Разработка физических принципов создания СВЧ устройств функциональной электроники на основе композиционных мультиферроиков

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 15-19-10036

НазваниеРазработка физических принципов создания СВЧ устройств функциональной электроники на основе композиционных мультиферроиков

Руководитель Бичурин Мирза Имамович, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого" , Новгородская обл

Конкурс №7 - Конкурс 2015 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований с привлечением молодых исследователей»

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-702 - Проблемы теории проектирования микроэлектронных систем

Ключевые слова Магнитоэлектрические взаимодействия, мультиферроики, магнитострикционно-пьезоэлектрические композиты, слоистые микро- и наноструктуры, магнитоэлектрические функциональные устройства

Код ГРНТИ47.14.13

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
В последнее время наблюдается значительный рост интереса к материалам, в которых проявляется взаимосвязь магнитных и электрических свойств. Вплоть до начала XXI века магнитоэлектрические композиты и мультиферроики представляли интерес для сравнительно узкого круга специалистов, так как малые величины магнитоэлектрических (МЭ) эффектов и низкие температуры, при которых они проявлялись, не позволяли говорить о практическом применении этих эффектов. Наблюдающийся в последние годы всплеск исследовательской активности в этой области связан с открытием материалов, которые при комнатных температурах и умеренных магнитных полях проявляют МЭ-свойства. Важное место среди известных композиционных материалов занимают магнитострикционно-пьезоэлектрические композиционные материалы. В таких материалах, в частности, возможно существование МЭ эффекта при комнатной температуре. Эти композиты характеризуются диэлектрическими и магнитными параметрами, которые могут значительно отличаться от параметров исходных компонентов. МЭ эффект в композиционных материалах представляет собой так называемый «вторичный» эффект в цепочке «магнитострикция – упругая деформация – пьезоэлектрический эффект» и благодаря подбору компонентов с высокими магнитострикционными и пьезоэлектрическими константами удается получить величину МЭ эффекта, необходимую для практического использования. По тематике проекта проведены задельные теоретические и экспериментальные исследования в области низких частот, в области электромеханического резонанса и в диапазоне высоких и сверхвысоких частот в МЭ материалах на основе магнитострикционно-пьезоэлектрических компонент. Полученные результаты подтверждают возможность существенного увеличения МЭ коэффициентов в композиционных мультиферроиках с целью их практического применения в устройствах функциональной электроники. Несмотря на существенный прогресс в области исследования магнитоэлектричества в композиционных материалах, имеются проблемы, сдерживающие переход от фундаментальных исследований к прикладным разработкам - необходима разработка основ проектирования приборов на основе полученных материалов. В настоящее время имеются лишь отдельные макеты таких приборов. В проекте предлагается провести моделирование параметров композиционных мультиферроиков в широком диапазоне частот, разработать методику измерения структурных, электрических, магнитных и магнитоэлектрических параметров композиционных структур. Разработать физические основы создания и провести компьютерное моделирование функциональных устройств электроники в широком диапазоне частот.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. А. Сафин, Н. Удалов, М. Бичурин, Р. Петров, А. Татаренко Mutual phase locking of the magnetoelectric spin-torque nanooscillators Progress In Electromagnetics Research Symposium Abstracts (PIERS2017) (год публикации - 2017)

2. Татаренко А.С., Петров Р.В., Никитин А.О., Бичурин М.И. Modeling of microwave antenna array with magnetoelectric effect control Progress In Electromagnetics Research Symposium Abstracts (PIERS2017), с.462 (год публикации - 2017)

3. Сафин А.Р, Бичурин М.И., Петров Р.В., Татаренко А.С. Generation of microwave oscillations in a current-driven magnetic nanocontact with ferroelectric and multiferroic junction Progress in Electromagnetic Research Symposium (PIERS-2016), p.2834 - 2837 (год публикации - 2016)
10.1109/PIERS.2016.7735136

