Лаборатория квантовой наноспинтроники

Заведующий лабораторией, руководитель отдела, главный научный сотрудник, доктор физико-математических наук, Миляев Михаил Анатольевич

Состав лаборатории: сотрудников - 25, из них: докторов наук - 5, кандидатов наук - 11

Краткая информация

Лаборатория квантовой наноспинтроники была создана по приказу директора Института (№ 12 от 05 февраля 2014 г.) в соответствии с решением о выделении гранта Правительства Российской Федерации для государственной поддержки научных исследований, проводимых под руководством ведущих ученых в российских образовательных учреждениях высшего профессионального образования, научных учреждениях государственных академий наук и государственных научных центрах Российской Федерации по теме: «Магнитные устройства нано-оптики с управляемыми потерями и шумами, функционирующие на микроволновых частотах» (проект №14.Z50.31.0025). До 2019 ведущим ученым проекта и заведующим лабораторией был гражданин Германии, профессор Института прикладной физики Мюнстерского университета, к.ф.-м.н. Сергей Олегович Демокритов. С 2019 года лабораторией руководит д.ф.-м.н. Миляев Михаил Анатольевич.

 

Научные направления деятельности лаборатории

  • Спиновый транспорт в электропроводящих магнетиках и наногетероструктурах на их основе.
  • Магнитные наноструктуры: технологии синтеза, физические свойства и приложения в спинтронике.

 

Экспериментальные возможности

  • Высоковакуумная магнетронная установка MPS-4000-C6 (ULVAC Inc., Япония)
  • Сверхвысоковакуумная установка молекулярно-лучевой эпитаксии «Катунь-С»
  • Растровый сканирующий электронный микроскоп FEI Inspect F
  • Автоматизированный сканирующий зондовый микроскоп НТ-МДТ «Солвер Некст»
  • Автоматизированный рентгеновский дифрактометр ДРОН–3М
  • Автоматизированный вибрационный магнитометр АВМ-1 (ИФМ УрО РАН)
  • Установка для исследований гальваномагнитных свойств RTF-1 (ИФМ УрО РАН)
  • Установка экспонирования и совмещения SUSS MJB4
  • Оптический профилометр белого света ZygoLOT NewView 7300
  • Настольная установка для напыления металлов и углерода Quorum Q 150Т ЕS
  • Полуавтоматическая установка ультразвуковой микросварки TPT HB16
  • Зондовая станция Cascade PM5
  • Система подготовки сверхчистой воды Milipore Elix 10
  • Лабораторная центрифуга Sawatec SM 180
  • Температурный столик Sawatec HP 150
  • Отрезной станок Secotom-15
  • Герметизационный модуль чистых помещений для технологий наноспинтроники
  • Установка безмасковой лазерной литографии Heidelberg Instruments DWL 66+

 

 

 

Миляев Михаил Анатольевич

Доктор физико-математических наук

Заведующий лабораторией квантовой наноспинтроники, руководитель отдела, главный научный сотрудник (Отдел технологий и диагностики наноструктур, ЦКП «Испытательный центр нанотехнологий и перспективных материалов»)


Контактная информация:
Тел.: 378-38-81, внутренний тел.: 38-81, 34-48, 34-37
Электронный адрес: milyaev@imp.uran.ru

Наукометрические данные (по состоянию на 15.04.2022г):
Web of Science: h-index - 12; Sum of the Times Cited - 676
РИНЦ (SCIENCE INDEX): Индекс Хирша - 13; Цитируемость - 934
Личные страницы автора в системах: Researcher ID, ORCID, РИНЦ, База публикаций ИФМ

Кандидатская диссертация: Магнитные и гальваномагнитные свойства многоосных антиферромагнетиков (1994)
Докторская диссертация: Эффекты магнитной анизотропии в антиферромагнетиках и многослойных обменно-связанных наноструктурах (2017)


Статьи

1) РАЗМЕРНЫЕ ЭФФЕКТЫ В МАГНИТОСОПРОТИВЛЕНИИ НАНОСЛОЕВ ТАНТАЛА СО СПИН-ОРБИТАЛЬНЫМ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕМ
В.В. Устинов, Л.И. Наумова, Р.С. Заворницын, И.А. Ясюлевич, И.К. Максимова, Т.П. Криницина, А.Ю. Павлова, В.В. Проглядо, М.А. Миляев
Журнал экспериментальной и теоретической физики, V.165, №. 1, p.114(14 pages) 2024

2) A Spin Valve-Based Rhombus-Shaped Micro-Object Implementing a Full Wheatstone Bridge
M.A. Milyaev, L.I. Naumova, A.A. Germizina, T.A. Chernyshova, A.Yu. Pavlova, T.P. Krinitsina, V.V. Proglyado, V.V. Ustinov
Sensors, V.24, №. , p.625(14 pages) 2024

3) Helimagnetic and Crystallographic Growth Textures of Dysprosium Nanolayers on Co90Fe10, Nb, and β-Ta Buffer Layers
L.I. Naumova, R.S. Zavornitsyn, M.A. Milyaev, D.I. Devyaterikov, A.S. Rusalina, T.P. Krinitsyna, A.Yu. Pavlova, V.V. Proglyado, V.V. Ustinov
Physics of Metals and Metallography, V.124, №. 8, p.763(11 pages) 2023

