ИСТИНА

Сегодня переход к сверхбыстрой электронике требует материалов с высокочастотной спиновой динамикой. В этом свете перспективными оказываются изоляторы, обладающие явлением естественного ферромагнитного резонанса (ЕФМР). На эту роль необходимы диэлектрики с высокими полями анизотропии, обеспечивающими высокие частоты ЕФМР. Среди них феррит кобальта, являющийся магнитотвёрдым ферримагнетиком при низких температурах, представляется наиболее подходящим кандидатом. Однако в литературе до сих пор нет как предложений по изготовлению спинтронного устройства, основанного на эффекте ЕФМР, так и данных об электронных резонансах феррита кобальта. Магнитные свойства ферримагнетика сильно зависят от его микроструктуры, поэтому целью данной работы является синтез феррита кобальта в виде различного размера наночастиц и керамики, а также исследование магнитостатических и магнитодинамических свойств данных материалов в зависимости от температуры измерений. Наночастицы CoFe2O4 со средним диаметром 5 - 20 нм были получены путём кристаллизации ксерогеля CoFe2O4/SiO2, полученного гидролизом тетраэтоксисилана в водно-спиртовом растворе Fe3+ и Co2+, при температурах 900 – 1200 °С, соответственно. Керамика CoFe2O4 с размерами кристаллитов порядка 4 мкм была получена в процессе спекания CoCO3 и Fe2O3 при температуре 1350 °С в течение 2 часов. Из-за высоких полей магнитной анизотропии у однодоменных образцов широкие петли гистерезиса. Материалы также обладают интенсивным резонансным поглощением на частотах выше 0,20 ТГц в отсутствии внешнего магнитного поля. Впервые были зарегистрированы частоты ЕФМР выше 0,30 ТГц. Керамический образец демонстрирует самую высокую из известных частот ЕФМР - 0,35 ТГц. Была разработана модель, основанная на уравнении Ландау-Лифшица, для объяснения продемонстрированных магнитодинамических свойств и свойств магнитотвёрдых ферримагнетиков в целом. Расчёты спиновых токов показывают, что эти материалы должны обеспечивать на несколько порядков более мощную спиновую накачку на суб-ТГц/ТГц частотах по сравнению с антиферромагнитными изоляторами даже при неполяризованном облучении и в отсутствие внешнего магнитного поля. Это открывает новые горизонты для разработки практической сверхбыстрой электроники. Работа выполнена при финансовой поддержке РНФ грант № 21-79-10184.