4. Mirza Bichurin, Vladimir Petrov, Kseniya Lavrentyeva, Viktor Leontyev Enhanced magnetoelectric coupling in layered structure of piezoelectric bimorph and metallic alloy Journal of Electronic Materials, JEMS-D-15-0071R1 (год публикации - 2015)

5. Сафин А.Р., Удалов Н.Н., М.И., Петров Р.В., Татаренко А.С. Генерирование колебаний магнитными мультислойными наноструктурами с ферроэлектрическим переключением. Вестник Новгородского гос. ун-та., Сер.: Физико-математические науки, №91 (год публикации - 2015)

6. Бичурин М.И., Петров В.М., Петров Р.В., Татаренко А.С. High Sensitivity Magnetometers Springer International Publishing, Volume 19, Chapter V (год публикации - 2016)
10.1007/978-3-319-34070-8

7. Бичурин М.И., Петров В.М., Петров Р.В., Татаренко А.С., Леонтьев В.С., Лаврентьева К.В. Nomograph method for predicting magnetoelectric coupling Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Volume 412, p. 1–6 (год публикации - 2015)

8. Дадоенкова Н.Н., Панаев И.С., Санников Д.Г., Дадоенкова Ю.С., Розшлейс И.А., Кравчук М., Любчанский И.Л. Complex waveguide based on a magneto-optic layer and a dielectric photonic crystal Superlattices and Microstructures, Volume 100, p.45–56 (год публикации - 2016)
10.1016/j.spmi.2016.08.050

9. Ю.С. Дадоенкова, Ф.Ф.Л. Бентивегна, Р.В. Петров, М.И. Бичурин Principle of tunable chemical vapor detection exploiting the angular Goos-Hanchen shift in a magneto-electric liquid-crystal-based system JOURNAL OF OPTICS, 19, 095802 (7pp) (год публикации - 2017)
10.1088/2040-8986/aa7f51

10. Ю.С. Дадоенкова, Ф.Ф.Л. Бентивегна, В. Светухин, А.В. Жуков, Р.В. Петров, М.И. Бичурин Controlling optical beam shifts upon reflection from a magnetoelectric liquid-crystal-based system for applications to chemical vapor sensing Appl. Phys. B, 123:107 (год публикации - 2017)
10.1007/s00340-017-6691-1

11. Ю.С. Дадоенкова, Н.Н. Дадоенкова, И.Л. Любчанский, Я.В. Клос, М. Кравчук Faraday effect in bi-periodic photonic-magnonic crystals IEEE Transactions on Magnetics, V. 53, Is. 11, 7940105 (год публикации - 2017)
10.1109/TMAG.2017.2712278

12. Ю.С. Дадоенкова, Н.Н. Дадоенкова, Дж.В. Клос, М. Кравчук, И.Л. Любчанский Goos-Hänchen effect in light transmission through biperiodic photonic-magnonic crystals PHYSICAL REVIEW A, 96(4)/043804(6) (год публикации - 2017)
10.1103/PhysRevA.96.043804

13. Дадоенкова Ю.С., Бентивегна Ф.Ф.Л., Дадоенкова Н.Н., Любчанский И.Л., Петров Р.В., Бичурин М.И. Lateral shift of light reflected from a magneto-electric film Saint Petersburg OPEN 2016 (год публикации - 2016)

14. Ю.С. Дадоенкова, Ф.Ф.Л. Бентивегна, В. Светухин, Р.В. Петров, А.С. Татаренко, М.И. Бичурин Exploiting the Goos-Hänchen and Imbert-Fedorov Effects in a Magneto-electric Liquid-crystal-based System for Applications to Tunable Chemical Vapor Detection Progress In Electromagnetics Research Symposium Abstracts, St Petersburg, Russia, 22-25 May 2017, p.165-166 (год публикации - 2017)