Доклады

1) Микрообъект в форме ромба на основе спинового клапана, реализующий схему полного моста Уитстона
А.А.Гермизина, Л.И.Наумова, М.А.Миляев, Т.А.Чернышова, Т.П.Криницина, В.В.Проглядо
Стендовый доклад на конференции (XXIII Всеросс. школа-семинар по проблемам физики конденсированного состояния вещества (СПФКС-23)) 2023

2) Helimagnetic and crystallographic growth textures of dysprosium nanolayer on ?-Ta, Nb and CoFe buffer layers
L.I.Naumova, T.P.Krinitsina, R.S.Zavornitsyn, M.A.Milyaev, D.I.Devyaterikov, A.S.Rusalina, A.Y.Pavlova, V.V.Proglyado, V.V.Ustinov
Стендовый доклад на конференции (Samarkand Intern. Symp. on Magnetism (SISM-2023)) 2023

3) Продольное магнитосопротивление наноструктур Ta/Dy/Ta
Р.С.Заворницын, Л.И.Наумова, Н.Г.Бебенин, М.А.Миляев, И.К.Максимова, В.В.Проглядо, В.В.Устинов
Устный доклад на конференции (XXIII Всеросс. школа-семинар по проблемам физики конденсированного состояния вещества (СПФКС-23)) 2023

ФИО
Должность
Степень
Телефон
Емайл
Статьи
Банникова Наталья Сергеевна
Научный сотрудник
к.ф.-м.н.
378-35-85
35-85, 33-58
Бебенин Николай Георгиевич
Главный научный сотрудник, руководитель сектора спиновой кинетики
д.ф.-м.н.
378-38-90
38-90
Валиева Рамиля Яхиевна
Ведущий конструктор
 

 
Гермизина Анастасия Анатольевна
Младший научный сотрудник
 

Заворницын Роман Сергеевич
Младший научный сотрудник
к.ф.-м.н.

36-16
Изюмов Михаил Юрьевич
Старший лаборант
 

 
Каменский Иван Юрьевич
Научный сотрудник, руководитель сектора инженерно-технического обеспечения
к.ф.-м.н.
378-35-85
35-85, 34-28
Кузнецов Евгений Александрович
Старший научный сотрудник
к.ф.-м.н.

Ляпилин Игорь Иванович
Главный научный сотрудник
д.ф.-м.н., профессор

Максимова Ирина Константиновна
Младший научный сотрудник
 

Миляев Михаил Анатольевич
Заведующий лабораторией, Руководитель отдела, главный научный сотрудник
д.ф.-м.н.
378-38-81
38-81, 34-48, 34-37
Найданов Иван Андреевич
И.о. младшего научного сотрудника
 

 
Наумова Лариса Ивановна
Старший научный сотрудник, руководитель сектора нанотехнологий спинтроники
к.ф.-м.н.
378-38-63
38-63, 34-28, 34-48, 34-37
Немытова Ольга Владимировна
Старший научный сотрудник
к.т.н.
378-36-97
36-97
Новокшонов Сергей Георгиевич
Научный сотрудник
к.ф.-м.н.
378-35-63
35-63
Павлова Анастасия Юрьевна
Научный сотрудник
к.т.н.
378-38-63
38-63, 34-28, 34-37
 
Патраков Евгений Иванович
Старший научный сотрудник
к.х.н.
378-35-85
35-85, 34-28
Перов Дмитрий Владимирович
Старший научный сотрудник
к.т.н.
378-36-97
36-97
Проглядо Вячеслав Витальевич
Научный сотрудник
 

Ринкевич Анатолий Брониславович
Главный научный сотрудник, руководитель сектора высокочастотной спектроскопии
д.ф.-м.н., член-корреспондент РАН
378-38-95
38-95
Сидун Наталия Николаевна
Ведущий инженер
 

 
Тимофеева Зоя Максимовна
Ведущий документовед
 

 
Устинов Владимир Васильевич
Научный руководитель Института, Заведующий отделом
академик РАН
374-02-30
30-66
Чернышова Татьяна Александровна
Младший научный сотрудник
к.ф.-м.н.
378-38-63
38-63, 33-58
Ясюлевич Иван Алексеевич
Младший научный сотрудник
 

36-16

  

1) Charge carrier transport in PbS films doped with iodine / L.N. Maskaeva0, A.V. Pozdin0, A.Yu. Pavlova1, Yu.V. Korkh1, T.V. Kuznetsova2, V.I. Voronin1, K.E. Krivonosova0, T.B. Charikova1, V.F. Markov0. – Текст: непосредственный // PHYSICAL CHEMISTRY CHEMICAL PHYSICS. — 2024. — V. 26. — P. 10641—10649.

2) РАЗМЕРНЫЕ ЭФФЕКТЫ В МАГНИТОСОПРОТИВЛЕНИИ НАНОСЛОЕВ ТАНТАЛА СО СПИН-ОРБИТАЛЬНЫМ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕМ / В.В. Устинов2, Л.И. Наумова2, Р.С. Заворницын2, И.А. Ясюлевич1, И.К. Максимова1, Т.П. Криницина1, А.Ю. Павлова1, В.В. Проглядо1, М.А. Миляев2. – Текст: непосредственный // Журнал экспериментальной и теоретической физики. — 2024. — V. 165. — P. 114—127.

3) A Spin Valve-Based Rhombus-Shaped Micro-Object Implementing a Full Wheatstone Bridge / M.A. Milyaev1, L.I. Naumova1, A.A. Germizina1, T.A. Chernyshova1, A.Yu. Pavlova1, T.P. Krinitsina1, V.V. Proglyado1, V.V. Ustinov1. – Текст: непосредственный // Sensors. — 2024. — V. 24. — P. 625—638.

