Исследователи Саратовского государственного университета имени Н.Г. Чернышевского впервые в мире обнаружили возникновение брэгговских резонансов в слоях периодических ферромагнитных полупроводников, что стало прорывом в научном мире. Эти данные были опубликованы в специализированном издании Journal of Magnetism and Magnetic Materials и открывают новые горизонты для создания компактных устройств с повышенной энергоэффективностью.
Ферромагнитные полупроводники представляют собой материалы, обладающие как магнитными, так и полупроводниковыми характеристиками. Они способны создавать магнитное поле без внешнего воздействия и проводить электрический ток независимо. Эти свойства обещают создание более компактных устройств с улучшенной энергоэффективностью.
Брэгговские резонансы возникают, когда волны сталкиваются с периодическими структурами внутри вещества.
Представьте свет, отражающийся от зеркала. В нашем случае "зеркало" – это система канавок на поверхности полупроводника. Когда длина волны совпадает с параметрами этой структуры, волны отражаются с высокой интенсивностью, формируя запрещённые зоны. Эти зоны блокируют прохождение определённых частот, что может быть использовано, например, в радиотехнике.
- Мария Морозова, профессор кафедры нелинейной физики СГУ
Брэгговские резонансы можно наблюдать в различных диапазонах, включая микроволновый и терагерцовый, что делает их пригодными для использования в современных технологиях.
Команда ученых СГУ первой в мире исследовала процесс формирования брэгговских резонансов на поверхности ферромагнитного полупроводника с системой канавок. Особенность метода заключается в сочетании магнитных свойств материала и электронной плазмы, что ранее было недостижимо для материалов с одинаковой толщиной.
Создание периодической структуры на поверхности полупроводника позволило ученым демонстрировать формирование зон блокировки и контролировать их характеристики. Это открывает возможности для разработки устройств, способных фильтровать, усиливать или блокировать сигналы определенных частот, что находит применение в спутниковой связи, телекоммуникациях и бытовой электронике.
Исследование имеет значительный потенциал для создания энергоэффективных устройств обработки информации. Новые материалы позволяют снизить тепловые потери за счет использования спиновых волн с меньшим затуханием.
Ученые не останавливаются на достигнутом и планируют дальнейшие исследования брэгговских резонансов в условиях сильной нелинейности, что позволит управлять резонансами в широком диапазоне частот. Это может привести к созданию энергоэффективных устройств с высокой скоростью работы и способностью адаптироваться к изменениям внешних условий.
Исследование проводится в рамках гранта Российского научного фонда №23-79-30027, получившего поддержку в рамках конкурса 2023 года по мероприятию «Проведение исследований научными лабораториями мирового уровня в рамках реализации приоритетов научно-технологического развития Российской Федерации» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учёными, в том числе молодыми учёными. Это подчёркивает высокий уровень научного вклада и потенциал разработки для внедрения в высокотехнологичные отрасли.
Источник: Минобрнауки РФ
Фото на обложке: тг-канал СГУ
