Лаборатория спин-орбитроники

Научные результаты:

Проект направлен на исследование механизмов воздействия на спиновую структуру и детектирования магнитных параметров ферримагнетиков посредством спин-поляризованного тока и магнитотранспортных эффектов, генерации спиновых волн суб- и терагерцового диапазонов, разработку концепции и наносистем для создания прототипов устройств ферримагнитной терагерцовой электроники (генераторов, логических устройств, ячеек и сред записи и хранения данных, а также нейроморфных вычислителей). В итоге созданы ферримагнитные наносистемы проведены экспериментальные измерения SOT-эффектов, интерфейсного и межслоевого взаимодействия Дзялошинского-Мория, изучены спиновые текстуры для верификации теории. Развита теория, описывающая универсальность взаимосвязи между температурой компенсации спин-орбитального углового момента, температурой компенсации намагниченности и температурой Кюри ферримагнетиков. Разработаны теоретические модели, описывающие генераторы поляризованных спиновых волн на основе ферримагнетиков с экстремально низкими коэффициентами затухания. Разработаны и получены прототипы наноустройств на основе структуры «тяжелый металл/ферримагнетик» для генерации спиновых волн в суб- и терагерцовом диапазоне с возможностью контроля поляризации и затухания. Созданы прототипы генераторов скирмионов, а также разработаны волноводы для их перемещения на основе ферримагнитных материалов. Развита концепция нейроморфных вычислителей на основе ферримагнитных скирмионов, работающих в субтерагерцовом диапазоне, и устройств скирмионной памяти и логики. В частности, разработаны прототипы бистабильной ферримагнитной ячейки SOT-MRAM памяти (FIM SOT-MRAM), генератора скирмионов с направляющей для их движения (FIM SOT), селектора движения скирмионов (Skyrmion-SOT), нейроморфный вычислитель (элемент логики).

Внедрение результатов исследования:

Членами научного коллектива лаборатории разработана и реализована новая дополнительная профессиональная программа повышения квалификации «Микромагнитное моделирование в программной среде MUMAX3»

Организационные и инфраструктурные преобразования:

Куплено новое научно-исследовательское оборудования для комплексного изучения тонких магнитных пленок и наноструктур, произведена модернизация вакуумных напылительных систем для получения образцов, увеличены вычислительные мощности суперкомпьютера для проведения микромагнитного моделирования.

Образование и переподготовка кадров:

За три года 12 членов лаборатории получили дипломы бакалавра и магистра, было принято в аспирантуру 9 человек, являющихся членами научного коллектива лаборатории. Членами научного коллектива защищено две кандидатские диссертации и одна докторская.  

Сотрудничество:

• Laboratory of Nano Spintronics, Division of Materials Chemistry, Institute for Chemical Research, Kyoto University
• Лаборатория магноники, Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского
• Физико-технический институт, Северо-Восточный Федеральный Университет им. М.К. Аммосова