4) Interaction of microwaves with nanocomposites containing Fe particles / D. V. Perov1, E. A. Kuznetsov2, A. B. Rinkevich1, O. V. Nemytova1, M. A. Uimin1. – Текст: непосредственный // Photonics and Nanostructures–Fundamentals and Applications. — 2024. — V. 58. — P. 101214—101222.

5) Longitudinal Magnetoresistance of Ta/Dy/Ta Nanostructures / L. I. Naumova2, N.G. Bebenin1, R.S. Zavornitsyn2, M.A. Milyaev2, I.K. Maksimova1, V.V. Proglyado1, V.V. Ustinov2. – Текст: непосредственный // Physics of Metals and Metallography (english only). — 2023. — V. 124. — P. 1768—1775.

6) Hydrogenation-Induced Modification of the Crystal Structure of Fe/Gd Superlattices / I.A. Likhachev0, I.A. Subbotin0, Yu.M. Chesnokov0, D.I. Devyaterikov1, O.A. Kondrat’ev0, A.A. Ryzhova1, Yu.A. Salamatov1, M.A. Milyaev2, A.L. Vasil’ev0, E.A. Kravtsov2, E.M. Pashaev0. – Текст: непосредственный // Physics of Metals and Metallography. — 2023. — V. 124. — P. 1224—1232.

7) Playing Pure Spin Current in Helimagnets: Toward Chiral Spin-Orbitronics / V.V. Ustinov2, I.A. Yasyulevich1, N.G. Bebenin1. – Текст: непосредственный // Physics of Metals and Metallography (english only). — 2023. — V. 124. — P. 1745—1767.

8) ПЕРСПЕКТИВА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МЕТОДА РЕФЛЕКТОМЕТРИИ ПОЛЯРИЗОВАННЫХ НЕЙТРОНОВ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ГЕЛИМАГНЕТИЗМА В РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ТОНКИХ ПЛЕНКАХ И НАНОСТРУКТУРАХ НА КОМПАКТНОМ ИСТОЧНИКЕ НЕЙТРОНОВ DARIA / Д. И. Девятериков1, Е. А. Кравцов2, В. В. Проглядо1, В. Д. Жакетов0, Ю. В. Никитенко0, Yu. N. Khaydukov0. – Текст: непосредственный // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. — 2023. — V. 7. — P. 108—112.

9) On the Prospects of Using Polarized-Neutron Reflectometry to Study Helimagnetism in Rare-Earth Thin Films and Nanostructures on the DARIA Compact Neutron Source / D. I. Devyaterikov1, E. A. Kravtsov2, V. V. Proglyado1, V. D. Zhaketov0, Yu. V. Nikitenko0, Yu. N. Khaydukov0. – Текст: непосредственный // Journal of Surface Investigation. X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques. — 2023. — V. 17. — P. 832—836.

10) МАГНИТНАЯ СТРУКТУРА СВЕРХРЕШЕТОК Dy–Co ВБЛИЗИ ТЕМПЕРАТУРЫ КОМПЕНСАЦИИ / М. В. Макарова2, Е. А. Кравцов2, В. В. Проглядо1, И. А. Субботин0, Э. М. Пашаев0, Д. Холин0, Ю. Н. Хайдуков0. – Текст: непосредственный // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. — 2023. — V. 4. — P. 50—54.

11) Magnetic Structure of Dy–Co Superlattices near the Compensation Temperature / M. V. Makarova2, E. A. Kravtsov2, V. V. Proglyado1, I. A. Subbotin0, E. M. Pashaev0, D. Kholin0, and Yu. N. Khaydukov0. – Текст: непосредственный // Journal of Surface Investigation. X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques. — 2023. — V. 17. — P. 450—454.

12) Electrical Resistance of the Alloy Ni45Mn46In9 / N. V. Volkova1, V. V. Chistyakov1, E. I. Patrakov1, S. M. Emelyanova1. – Текст: непосредственный // High Temperature. — 2023. — V. 61. — P. 173—177.

13) Р.С.Заворницын. Продольное магнитосопротивление наноструктур Ta/Dy/Ta [Текст] / Р.С.Заворницын, Л.И.Наумова, Н.Г.Бебенин, М.А.Миляев, И.К.Максимова, В.В.Проглядо, В.В.Устинов // XXIII Всеросс. школа-семинар по проблемам физики конденсированного состояния вещества (СПФКС-23), Екатеринбург, 30.11.2023, ISBN: 978-5-6045774-8-6, Тезисы докладов, Екатеринбург: ИФМ УрО РАН, 2023.- 73 c.

14) А.Д.Лобанов. Влияние облучения высокоэнергетическими электронами на электронные свойства кристаллов Cu2SnS3 [Текст] / А.Д.Лобанов, Ю.В.Корх, М.А.Сулимов, Е.И.Патраков, М.Н.Сарычев, В.Ю.Иванов, Т.В.Кузнецова // XXIII Всеросс. школа-семинар по проблемам физики конденсированного состояния вещества (СПФКС-23), Екатеринбург, 30.11.2023, ISBN: 978-5-6045774-8-6, Тезисы докладов, Екатеринбург: ИФМ УрО РАН, 2023.- 212 c.

