Дослідження електро-магніто-механічних наносистем на основі антиферомагнітних матеріалів та мультифероїків

Вперше на основі загальних принципів магнітної динаміки та законів збереження доведена можливість передачі спінового крутильного моменту антиферомагнітним матеріалам. Розраховано спектри спінових збуджень та амплітудно-частотні характеристики різних магнітих систем зі складною структурою в присутності спін-поляризованого струму. Показано, що індукований спін-поляризованим струмом рух магнітних моментів призводить до виникнення макроскопічної намагніченості АФМ прошарку. Запропоновано метод вимірювання ефектів спін-поляризованого струму в АФМ матеріалах за допомогою ефекту магнітоопору, який виникає за рахунок динамічної макроскопічної намагніченості.

Вперше здійснено узагальнення теорії Браунівського руху АФМ вектора для АФМ наночастинки і отримані кінетичні рівняння для опису динаміки колінеарного антиферомагнетика в присутності шумів, розроблено методи його розв’язку врізних режимах: докритичному (поблизу положення рівноваги) та надкритичному (в околі режиму генерації). Розроблено теорію для опису магнітної динаміки антиферомагнітних текстур в присутності струму високої густини і на її основі досліджено можливість керування рухом доменної стінки за допомогою електричного струму. Досліджено динаміку наноелектромеханічної системи з антиферомагнітним прошарком в присутності спін-поляризованого струму. Передбачено спін-діодний ефект, який полягає у випрямленні змінного струму за рахунок коливань магнітоопору, обумовлених спін-поляризованим струмом. Досліджено поведінку магнітної структури аморфних дротів під дією змінного струму, зовнішнього магнітного поля та механічних напруг. Виявлено фізичний механізм, що відповідає за спостережувальне зміщення величини поля стрибка магнітоопору під дією зовнішніх механічних напруг.

Вперше побудовано модель для опису ефектів форми в АФМ i досліджено ефекти форми в синтетичних структурах з АФМ прошарками, зокрема в мультифероїках двох типів: АФМ/фероелектрик і АФМ/феромагнетик. На основі розвинутих моделей розроблено метод оптимального керування (швидкого перемикання) станами в такому мультифероїку за допомогою комбінації електричного і магнітного полів, що дозволяє використовувати такі системи в якості елементів пам’яті.

За результатами роботи зроблено огляд сучасного стану спінтроники з використанням антиферомагнітних матеріалів. Отримані результати можуть бути використані при розробці принципово нових елементів пам’яті, які працюють в Терагерцовому (сучасні - в Гігагерцовому) діапазоні частот, і мають більшу (порівняно з феромагнітними аналогами) швидкодію та менше енергоспоживання.