• Українська
  • English
ISSN 2415-3400 (Online)
ISSN 1028-821X (Print)

Магнітоактивний метаматеріал на основі структурованого фериту

Рубрика: 
РАДІОФІЗИКА ТВЕРДОГО ТІЛА ТА ПЛАЗМИ
Полевой, СЮ, Харченко, ГО, Тарапов, СІ, Кравчук, ОО, Курселіс, К, Киян, Р, Чичков, БН, Сліпченко, НІ
Organization: 

Інститут радіофізики та електроніки ім. О.Я. Усикова НАН України
12, вул. Акад. Проскури, Харків, 61085, Україна

Харківський національний університет радіоелектроніки
14, пр. Науки, Харків, 61166, Україна

Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна
4, майдан Свободи, Харків, 61022, Україна

Інститут квантової оптики, Ганноверский університет ім. Г.В. Лейбниця
Велферхартен 1, Д-30167, Ганновер, Німеччина

Інститут сцинтиляційних матеріалів НАН України
60, пр. Науки, Харків, 61072, Україна

E-mail: polevoy@ire.kharkov.ua
https://doi.org/10.15407/rej2021.01.028
Мова: english
Анотація: 

Предмет і мета роботи. Використання просторово структурованих феромагнетиків є перспективним для розробки матеріалів із однозначно заданими електромагнітними властивостями. Вони можуть знайти застосування для проектування магнітокерованих мікрохвильових і оптичних пристроїв. Метою даної роботи є дослідження електромагнітних властивостей зразків структурованих феритів з різною формою (просторовою геометрією) методом електронного спінового резонансу (ЕСР).

Методи і методологія роботи. Магнітні властивості досліджуваних структурованих зразків фериту були досліджені методом ЕСР. Експерименти проводилися в прямокутному хвилеводі шляхом вимірювання спектрів коефіцієнта проходження при заданому зовнішньому магнітному полі.

Результати роботи. В роботі експериментально показано, що для структурованого зразка фериту з канавками частота феромагнітного резонансу (ФМР) збільшується зі збільшенням глибини канавок для деякого діапазону зовнішнього магнітного поля. Частота ФМР також залежить від орієнтації канавок щодо широкої сторони зразка. Показано, що коли зовнішнє постійне магнітне поле стає близьким до поля насичення фериту, залежність частоти ФМР від зовнішнього постійного магнітного поля демонструє "стрибкоподібну" поведінку. У магнітних полях, більших за поле насичення фериту, залежність частоти ФМР від глибини канавки стає монотонною і збільшується з ростом поля.

Висновок. Показано, що застосування структурованих феритів в якості елементів надвисокочастотної електроніки стає прийнятним при напруженості магнітних полів, більших за поле насичення фериту. В цих полях такі ферити мають монотонно зростаючу залежність резонансної частоти від постійного магнітного поля і від глибини канавок на їх поверхні. Структуровані ферити перспективні в мікрохвильовому діапазоні як елементи керованих фільтрів, поляризаторів, анізотропних феритових резонаторів, оскільки в них можна отримати необхідну ефективну магнітну проникність і анізотропію.
Ключові слова: метаматеріал, НВЧ-діапазон, ферит, феромагнітний резонанс

Стаття надійшла до редакції 31.08.2020
УДК 537.622.6
Radiofiz. elektron. 2021, 26(1): 28-34
Повний текст (PDF)

 

References: 
  1. Zavislyak, I.V., Popov, M.A., Srinivasan, G., 2009. A cut-off millimeter wave resonator technique for mapping magnetic parameters in hexagonal ferrites. Meas. Sci. Technol., 20(11), pp. 115704 (5 p.). DOI: 10.1088/0957-0233/20/11/115704.
  2. Parke, L., Youngs, I.J., Hibbins, A.P., Sambles, J.R., 2014. Broadband impedance-matched electromagnetic structured ferrite composite in the megahertz range. Appl. Phys. Lett., 104(22), pp. 221905 (4 p.). DOI: 10.1063/1.4881186.
  3. Diwekar, M., Kamaev, V., Shi, J., Vardeny, Z.V., 2004. Optical and magneto-optical studies of two-dimensional metallodielectric photonic crystals on cobalt films. Appl. Phys. Lett., 84(16), pp. 3112–3114. DOI: 10.1063/1.1712027.
  4. Kozhaev, M.A., Chernov, A.I., Sylgacheva, D.A.,  Shaposhnikov, A.N., Prokopov, A.R., Berzhansky, V.N., Zvezdin, A.K., Belotelov, V.I., 2018. Giant peak of the inverse Faraday effect in the band gap of magnetophotonic crystal. Sci. Rep., 8(1), pp. 11435 (7 p.). DOI: 10.1038/s41598-018-29294-w.
  5. Dong, H.Y., Wang, J., Cui, T.J., 2013. One-way Tamm plasmon polaritons at the interface between magnetophotonic crystals and conducting metal oxides. Phys. Rev. B, 87(4), pp. 045406 (5 p.). DOI: 10.1103/PhysRevB.87.045406.
  6. Kharchenko, G.O., Tarapov, S.I., Kalmykova T.V., 2014. Features of the magnetophotonic crystal spectrum in the vicinity of ferromagnetic resonance. J. Magn. Magn. Mater., 373, pp. 30–32. DOI: 10.1016/j.jmmm.2014.07.011.
  7. Kalmykova, T.V., Nedukh, S.V., Polevoy, S.Yu., Kharchenko, A.A., Tarapov, S.I., Belozorov, D.P., Pogorily, A.N., Polek, T.I., Pashchenko, V.A., Bludov, O.M., 2015. Magnetoresonance properties of manganite La1‑xSrxMnO3 (x  0.15; 0.225; 0.3; 0.45; 0.6). Low Temp. Phys., 41(4), pp. 273–278. DOI: 10.1063/1.4918758.
  8. Tarapov, S.I., Belozorov, D.P., 2012. Microwaves in dispersive magnetic composite media (Review Article). Low Temp. Phys., 38(7), pp. 766–792. DOI: 10.1063/1.4733684.
  9. Eremenko, V.V., Milner, A.S., Borovik, E.S., 2005. Lectures on Magnetism. Moscow: Physmathlit Publ. (in Russian). ISBN-13: 978-5-9221-0577-4.
  10. Poole, C., 1997. Electron Spin Resonance: A comprehensive treatise on experimental techniques. New York: Dover Publ. ISBN-13: 978-0486694443.
  11. Tarapov, S.I., Machekhin, Y.P., Zamkovoy, A.S., 2008. Magnetic resonance for optoelectronic materials investigating. Kharkov: Collegium Publ.
  12. Vakula, A.S., 2015. Temperature change of the magnetic properties of Fe3O4 nanopowders synthesized by different methods in the microwave range. Radiophys. Electron., 20(3), pp. 62–65 (in Russian). DOI: 10.15407/rej2015.03.062.