15) М.О.Рябухин. Комплексная диэлектрическая проницаемость нанокомпозитов, содержащих частицы железа, в диапазоне миллиметровых волн [Текст] / М.О.Рябухин, Е.А.Кузнецов, Д.В.Перов, А.Б.Ринкевич // XXIII Всеросс. школа-семинар по проблемам физики конденсированного состояния вещества (СПФКС-23), Екатеринбург, 30.11.2023, ISBN: 978-5-6045774-8-6, Тезисы докладов, Екатеринбург: ИФМ УрО РАН, 2023.- 196 c.

16) А.А.Гермизина. Микрообъект в форме ромба на основе спинового клапана, реализующий схему полного моста Уитстона [Текст] / А.А.Гермизина, Л.И.Наумова, М.А.Миляев, Т.А.Чернышова, Т.П.Криницина, В.В.Проглядо // XXIII Всеросс. школа-семинар по проблемам физики конденсированного состояния вещества (СПФКС-23), Екатеринбург, 30.11.2023, ISBN: 978-5-6045774-8-6, Тезисы докладов, Екатеринбург: ИФМ УрО РАН, 2023.- 68 c.

17) Д.И.Девятериков. Особенности магнитного упорядочения в тонкой плёнке Ho [Текст] / Д.И.Девятериков, Е.А.Кравцов, В.Д.Жакетов, Ю.В.Никитенко, В.В.Проглядо, Е.А.Степанова // III Всеросс. научно-практич. конф. «Задачи и методы нейтронных исследований конденсированных сред», Екатеринбург, 22.09.2023, ISBN: 0, Сборник тезисов докладов, Екатеринбург: ИФМ УрО РАН, 2023.- 8 c.

18) Е.А.Кравцов. Исследование структурных, магнитных и электронных свойств систем Fe/MgO/Gd [Текст] / Е.А.Кравцов, Д.И.Девятериков, В.В.Проглядо, Е.М.Якунина // III Всеросс. научно-практич. конф. «Задачи и методы нейтронных исследований конденсированных сред», Екатеринбург, 22.09.2023, ISBN: 0, Сборник тезисов докладов, Екатеринбург: ИФМ УрО РАН, 2023.- 9 c.

19) A.Telegin. Bolometric prospects of laser-induced porous graphene [Текст] / A.Telegin, Yu.Sukhorukov, K.Mikheev, Zonov R., L.Naumova, G.Mikheev // Intern. Conf. “Functional Materials” (ICFM-2023), Alushta, Crimea, 06.10.2023, ISBN: 0, Book of abstracts, 0.- 75 c.

20) V.V.Ustinov. Spin-orbit coupling mediated size effects in magnetoresistance of Ta nanolayers [Текст] / V.V.Ustinov, L.I.Naumova, R.S.Zavornitsyn, I.A.Yasyulevich, I.K.Maksimova, T.P.Krinitsina, A.Yu.Pavlova, V.V.Proglyado, M.A.Milyaev // Intern. Conf. “Functional Materials” (ICFM-2023), Alushta, Crimea, 06.10.2023, ISBN: 0, Book of abstracts, 0.- 53 c.

21) Модификация кристаллической структуры сверхрешеток Fe/Gd в результате гидрирования / И. А. Лихачёв0, И. А. Субботин0, Ю. М. Чесноков0, Д. И. Девятериков1, О. А. Кондратьев0, А. А. Рыжова1, Ю. А. Саламатов1, М. А. Миляев2, А. Л. Васильев0, Е. А. Кравцов2, Э. М. Пашаев0. – Текст: непосредственный // Физика металлов и металловедение. — 2023. — V. 124. — P. 1186—1195.

22) Formation of exchange bias and shape anisotropy in microobjects based on spin valves / A.A. Germizina1, L.I. Naumova2, M.A. Milyaev2, R.S. Zavornitsyn2, A.Yu. Pavlova1, I.K. Maksimova1, V.V. Proglyado1, I.Yu. Kamensky1, V.V. Ustinov2. – Текст: непосредственный // Physics of the Solid State. — 2023. — V. 65. — P. 1293—1299.

23) М.В.Макарова. Ориентация магнитных моментов Dy и Co в сверхрешетках Dy/Co [Текст] / М.В.Макарова, Н.О.Антропов, В.В.Проглядо, Е.А.Кравцов, Ю.Н.Хайдуков // Конф. по использованию рассеяния нейтронов в исследовании конденсированных сред (РНИКС-2023), Екатеринбург, 28.09.2023, ISBN: Тезисы докладов, катеринбург: ИФМ УрО РАН, 2023.- 156 c.

24) Е.А.Кравцов. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРНЫХ, МАГНИТНЫХ И ЭЛЕКТРОННЫХ СВОЙСТВ СИСТЕМ Fe/MgO/Gd [Текст] / Е.А.Кравцов, Д.И.Девятериков, В.В.Проглядо, Е.М.Якунина, И.С.Жидков, А.И.Кухаренко, С.О.Чолах, Э.З.Курмаев // Конф. по использованию рассеяния нейтронов в исследовании конденсированных сред (РНИКС-2023), Екатеринбург, 28.09.2023, ISBN: Тезисы докладов, катеринбург: ИФМ УрО РАН, 2023.- 200 c.

25) I.I.Lyapilin. SPIN COULOMB DRAG IN NON-EQUILIBRIUM MAGNETIC TEXTURES [Текст] / I.I.Lyapilin // IX Байкальская межд. конф. «Магнитные материалы.Новые технологии» (BICMM-2023), Байкальск, 14.09.2023, ISBN: 978-5-9624-2178-0, Материалы конференции, Иркутск : Издательство ИГУ, 2023.- 76 c.

