Perna P., Pedrosa J., Maccariello D., Rodrigo C., Nino M.A., Bollero A. et al. Vectorial Kerr magnetometer for simultaneous and quantitative

measurements of the in-plane magnetization components // Rev. Sci. Instrum. — 2014. — Vol. 85, no. 5.

[119] Soldatov I.V., Schäfer R. Advances in quantitative Kerr microscopy // Phys. Rev. B. — 2017. — Vol. 95, no. 1.

[120] Soldatov I.V., Schäfer R. Selective sensitivity in Kerr microscopy // Rev. Sci. Instrum. — 2017. — Vol. 88, no. 7.

[121] McCord J. Progress in magnetic domain observation by advanced magneto-optical microscopy // J. Phys. D. Appl. Phys. — 2015. — Vol. 48, no. 33.

[122] Hartmann U. Magnetic force microscopy. — 1999. — Vol. 29. — Pp. 53-87.

[123] Kazakova O., Puttock R., Barton C., Corte-Leon H., Jaafar M., Neu V., Asenjo A. Frontiers of magnetic force microscopy // J. Appl. Phys. — 2019. — Vol. 125, no. 6.

[124] Koblischka M.R., Hartmann U. Recent advances in magnetic force microscopy // Ultrami-croscopy. — 2003. — Vol. 97, no. 1-4. — Pp. 103-112.

[125] Di Michele L., Shelly C., de Marco P., See P., Cox D., Kazakova O. Detection and susceptibility measurements of a single Dynal bead // J. Appl. Phys. — 2011. — Vol. 110, no. 6. — P. 063916.

[126] Y.K. Kim, M. Oliveria. Magnetic properties of sputtered Fe thin films: Processing and thickness dependence // J. Appl. Phys. — 1993. — Vol. 74, no. 2. — P. 1233 - 1241.

[127] Kyuno K., Ha J.-G., Yamamoto R., Asano S. First-Principles Calculation of the Magnetic Anisotropy Energies of Ag/Fe(001) and Au/Fe(001) Multilayers // J. Phys. Soc. Jpn. — 1996. — Vol. 65. — Pp. 1334-1339.

[128] Chason E., Guduru P.R. Tutorial: Understanding residual stress in polycrystalline thin films through real-time measurements and physical models // J. Appl. Phys. — 2016. — Vol. 119, no. 19. — P. 191101.

[129] Kateb M., Ingvarsson S. Thickness-dependent magnetic and magnetoresistance properties of permalloy prepared by field assisted tilt sputtering // 2017 IEEE Sens. Appl. Symp. / IEEE. — 2017. — Pp. 1-5.

[130] Miyazaki T., Ajim,a T., Sato F. Dependence of magnetoresistance on thickness and substrate temperature for 82Ni-Fe alloy film // J. Magn. Magn. Mater. — 1989. — Vol. 81, no. 1-2.

- Pp. 86-90.

[131] Groß F., Martinez-Garcia J.C., Use S.E., Schütz G., Goering E., Rivas M., Gräfe J. gFORC: A graphics processing unit accelerated first-order reversal-curve calculator // J. Appl. Phys.

— 2019. — Vol. 126, no. 16. — P. 163901.

[132] Schneider M., Müller-Pfeiffer St., Zinn W. Magnetic force microscopy of domain wall fine structures in iron films // J. Appl. Phys. — 1996. — Vol. 79, no. 11. — Pp. 8578-8583.

[133] Favieres C., Vergara J., Madurga V. Surface Roughness Influence on Neel-, Crosstie, and Bloch-Type Charged Zigzag Magnetic Domain Walls in Nanostructured Fe Films // Materials. — 2020. — Vol. 13, no. 19. — P. 4249.

[134] Kozlov A.G., Pustovalov E.V., Kolesnikov A.G., Chebotkevich L.A., Samardak A.S. Induced magnetic anisotropies dependent micromagnetic structure of epitaxial Co nanostrip arrays // J. magn. m,agn. mater. — 2018. — Vol. 459. — Pp. 118-124.

[135] Jamet S., Rougemaille N., Toussaint J.C., Fruchart O. Head-to-head domain walls in one-dimensional nanostructures: An extended phase diagram ranging from strips to cylindrical wires // Magnetic Nano-and Microwires. — Elsevier, 2015. — Pp. 783-811.

[136] Luk'yanchuk B., Zheludev N.I., Maier S.A., Halas N.J., Nordlander P., Giessen H., Chong C.T. The Fano resonance in plasmonic nanostructures and metamaterials // Nat. Mater. — 2010. — Vol. 9, no. 9. — Pp. 707-715.

[137] В.К. Беляев, В.В. Родионова, А.Ю. Фролов, А.А. Грунин, А.А. Федянин. Датчик постоянного магнитного поля на основе магнитоплазмонного кристалла. — 2020. — Jul. — RU 2725650 C1, МПК G 01 R 33/032.

[138] Belyaev V.K., Murzin D.V., Grunin A.A., Fedyanin A.A., Rodionova V.V. Magnetic field mapping with magnetoplasmonic crystal-based sensor // Book of abstracts of The IV International Baltic Conference on Magnetism book of abstracts. — 2021. — P. 94.

[139] Belyaev V.K., Murzin D.V., Grunin A.A., Fedyanin A.A., Rodionova V.V. Magnetic field mapping with magnetoplasmonic crystal // Book of abstracts of the XXV Saratov Fall Meeting. — 2021. — P. 38.

[140] Belyaev V., Murzin D., Grunin A., Fedyanin A., Rodionova V. DC magnetic field mapping using magnetoplasmonic crystal // Plasmonics: Design, Materials, Fabrication, Characterization, and Applications XVIII / SPIE. - Vol. 11462. - 2020. - P. 114622O.

[141] Belyaev V., Murzin D., Grunin A, Fedyanin A., Rodionova V. Blueprint for DC magnetic field sensing with magnetoplasmonic crystal // Plasmonics: Design, Materials, Fabrication, Characterization, and Applications XVIII / Ed. by P.T. Din, Takuo T.; International Society for Optics and Photonics. - Vol. 11462. - SPIE, 2020.