Динамические явления в материалах и устройствах оптоэлектроники, фотоники и спинтроникиНИР

Dinamic

Источник финансирования НИР

госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию)

Этапы НИР

# Сроки Название
4 1 января 2014 г.-31 декабря 2014 г. Динамические явления в материалах и устройствах оптоэлектроники, фотоники и спинтроники
Результаты этапа: 1. Теоретически и экспериментально проведены исследования эффекта медленной деградации характеристик инжекционных лазеров большой мощности (до 2 Вт). Показано, что эффект имеет место благодаря естественному движению дефектов и дислокаций в области квантовых ям активного слоя лазера. В результате накопления дефектов уменьшается длина диффузии неравновесных носителей в квантовой яме, что выражается в существенных изменениях структуры поля и спектра лазера. Рассмотрена связь между степенью деградации и спектральными характеристиками лазера. 2.Теоретически, качественно и с помощью математического моделирования, исследован вопрос о механизме формирования нефазированных каналов генерации в мощных инжекционных лазерах с широким контактом и квантовой ямой. Создана физическая концепция явления, начата реализация модели. 3. В рамках НИР «ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ СОЗДАНИЯ СИСТЕМ ТРАНСЛЯЦИИ РАДИОСИГНАЛОВ» изучены возможности передачи аналоговой информации по одномодовым оптическим волокнам в широком динамическом диапазоне и с высокой степенью линейности передачи сигналов 4. В результате экспериментального поиска микромагнитных конфигураций магнитных доменных границ, оптимальных для проявления магнитоэлектрического эффекта в пленках ферритов гранатов достигнуто уменьшение величины управляющих напряжений до нескольких десятков вольт (ранее для наблюдения эффекта смещения границ в электрическом поле требовались напряжении выше 1 кВ). Проведены также наблюдения динамики доменных границ в электрическом поле, показано, что скорость доменных границ может быть увеличена за счет изменения внутренней структуры доменной границы. 5. Исследован альтернативный (по отношению к традиционному трехионному) механизм взаимодействия Дзялошинского-Мории, основанном на особенностях РККИ взаимодействия в двумерном электронном газе со спин орбитальным взаимодействием Рашбы. Получено выражение, связывающее микроскопические параметры (расщепление Рашбы, постоянная решетки, длина свободного пробега электрона) с константой макроскопического взаимодействия Дзялошинского-Мории (неоднородное взаимодействие Дзялошинского). 6. В данной работе проведены измерения магнитных, магнитоэлектрических и магнитоупругих свойств алюмобората тербия. Подобно ферроборату тербия, он демонстрирует схожие температурные зависимости магнитоэлектрических эффектов, несмотря на различие эффективных магнитных полей, действующих на ионы редкой земли. Это подтверждает общее предположение об определяющей роли редкой земли в магнитоэлектрических свойствах боратов. По результатам исследований опубликованы 6 статей в журналах Physical Review, EPL (Europhys. Lett.), Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Известия РАН. Серия физическая, Solid State Phenomena, Ученые записки физического факультета Московского университета и 3 статьи в сборниках трудов XIV Всероссийской школы-семинара "Волновые явления в неоднородных средах -2014"; VIII Международной конференции «Фундаментальные проблемы оптики – 2014»; 44 Международного научно-методического семинара "Флуктуационные и деградационные процессы в полупроводниковых приборах" НИУ «МЭИ». Cделано 9 докладов на конференциях: Moscow International Symposium on Magnetism (MISM - 2014) (1 приглашенный, 1 устный и 1 стендовый доклады), Nano-S&T 2014 (BIT 4th Annual World Congress of Nano Science&Technology-2014), Циндао, Китай; Всероссийская конференция по физике сегнетоэлектриков), 18-22 августа, 2014, Красноярск (пленарный доклад); XIV Всероссийская школа-семинар "Волновые явления в неоднородных средах -2014"; VIII Международная конференция «Фундаментальные проблемы оптики – 2014», 44 Международный научно-методический семинар "Флуктуационные и деградационные процессы в полупроводниковых приборах" НИУ «МЭИ» 27-28 ноября 2014; Подготовлен отчёт о НИР №69/14-Б «Исследование возможности создания систем трансляции радиосигналов» (11 марта 2014 - 20 января 2015).
5 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. Динамические явления в материалах и устройствах оптоэлектроники, фотоники и спинтроники
Результаты этапа: Теоретически и экспериментально проведены исследования эффекта медленной деградации характеристик инжекционных лазеров большой мощности (до 2 Вт). Показано, что в результате накопления дефектов в области квантовых ям активного слоя лазера увеличивается коэффициент нелинейной рефракции в квантовой яме и волноводных слоях, что выражается в пространственном сужении несвязанных по фазе каналов генерации и увеличении их количества в области генерации. Тем самым выявлен новый механизм связи между деградацией и спектральными характеристиками мощных инжекционных лазеров. 2.С помощью математического моделирования исследован вопрос о зависимости ширины каналов генерации в мощных инжекционных лазерах от тока накачки, коэффициента нелинейной рефракции и длины диффузии неравновесных носителей. Это позволяет в дальнейшем выделить главные критерии для определения долговечности мощных лазеров. 