26) O.V.Nemytova. Magnetic interaction features in holmium and ytterbium rare earth titanates doped with yttrium and bismuth [Текст] / O.V.Nemytova, A.B.Rinkevich, D.V.Perov, M.S.Koroleva, I.V.Piir // IX Байкальская межд. конф. «Магнитные материалы.Новые технологии» (BICMM-2023), Байкальск, 14.09.2023, ISBN: 978-5-9624-2178-0, Материалы конференции, Иркутск : Издательство ИГУ, 2023.- 37 c.

27) В.В.Устинов. Передача спинового момента и нелинейный квантовый электронный транспорт в хиральных гелимагнетиках [Текст] / В.В.Устинов, И.А.Ясюлевич // Межд. конф. «Фазовые переходы, критические и нелинейные явления в конденсированных средах», Махачкала, 15.09.2023, ISBN: 978-5-00212-314-8, Сборник трудов конференции, Институт физики Дагестанского ФИЦ РАН, 2023.- 148 c.

28) А.В.Телегин. Детектор ЭМ излучения на основе лазерно-индуцированного пористого графена [Текст] / А.В.Телегин, Ю.П.Сухоруков, К.Г.Михеев, Р.Г.Зонов, Л.И.Наумова, Г.М.Михеев // Росс. конф. и школа молодых ученых по актуальным проблемам полупроводниковой фотоэлектроники (с участием иностранных ученых) «ФОТОНИКА-2023», Новосибирск, 08.09.2023, ISBN: 978-5-00218-581-8, Тезисы докладов, ИФП СО РАН. – М. : Издательство Перо, 2023.- 35 c.

Показать все публикации

Лаборатория квантовой наноспинтроники была создана по приказу директора Института (№ 12 от 05 февраля 2014 г.) в соответствии с решением о выделении гранта Правительства Российской Федерации для государственной поддержки научных исследований, проводимых под руководством ведущих ученых в российских образовательных учреждениях высшего профессионального образования, научных учреждениях государственных академий наук и государственных научных центрах Российской Федерации по теме: «Магнитные устройства нано-оптики с управляемыми потерями и шумами, функционирующие на микроволновых частотах» (проект №14.Z50.31.0025). Возглавил лабораторию гражданин Германии, профессор Института прикладной физики Мюнстерского университета, к.ф.-м.н. Сергей Олегович Демокритов. 9 июля 2014 года приказом директора института №78 был утвержден первоначальный коллектив исполнителей мегагранта в составе 28 человек. Все они были собраны из состава различных лабораторий института в соответствии с их научным профилем и предполагаемым направлением деятельности в рамках мегагранта. Непосредственно в штат новой лаборатории, созданной рамках гранта, первоначально вошли 11 человек. Кроме научных сотрудников, сюда вошли также инженеры и аспиранты. К концу третьего года штат лаборатории вырос до 14 человек. В 2014–2015 гг. были подготовлены служебные помещения для заведующего лабораторией, сотрудников и рабочие помещения для оборудования.

Основное направление исследований, проводимых в лаборатории, было связано с изучением прохождения микроволновых сигналов, созданных спиновыми волнами, в магнитных микро- и наноструктурах при инжекции спиновых токов. Также внимание уделялось тонкопленочным гибридным структурам, содержащим магнитные и немагнитные слои металлов и неметаллов, обладающими малыми потерями прохождения СВЧ-сигнала. Исследования магнитной динамики в гибридных микро- и наноструктурах стало возможным благодаря покупке институтом уникальной установки микро-фокусного Бриллюэновского рассеяния света на базе интерферометра Фабри-Перо компании JRS Instruments. Для стыковки с СВЧ-диапазоном был приобретен также волоконный терагерцовый спектрометр “FICO-2-EK”. В последующие годы приборная база лаборатории при поддержке ИФМ УрО РАН была значительно расширена.

В 2019 году штат лаборатории был увеличен до 30 сотрудников. Новым заведующим лабораторией назначен главный научный сотрудник, д.ф.-м.н. Миляев Михаил Анатольевич. В лабораторию был передан ряд технологических, аналитических установок и приборов, что значительно расширило ее экспериментальные возможности. Основные единицы оборудования, используемые в порядке текущей эксплуатации, перечислены на данном сайте лаборатории. В распоряжение лаборатории также были переданы многочисленные экспериментальные, технологические и офисные помещения. Число основных комнат в лаборатории к 2021 году увеличилось до 25. В их число входят комнаты гермитизационного модуля чистых помещений общей площадью около 250 м2.

Экспериментальные возможности лаборатории в настоящий момент позволяют: получать многослойные наноструктуры различных композиций методами прецизионного магнетронного распыления и молекулярно-лучевой эпитаксии, проводить исследования магнитных, магнитотранспортных, оптических и высокочастотных свойств массивных материалов, тонких пленок и многослойных наноструктур, получать детальную информацию о структуре слоев и интерфейсов, изучать рельеф поверхности, создавать методами литографии микрообъекты, необходимые для проведения различных исследований. В связи с расширением экспериментальных возможностей лаборатории изменились также и направления научных исследований. Значительное внимание уделяется синтезу различных наноструктур, обладающих уникальными свойствами, разработке современных магниточувствительных наноматериалов с эффектами гигантского и туннельного магнитосопротивления, разработке высокочувствительных магнитных сенсоров, изучению резонансных явлений в магнитных наноструктурах, исследованиям в области спинтроники. Одно из активно развиваемых в лаборатории направлений работ связано с теоретическими и экспериментальными исследованиями гальваномагнитных эффектов в проводящих киральных магнетиках и наноструктурах на их основе.