15. Дадоенкова Ю.С., Бентивегна Ф.Ф.Л., Дадоенкова Н.Н., Петров Р.В., Любчанский И.Л., Бичурин М.И. Controlling the Goos-Hänchen shift with external electric and magnetic fields in an electro-optic/magneto-electric heterostructure JOURNAL OF APPLIED PHYSICS, v.119, Issue 20, p.203101 (год публикации - 2016)
10.1063/1.4951717

16. Сафин А.Р, Бичурин М.И., Петров Р.В., Татаренко А.С. Microwave generation in a current-driven magnetic nanocontact with ferroelectric and multiferroic junction 3rd International School and Conference on Optoelectronics, Photonics, Engineering and Nanostructures, St Petersburg, Russia, March 28 – 30, 2016, Book of abstracts, стр.482-484 (год публикации - 2016)

17. М.И. Бичурин, В.М. Петров, Р.В. Петров, А.С. Татаренко Magnetoelectric Magnetometers Springer, High Sensitivity Magnetometers. Smart Sensors, Measurement and Instrumentation, vol 19. Springer, Cham (год публикации - 2017)
10.1007/978-3-319-34070-8_5

18. Сафин А.Р., Удалов Н.Н., Бичурин М.И., Петров Р.В., Татаренко А.С. Нагрузочные характеристики спин-трансферного наноосциллятора Письма в журнал технической физики (год публикации - 2016)

19. Дадоенкова Ю.С., Бентивегна Ф.Ф.Л., Дадоенкова Н.Н., Петров Р.В., Любчанский И.Л., Бичурин М.И. Influence of the linear magneto-electric effect on the lateral shift of light reflected from a magneto-electric film Journal of Physics: Conference Series, v.741, number 1, p.012201 (год публикации - 2016)
10.1088/1742-6596/741/1/012201

20. М.И. Бичурин, Р.В. Петров, В.С. Леонтьев, Г.А. Семенов, О.В. Соколов Magnetoelectric Current Sensors SENSORS, V.17, #6, 1271 (год публикации - 2017)
10.3390/s17061271

21. Сафин А.Р, Бичурин М.И., Петров Р.В., Татаренко А.С. The calculation of output characteristics of the multiferroic spin-torque nanooscillators Electronic proceedings of the "The Joint European Magnetic Symposia - 2016" (год публикации - 2016)

22. Н. Колесников, С. Жиглинский, Р. Петров, М. Бичурин, С. Божков, И. Миленов, П. Божков Magnetoelectric Position Sensors for Automotive Application IEEE, 2017 15TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON ELECTRICAL MACHINES, DRIVES AND POWER SYSTEMS (ELMA) 329-333 (год публикации - 2017)
10.1109/ELMA.2017.7955458

23. Ю.С. Дадоенкова, Ф.Ф.Л. Бентивегна, В. Светухин, Р.В. Петров, А.С. Татаренко, М.И. Бичурин Exploiting the Goos-Hänchen and Imbert-Fedorov Effects in a Magneto-electric Liquid-crystal-based System for Applications to Tunable Chemical Vapor Detection IEEE Explore (год публикации - 2017)

24. Татаренко А.С., Лаврентьева Д.В., Бичурин М.И. Dual tunable magnetoelectric resonator in a slot line for Microwave Applications Progress in Electromagnetic Research Symposium (PIERS-2016), p.2831 - 2833 (год публикации - 2016)
10.1109/PIERS.2016.7735135

25. Ю.С. Дадоенкова, Ф.Ф.Л. Бентивегна, Р.В. Петров, М.И. Бичурин Voltage-tunable vapour detector using optical beam shifts in a magneto-electric multilayered structure IEEE, IEEE Catalog No.: CFP17489-ART (год публикации - 2017)

26. А.Р. Сафин, Н.Н. Удалов, М.И. Бичурин, Р.В. Петров, А.С. Татаренко Loading Characteristics of a Spin-Transfer Nano-Oscillator Technical Physics Letters, Vol. 43, No. 3, pp. 305–308 (год публикации - 2017)
10.1134/S106378501703021X

Публикации