3. В результате исследования возможностей электрического управления магнитооптическим откликом материала была продемонстрирована 70% глубина модуляции оптического излучения, прошедшего сквозь пленку феррита граната, достигнутая за счет электроиндуцированного перемещения магнитной доменной границы. 4. Исследованы особенности магнитоэлектрических свойств магнитных доменных границ в области дислокаций в доменной структуре (головок магнитных доменов). Проведены экспериментальные измерения электроиндуцированных смещений головок в пленках ферритов гранатов зависимости от величины магнитного поля, направленного в плоскости пленки вдоль оси симметрии головки. Показано, что в отличие от прямых участков доменных границ доменные головки демонстрируют асимметричный характер зависимости смещения от знака магнитного поля (электрическая полярность головок доменов не переключается) 5. Проведено рассмотрение магнитоэлектрических материалов и мультиферроиков с учётом их доменной структуры. Особое внимание уделено магнитоэлектрическим явлениям в микромагнетизме на примере эпитаксиальных плёнок ферритов-гранатов (электроиндуцированное смещение и наклон доменных границ). Рассмотрено также влияние электрического поля на другие топологические дефекты в магнитоупорядоченных средах: линии и точки Блоха в доменных границах, магнитные вихри и скирмионы. По результатам исследований опубликованы 7 статей в журналах Успехи физических наук (1), Journal of Magnetism and Magnetic Materials (1), Известия РАН. Серия физическая (2), Solid State Phenomena (2), Учёные записки физического факультета МГУ (1). Cделано 8 докладов на конференциях: The International conference SPIN PHYSICS, SPIN CHEMISTRY AND SPIN TECHNOLOGY, SPCT-2015, Санкт-Петербург (приглашенный доклад); Quantum in Complex Matter: Superconductivity, Magnetism and Ferroelectricity SUPERSTRIPES, Искья, Италия (приглашенный доклад); International Workshop Phase Transitions and inhomogeneous States in Oxides, Казань, Россия (приглашенный доклад); VII-ая Международная научно-техническая конференция "Микро- и нанотехнологии в электронике", Нальчик (1 устный); 46-й Международный научно-методический семинар "Флуктуационные и деградационные процессы в полупроводниковых приборах", Москва (2 устных); 15-ая Всероссийская школа-семинар "Физика и применение микроволн", Можайск (2 устных).
6 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. Динамические явления в материалах и устройствах оптоэлектроники, фотоники и спинтроники
Результаты этапа: В 2016 году был открыт новый магнитоэлектрический эффект: зарождение цилиндрических магнитных доменов с помощью электрического зонда (заостренной проволоки-электрода из диамагнитного материала). Размер ЦМД, зарождавшихся вблизи точки контакта зонда и образца пленки феррита граната, зависел от величины постоянного напряжения, поданного на электрод. При снятии напряжения с электрода ЦМД отделялись от места контакта и сохранялись неограниченно долгое время. Данный эффект может служить принципом действия устройств магнитной памяти с электрической записью. В 2016 году в группе проводились исследования по разработке методов определения причин и сроков деградации мощных инжекционных лазеров (0.5-20 Вт) видимого и ИК диапазонов, а также по моделированию процессов филаментации излучения в этих устройствах, разработке методов анализа модового состава излучения по виду диаграммы направленности. Для этого были проведены эксперименты по измерению параметров излучения таких устройств и нахождения связи между степенью деградации лазера, частотным спектром, пространственным распределением оптических мод, филаментацией излучения, видом диаграммы направленности и поляризацией излучения. Разработаны и созданы аналоговые и цифровые блоки автоматизированных экспериментальных установок для изучения шумов катарометров портативных газовых хроматографов для диапазона давлений 10..1500 мбар и термодинамических анализаторов для диапазона температур 0..1000С. Изучались процессы диссипации энергии, в нелинейных механических колебательных системах с высокой добротностью, обусловленные гистерезисным внутренним трением, а также вязким трением окружающей среды. Рассмотрена задача сопоставления метапленки с традиционной тонкой пленкой, имеющей такие же характеристики отражения, прохождения и поглощения. Установлены границы, в которых возможна эквивалентная замена тонкой пленки данной разновидностью метаматериала. Показано, что при этом тонкая пленка из обычного вещества должна иметь зависимую от длины волны толщину. Причем с увеличением длины волны, толщина эквивалентной пленки тоже увеличивается. Таким образом показано, что метапленки могут быть лучшими согласующими покрытиями по сравнению с традиционными тонкими пленками. По результатам исследований опубликованы 11 статей в реферируемых журналов из них 2 статьи в журналах, индексируемых в системе Web of Science, 4 - в системе Scopus, 11 - в системе РИНЦ и Google Scholar. Оформлен 1 патент. Участники группы приняли участие в 7 международных и 3 всероссийских конференциях, сделано 15 докладов, в том числе 1 пленарный и 5 приглашенных.
7 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. Динамические явления в материалах и устройствах оптоэлектроники, фотоники и спинтроники