Направления исследований

 
Спиновый транспорт в электропроводящих магнетиках и наногетероструктурах на их основе
  • Разработка общего теоретического подхода для описания спин-зависимых гальваномагнитных явлений, вызываемых пространственно-неоднородными внешними магнитными полями и/или внутренними полями квантового обменного происхождения в металлах и полупроводниках
  • Поиск и описание невзаимных транспортных эффектов в геликоидальных магнетиках
  • Изучение спинтронных эффектов в наногетероструктурах на основе металлов и полупроводников
  • Синтез наноструктур, содержащих слои гелимагнетиков, и экспериментальное изучение особенностей их спин-транспортных свойств
 

 

 
Магнитные наноструктуры: технологии синтеза, физические свойства и приложения в спинтронике
  • Разработка технологии получения многослойных наноматериалов различных композиций методами магнетронного напыления и молекулярно-лучевой эпитаксии
  • Исследование структуры, магнитных и магнитотранспортных свойств
  • Получение и исследование магниточувствительных наноматериалов на базе наноструктур с эффектами гигантского и туннельного магнитосопротивления
  • Создание латерально-ограниченных микрообъектов произвольной формы методами оптической и электронной литографии
  • Создание прототипов магнитных сенсоров
  • Разработка функциональных магниточувствительных материалов и изделий магнитоэлектроники в интересах промышленных предприятий 
 

 

 

 

 

Участок технологий и диагностики наноструктур

Высоковакуумная прецизионная магнетронная установка MPS-4000-C6 (ULVAC Inc., Япония). Используется для приготовления многослойных наноструктур с металлическими и диэлектрическими слоями: магнитных металлических сверхрешеток и спиновых клапанов с гигантским магниторезистивным эффектом, а также спин-туннельных наноструктур с диэлектриком MgO. 
 
Основные характеристики:
  • 6 магнетронов на постоянном токе;
  • 2 магнетрона на токе высокой частоты – в камере загрузки и камере MgO;
  • Базовое давление в камере металлов  6·10-7 Па;
  • Держатель подложек до 100 мм с приводом вращения 1 – 20 об/мин;
  • Нагрев подложки до 500°С;
  • Скорость напыления металлов 30 – 70 Å/мин;
  • Скорость напыления MgO диэлектрика 7 Å/мин;
  • Напыление в магнитном поле напряженностью 80 – 110 Э;
  • Компьютерное управление процессом напыления.

Сверхвысоковакуумная установка молекулярно-лучевой эпитаксии «Катунь-С» (ИФП СО РАН, Новосибирск). Позволяет проводить рост тонких монокристаллических металлических пленок и многослойных магнитных наноструктур. 
 
Основные характеристики:
  • 5 термических испарителей (до 1500°С) с тиглями из окиси циркония;
  • Минимальное давление остаточных газов ­2·10-8 Па;
  • Возможность загрузки нескольких подложек диаметром до 100 мм;
  • Вращение 1 – 3 об/мин подложки и нагрев до 1000°С;
  • Скорость роста металлов из термических источников 1 – 2 Å/мин;
  • Компьютерное управление процессом роста многослойных наноструктур;
  • Для испарения тугоплавких металлов и диэлектриков установка укомплектована электронно-лучевым испарителем Omicron EFM 6.

Автоматизированный вибрационный магнитометр АВМ-1 (ИФМ УрО РАН, Екатеринбург). Предназначен для исследования при комнатной температуре магнитных характеристик массивных образцов, тонких магнитных пленок и многослойных наноструктур.
 
Основные характеристики:
  • Диапазон изменения постоянного магнитного поля: ± 19.5 кЭ;
  • Пределы измерения магнитного момента 10-8 – 10-1 А·м2;
  • Температура измерений комнатная;
  • Компьютерное управление процессом измерений;
  • Отдельная вставка для измерения сопротивления пленочных образцов.

Автоматизированная установка RTF-1 (ИФМ УрО РАН, Екатеринбург). Предназначена для измерения температурных зависимостей сопротивления (на постоянном токе) в заданном магнитном поле и полевых зависимостей магнитосопротивления при фиксированной температуре, как массивных, так и пленочных образцов. Имеется возможность измерять вольт-амперные характеристики образца.
 
Основные характеристики:
  • Диапазон изменения напряженности магнитного поля: ± 21 кЭ;
  • ​Интервал рабочих температур 15 – 475 K;
  • Стабильность поддержания заданной температуры 0.005 – 0.5 K;
  • Поворот образца относительно прикладываемого магнитного поля на угол до 240°;
  • Охлаждение криостата с помощью жидкого гелия или жидкого азота;
  • Компьютерное управление процессом измерений.

Оптический профилометр (интерферометр) белого света NewView 7300 (ZygoLOT, Германия). Прибор предназначен для бесконтактного исследования поверхности и определения толщины пленочных материалов. Позволяет формировать 2D и 3D профили поверхности образцов и проводить анализ полученных изображений. Применяется для исследования шероховатости непрозрачных подложек и измерения высоты «ступеньки», образованной напыленным материалом. Данные измерений высоты «ступеньки» используются для определения скорости напыления различных материалов.
 
