ИСТИНА

Физика мультиферроиков - активно развивающееся направление с ежегодным количеством публикаций превышающим тысячу статей. Темой данного проекта являются электрически поляризованные микромагнитные структуры, что отвечает современной тенденции к смещению акцента с изучения объемных магнитных материалов к исследованию тонких пленок, отдельных доменных границ и других магнитных топологических дефектов. Российская сторона проекта отвечает за экспериментальное и теоретическое исследование таких магнитных неоднородностей как доменные границы, цилиндрические магнитные домены, линии Блоха и другие пространственно модулированные спиновые структуры. Будет изучено влияние электрического поля на их конфигурацию и движение. Китайская сторона проекта ответственна за рост кристаллов и исследование несобственного сегнетоэлектричества для лучшего понимания внутренних механизмов магнитоэлектрического взаимодействия. Целью таких исследований является повышение рабочих температур магнитоэлектриков, что будет достигаться путем добавления редкоземельных ионов, понижения размерности и создания сверхструктур. Данные исследования имеют практическое значение для развития магнитной электроники.

The physics of multiferroics is rapidly developing field with more than a thousand papers published each year. The project is focused on polar magnetic materials and structures, shifting the accent from bulk crystals to the localized magnetic inhomogeneities, in line with the new trend: to consider the coupling of magnetic, ferroelectric and elastic properties on the level of individual domains and domain walls. The Russian team will be responsible for experimental and theoretical study of multiferroic properties of magnetic topological defects like domain walls, bubbles, Bloch lines and other spatially modulated spin structures. The electric field-induced transformation of the spin structure will be investigated. The Chinese team is responsible for crystal growth, and investigation of improper multiferroic materials, to better understand the intrinsic magnetoelectric coupling. Increasing the working temperature of improper magnetoelectrics to that of proper magnetoelectrics is still a challenge. The novel designs to realize the ultimate goal of room temperature applications, by making use of rare earth, low dimensionality, and superlattice structures is proposed. It is an important research direction in the future information electronics where we can mutually control electricity and magnetism.

Целью проекта является выяснение предпосылок образования локализованных магнитоэлектрических фаз в магнитных материалах. Для достижения этой цели в проекте будут решаться следующие конкретные задачи: - экспериментальное исследование электроиндуцированного движения магнитных доменных границ в пленках феррит-гранатов и пластинках ортоферритов; - теоретическое исследование зависимости магнитоэлектрических свойств доменной границы от ее микромагнитной структуры: типа доменов, которые она разделяет (180 и 90-градусные), типу доменной границы (Блоха, Нееля), наличия топологических дефектов в ней (линий, точек Блоха); - исследование спиновых циклоид в тонких пленках и на поверхностях магнитных перовскитов.

Участники проекта имеют большой опыт в исследовании магнитоэлектрических свойств микромагнитных структур. Ими было впервые обнаружено наличие электрической поляризации у магнитных доменных границ, проявляющейся в виде движения доменных стенок под действием электрического поля в пленках феррит-гранатов [Письма в ЖЭТФ, т.86, c.124 (2007); Applied Physics Letters, v.93, p.182510 (2008)], теоретически предсказана возможность зарождения магнитных скирмионов под действием электрического поля [JMMM, v.383 p. 255 (2015)]. В 2016 году участниками проекта открыто еще одно явление, свидетельствующее о чрезвычайно сильном влиянии электрического поля на микромагнитные конфигурации - эффект зарождения цилиндрических магнитных доменов под действием поля точечного электрода [Письма в ЖЭТФ, т.104, c. 196 (2016)]. В 2017 году участниками проекта продемонстрирована возможность практического использования эффекта электроиндуцированного смещения доменных границ для модуляции светового излучения [Scientific reports, vol. 7, P. 264 (2017)]. Авторы заявки имеют также большой опыт в проведении исследований методами сканирующей зондовой микроскопии и анализе изображений, получаемых в магнитной силовой микроскопии.

- В пленках феррит-гранатов с кристаллографической ориентацией (110) будет проведена фотофиксация смещения 180 и 90-градусных доменных границ под действием электрического поля. - Будет построена теоретическая модель для распределения магнитоиндуцированной сегнетоэлектрической поляризации доменных границ, разделяющих домены различных типов: 180- и 90-градусные. Будет получена оценка магнитоэлектрических эффектов в двух случаях и проведено сравнение с данными соответствующих экспериментов. - Будет проведено экспериментальное исследование динамики электроиндуцированного движения доменных границ и зарождения новых доменов на временных масштабах десятков-сотен наносекунд. Продемонстрирована эволюция формы и размеров образующихся вблизи электрода магнитных доменов во времени с момента подачи ступенчатого электрического напряжения на электрод.