Результаты этапа: - В 2017 году исследованы электро-магнитооптические эффекты, основанные на электроиндуцированном движении магнитных доменных границ. Продемонстрирована возможность модуляции интенсивности светового излучения, проходящего сквозь пленку феррита граната в области расположения доменной границы, путем подачи импульсов напряжения на точечный электрод, находящийся вблизи доменной границы. Исследованы магнитоэлектрические эффекты в топологических магнитных структурах, таких как линии Блоха в доменных границах. Показана возможность вызванного электрическим полем перемещения линий Блоха и их аннигиляции. (3 статьи в журналах, индексируемых в Web Science и Scopus (одна из них в Scientific Reports, импакт-фактор 4.8), 5 тезисов докладов из них 2 приглашенных, 1 устный, 2 стендовых). - В 2017 году был проведён цикл работ по экспериментальному и теоретическому исследованию спектров, поляризации и пространственного распределения излучения мощных лазерных диодов (ЛД) для выявления влияния деградации на их излучательные свойства. Кроме того, была создана простая эффективная методика определения оптических параметров структуры ЛД и модового состава их излучения по экспериментальным данным – виду диаграммы направленности излучения. (7 статей в реферируемых журналах (3 индексируются в Web Science и 3 в Scopus), 5 статей в сборниках, 6 докладов, из них 1- пленарн,3-уст, 2-стенд) - Рассмотрены метаатомы в виде сферических частиц из боросиликатного стекла. Установлено, что такие рукотворные частицы обладают заметными магнитными моментами в инфракрасном диапазоне вследствие наличия у них размерных резонансов. Рассчитаны характеристики прохождения, поглощения и отражения для метапленок из данных частиц. Установлено, что на резонансах метапленки обладают заметной магнитной проницаемостью. Показано, что на их базе возможно создание безотражательного покрытия в инфракрасном диапазоне. (1 статья в журнале Applied Phys A (индексируется в Scopus), 2 статьи в трудах конференции). - Разработаны и созданы аналоговые и цифровые блоки автоматизированных экспериментальных установок для изучения шумов одно- и многоэлементных детекторов ИК излучения. Продолжалось изучение процессов диссипации энергии, в нелинейных механических колебательных системах с высокой добротностью, обусловленные гистерезисным внутренним трением, а также вязким трением окружающей среды. Разработан способ определения гистерезисных потерь крутильной системой. Изобретение относится к области метрологии и может быть использовано при определении физико-механических свойств материалов и, в частности, коэффициента гистерезисных потерь материала. (1 статья в журнале Astrobiology (индексируется в Scopus), 1 статья в журнале Space Sci Rev (индексируется Web Science, импакт-фактор 7.2)
8 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. Динамические явления в материалах и устройствах оптоэлектроники, фотоники и спинтроники
Результаты этапа: В 2018 году были экспериментально и теоретически исследованы механизмы на электроиндуцированного зарождения цилиндрических магнитных доменов (ЦМД). Разработана теоретическая модель, позволяющая объяснить наличие критического электрического поля зарождения ЦМД и механизм расширения домена в электрическом поле: электрическое поле устраняет энергетический барьер зарождения магнитной неоднородности и расталкивает стенки домена друг от друга, приводя к его расширению. Также рассмотрены магнитоэлектрические свойства других объектов: доменных границ и блоховских линий (3 статьи в журналах, индексируемых в Web Science и Scopus (одна из них в Physica Status Solidi - Rapid Research Letters , импакт-фактор 3.0), 6 тезисов докладов из них 1 приглашенный. Экспериментально исследованы магнитотепловые свойства магнитных наночастиц La0.75Sr0.25MnO3 в зависимости от частоты магнитного поля, показано наличие механизма, ограничивающего максимальную температуру нагрева за счет уменьшения площади петли гистерезиса до нуля при температуре выше критической. Опубликовано 2 статьи в журналах, индексируемых в Web Science и Scopus. В 2018 году был проведёны работы по экспериментальному и теоретическому изучению изменения спектральных и пространственных характеристик излучения мощных лазерных диодов (ЛД) при постепенной деградации этих устройств в процессе наработки. Данные исследования были проведены в рамках исследований по созданию экспресс - методик прогнозирования срока службы мощных ЛД. Кроме того, была создана эффективная методика определения оптических параметров структуры ЛД по данным о профиле диаграммы направленности излучения, полученным из эксперимента. Также рассмотрены свойства метапленок из диэлектрических резонаторов инфракрасного диапазона, выступающих в качестве согласующих покрытий. По результатам исследований опубликовано 4 статьи в реферируемых журналах (4 индексируются в Web Science и в Scopus), 1 статья в сборнике, сделано: 5 докладов (1- пленарн, 4-уст) (3 – росс., 2 – межд.)
9 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. Динамические явления в материалах и устройствах оптоэлектроники, фотоники и спинтроники
Результаты этапа:
10 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. Динамические явления в материалах и устройствах оптоэлектроники, фотоники и спинтроники
Результаты этапа:
11 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. Динамические явления в материалах и устройствах оптоэлектроники, фотоники и спинтроники
Результаты этапа:

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".