Основные характеристики:
  • Разрешение по Z оси 0.1 нм;
  • Разрешение в XY плоскости 10 – 20 нм;
  • Объективы с увеличением х1, х10, х20, х50, х100;
  • Поля зрения от 52·70 мкм2 до 5·7 мм2.

Участок литографии

Герметизационный модуль чистых помещений для технологий наноспинтроники. Используется для размещения и эксплуатации технологического, литографического и аналитического оборудования. 
 
Основные характеристики:
  • Шлюзовой блок 12.2 м2;
  • Блок литографии 43.6 м2 (класс чистоты ISO 7 по ГОСТ Р ИСО 14644);
  • Блок технологии молекулярно-лучевой эпитаксии площадью 60.3 м2 (класс чистоты ISO 9);
  • Блок комплексных нанотехнологий 120.5 м2 (класс чистоты ISO 9).
 

Система подготовки сверхчистой воды Elix 10 Milipore предназначена для получения сверхчистой воды реагентного качества, использующейся в цикле литографии. 
 
Основные характеристики:
  • Удельное сопротивление при 25°С не менее 18 МОм·см;
  • Содержание общего органического углерода не более 30 мкг/л;
  • Удаление кремния не менее 99.9 %;
  • Средняя производительность не менее 200 л/сутки. 
 
 
 
 

Установка экспонирования и совмещения MJB4 (SUSS Micro Tec., Германия). Предназначена для засветки ультрафиолетовым светом фоторезиста с использованием масок в задачах контактной фотолитографии. 
 
Основные характеристики:
  • Минимальные размеры формируемых объектов – 0.5 микрон;
  • Минимальный размер образца – 10х10 мм2;
  • Максимальный размер пластин – 100 мм;
  • Точность совмещения изображений – 1 мкм;
  • Установка базируется на антивибрационном столе.​

Лабораторная центрифуга Sawatec SM 180 (Sawatec Solutions, Лихтенштейн). Предназначена для нанесения однородных пленок резиста с помощью центрифугирования при скоростях вращения до 10'000 об/мин. 
 
Основные характеристики:
  • Вставляемый модуль для сушки позволяет обрабатывать подложки до 150 мм диаметром;
  • Возможен как вакуумный зажим подложки, так и механический;
  • Контроллер с возможностью запоминания до 10 рецептов;
  • Укомплектована крышкой и чашей из полиоксиметилена (пластика).

Температурный столик Sawatec HP-150 (Sawatec Solutions, Лихтенштейн). Температурный столик позволяет нагревать пластины и подложки с высокой равномерностью. Применяется для сушки фоторезиста, сушки эпоксидных покрытий, а также для любых других работ, требующих поддержания точной температуры нагрева. 
 
Основные характеристики:
  • Температура нагрева 25 – 250°С;
  • Цифровая установка и отображение температуры;
  • Точность поддержания температуры: +/-1°C на 100°C;
  • Загрузка подложки вручную;
  • Вакуумная фиксация подложки в центре столика;
  • Размер подложки до 150 мм;
  • Обдув воздухом и вывод паров во внешнюю вытяжку;
  • Обдув азотом с ручным управлением.

Полуавтоматическая установка ультразвуковой микросварки HB16 («TPT Wire bonder», Германия). Создание проволочных выводов или перемычек в микросхемах методом ультразвуковой контактной сварки. 
 
Основные характеристики:
  • Методы сварки: «клин-клин» и «шарик-клин»;
  • Моторизованное перемещение по осям Y и Z;
  • Мощность ультразвука 0 – 5 Вт;
  • Регулируемое время разварки, мощность ультразвука и усилие прижима;
  • Диаметр проволоки 17 – 75 мкм;
  • Автоматическая подача проволоки под углом 90°;
  • Формирование «хвостика».

Зондовая станция Cascade PM5 («Cascade Microtech GmbH», США). Предназначена для проведения измерений электрических свойств спинтронных устройств и чипов на пластинах и подложках размером до 150 мм. 
 
Основные характеристики:
  • Отсутствие магнитных наводок на тестируемую пластину;
  • Четыре щупа с вольфрамовыми иглами толщиной 7 микрон;
  • Цветная камера и монитор для визуального отображения видимого поля зрения микроскопа в реальном времени и для контроля перемещения щупов;
  • Вакуумный прижим от кусочков 10х10 мм2 до пластин 150 мм диаметром;
  • Антивибрационный стол.​

Установка безмасковой лазерной литографии DWL66+ (Heidelberg Instruments Mikrotechnik GmbH, Германия). Предназначена для прямого формирования изображения на фоторезисте с помощью диодного лазера (405 нм, 300мВт). 
 
Основные характеристики:
  • Минимальные размеры формируемых элементов – 0.6 микрон;
  • Разрешающая способность по позиционированию 10 нм;
  • Скорость экспонирования – 13 мм2/мин;
  • Максимальная область письма: 200 х 200 мм2;
  • Минимальный размер подложки – 10х10 мм2;
  • Максимальный размер подложки – 230 х 230 мм2;
  • Толщина подложки: 0 до 12 мм;
  • Установка базируется на гранитном антивибрационном основании.

 

 

Аналитическое оборудование

Растровый сканирующий электронный микроскоп Inspect F (FEI Company) с полевым автоэмиссионным катодом и системой электроннолучевой литографии Raith. Предназначен для получения изображения различных объектов с увеличением, превышающим 100’000 крат, а также для формирования изображений микрообъектов при помощи программируемой засветки слоя электронного резиста сфокусированным электронным пучком. Дополнительно оснащен энергодисперсионным рентгеновским спектрометром AMETEK APOLLO с системой EDAX GENESIS SPECTRUM, позволяющим проводить рентгеновский микроанализ массивных и пленочных материалов от химического элемента B до U. 
 
