Лекции Н.Г.Чеченина

"Физика магнитных наноструктур"

Содержание.

Лекция 1-2. I. Магнитные свойства. Общая характеристика. Введение. Основные магнитные характеристики. Восприимчивость диамагнетиков, парамагнетиков, ферромагнетиков и ферримагнетиков. Дифференциальные характеристики. Магнитный момент изолированного атома. Правила Хунда. Связь Рассела-Саундерса. Магнитные моменты атомов и молекул во внешнем магнитном поле. Гамильтониан взаимодействия атомов и молекул с магнитным полем, расщепление уровней.

II.Диамагнетизм. Формула Ланжевена для диамагнитной восприимчивости.

Лекция 3. III.Парамагнетизм. Ланжевенский парамагнетизм. Функции Ланжевена и Бриллюэна. Закон Кюри. Редкоземельные ионы и ионы переходных элементов. Расщепление уровней внутрикристаллическим полем. Замораживание орбитального углового момента. Парамагнетизм Ван Флека. Спиновый парамагнетизм Паули. Диамагнетизм Ландау.

Лекция 4. IV.   Ферромагнетизм. Внутреннее магнитное поле Вейсса. Закон Кюри-Вейсса. Электростатическая природа поля Вейсса. Модель Гейзенберга. Спиново-обменное взаимодействие, обменный интеграл. Прямой обмен, сверхобмен, косвенный обмен. Спиновые волны, магноны. Температурная зависимость намагниченности: закон Блоха.

Лекция 5. V.   Антиферромагнетизм и ферримагнетизм. Ферриты. Температура Кюри и восприимчивость ферримагнетиков. Закон Кюри для антиферромагнетиков. Температура Нееля. Восприимчивость антиферромагнетиков ниже температуры Нееля.

Лекция 6. VI.   Доменная структура. Ферромагнитные домены. Движение границ при намагничивании, эффект Баркгаузена. Параметры кривой намагничивания. Причины образования доменов. Основные компоненты энергии доменов. Границы доменов. Стенки Блоха. Неелевские границы.

Лекция 7. VII.   Методы исследования микромагнитных структур. Метод магнитной суспензии (метод порошковых фигур). Магнито-оптические методы. Методы просвечивающей электронной микроскопии. Лорентцевская ПЭМ. Электронная голография.

Лекция 8. VIII.  Сложные конфигурации доменов. Страйп-структуры. Цилиндрические магнитные домены. Микромагнетизм одноосных кристаллов. Доменные структуры в пленках с перпендикулярной анизотропией. "Замороженные" и нарисованные магнитные домены. Микромагнитная структура мелких частиц.

Лекция 9. IX. Микромагнетизм нанокристаллических ферромагнетиков. Теория Герцера. Модель хаотической анизотропии. Наведенная магнитная анизотропия. Микромагнитный риппл.  Теория Хоффмана. Внутренние поля рассеяния.

Лекция 10. X.  Динамика намагничения. Намагничивание смещением границ доменов. Вращение магнитных моментов доменов. Динамические свойства ферромагнетиков. Динамика доменной структуры. Электромагнитные потери: вихревые токи, магнитное последействие, размерный резонанс, собственный магнитный резонанс. Уравнение Ландау-Лифшица.

Лекция 11. XI.  Магнитные многослойные системы. Обменное смещение (exchange bias). Обменно-связанные магнитомягкие подслои для сред хранения информации. Гигантское магнитное сопротивление. Антиферромагнитная связь. Использование различной коэрцитивности слоев. Обменное смещение-спиновый затвор. Применения GMR. Магнитные нанонити (1D системы).  Применения.

Лекция 12. XII.   Магнетизм низкоразмерных структур. Магнитные наноточки (0D системы). Методы получения. Метод электрохимического осаждения. Нанолитография с пористой окисью алюминия. Намагниченность наноточек. Теория и численное моделирование микромагнитной структуры наноточек.  Теоретическая кривая гистерезиса. Фазовая диаграмма. Магнетизм наночастиц (0D структуры). Самоорганизованные суперрешетки магнитных частиц.  Магнитные свойства. Суперпарамагнетизм.

Лекция 13. XIII. Спинтроника. Устройства спинтроники. Магнитные полупроводники в спинтронике. Переходные металлы в II-VI и III-V полупроводниках. Энергии d-уровней. Обменное взаимодействие между зоной и d-электроном. Замещающий Mn. Полуметаллические ферромагнитные оксиды. Классификация полуметаллов.  Методы анализа поляризации. Фотоэмиссия. Магнитные туннельные переходы. Точечный контакт. Сверхпроводящий туннельный переход (метод Тедрова-Месервея). Андреевское отражение в точечном контакте. Эпитаксиальные сплавы Хейслера. Инжекция спина и спиновый транспорт в полупроводниковых устройствах спинтроники. Спин-поляризованный полевой транзистор (spin FET).

Лекция 14. XIV. Современные магнитные носители информации. Современные тенденции в развитии накопителях на жестких дисках.  Магнитооптические носители информации. Магнитная память произвольной адресации (MRAM).

Лекция 15. XV.  Высокочастотные магнитные устройства.

Библиография. Список цитированной литературы.

Вопросы к зачету/экзамену.