Основные характеристики:
  • Ускоряющее напряжение от 200 В до 30 кВ;
  • Базовое давление в рабочей камере < 6·10-4 Па;
  • Разрешение в режиме электронной литографии 0.05 – 0.2 мкм.

Настольная установка для напыления металлов и углерода Q 150Т ЕS (Quorum Technologies, UK). Установка предназначена для нанесения в вакууме металлических пленок при выполнении литографических задач (металлизация токопроводящих дорожек и контактных площадок), а также для создания тонких углеродных пленок на поверхности непроводящих образцов, используемых в электронно-микроскопических исследованиях. 
 
Основные характеристики:
  • Система откачки на базе турбомолекулярного насоса;
  • Кварцевый монитор измерения толщины пленок;
  • Сменный модуль магнетронного распыления металлической мишени;
  • Сменный модуль термического распыления металлов из лодочки;
  • Сменный модуль испарения углеродных стержней.

Автоматизированный сканирующий зондовый микроскоп «Солвер Некст» (производство ЗАО «НТ-МДТ», Россия), предназначенный для определения физико-химических свойств объектов с высоким пространственным разрешением с помощью методик сканирующей атомно-силовой и туннельной микроскопии. Данный прибор используется для характеризации получаемых и исследуемых наноматериалов и наноструктур (в том числе металлических магнитных пленок, планарных наноструктур и т.д.). 
 
Высокое пространственное разрешение​:
  • по осям X и Y до 0.3 нм,
  • по Z оси 0.02 – 0.03 нм.
 

Автоматизированный рентгеновский дифрактометр ДРОН–3М (Буревестник, Россия) предназначен для широкого круга рентгеноструктурных исследований различных образцов. Используется для съемки рентгеновской дифракции в малых (2θ = 0.2° ÷ 12°) и больших углах, а также исследования текстуры пленочных образцов. 
 
Основные характеристики:
  • Излучение Co Kα;
  • Мощность рентгеновской трубки до 2 кВт;
  • Ускоряющее напряжение 20 – 50 кВ;
  • Ток трубки 5 – 40 мА.
 


 

 

Киральная наноспинтроника

В.В. Устинов, Л.И. Наумова, М.А. Миляев, Р.С. Заворницын, И.А. Ясюлевич

Построена квантовая теория электронного спинового транспорта в проводящих магнетиках, описывающая целый круг новых гальваномагнитных явлений, обусловленных действием на спин электронов проводимости сил, создаваемых пространственно-неоднородными внешними магнитными полями и/или внутренними полями квантового обменного происхождения. Предсказано существование и дано полное описание двух новых спин-транспортных эффектов в проводящих киральных гелимагнетиках, которые получили названия «электрический магнитокиральный эффект Штерна-Герлаха» и «кинетический магнитоэлектрический эффект Штерна-Герлаха». Определены условия экспериментального наблюдения явления резонансного усиления новых эффектов до гигантских величин, получившего название «магнитокиральный кинетический резонанс». Синтезированы новые магнитные наногетероструктуры типа «киральный спиновый клапан» на основе гелимагнетиков Ho и Dy, экспериментально показана возможность эффективного управления их магнитотранспортными характеристиками путем вращения магнитной спирали конечного размера в киральном слое, имеющей нескомпенсированный магнитный момент, под действием внешнего магнитного поля.

 

Спиновый клапан со слоем диспрозия как инструмент для изучения геликоидального магнетизма

В.В. Устинов, М.А. Миляев, Л.И. Наумова, Р.С. Заворницын, Т.П. Криницина, В.В. Проглядо

Предложен новый метод для изучения магнитного состояния пленок гелимагнетиков, основанный на использовании в качестве магниточувствительного «прибора» спинового клапана, содержащего слой гелимагнетика. Показано, что форма полевой зависимости магнитосопротивления спинового клапана Ta/NiFe/CoFe/Cu/CoFe/Dy/CoFe/FeMn/Ta изменяется при переходе слоя диспрозия в состояние с геликоидальным упорядочением. Анализ магниторезистивных данных позволил получить информацию о температурном изменении угла между магнитными моментами слоев CoFe, обменно-связанных с магнитными моментами слоя диспрозия в интерфейсах CoFe/Dy.

 

Сверхрешетки Co90Fe10/Cu с рекордным магнитосопротивлением

М.А. Миляев, Л.И. Наумова, Н.С. Банникова, Т.П. Криницина, В.В. Проглядо, Т.А. Чернышова, В.В. Устинов

Впервые синтезированы магнитные сверхрешетки Co90Fe10/Cu с величиной магнитосопротивления 83% при комнатной температуре и свыше 165% при гелиевых температурах. Указанные значения являются рекордными для сверхрешеток данного состава и превышают соответствующие величины магнитосопротивления, полученные ранее в лаборатории фирмы IBM (S. Parkin) и в других научных центрах. Данные результаты получены при использовании особого составного буферного слоя Ta/Ni48Fe12Cr40, способствующего формированию в слоях сверхрешетки совершенной кристаллической структуры, при проведении многошаговой оптимизации композиции многослойной структуры и отработке технологических режимов получения наноструктур методом магнетронного распыления.