Лаборатория физики оксидных сегнетоэлектриков

Основной задачей лаборатории ФОС является получение новых магнитоэлектрических композитных материалов (так называемых «композитных мультиферроиков») на основе оксидных сегнетоэлектриков с упорядоченной доменной структурой, а также исследование свойств таких материалов и создание приборов и устройств на их основе. Объектами исследования являются композитные мультиферроики на основе объемных моно- и поликристаллических, а также тонкопленочных сегнетоэлектриков, аморфных металлических стекол, тонких пленок и фольг ферромагнитных металлов и сплавов, а также связующих материалов. Среди возможных применений композитных мультиферроиков одним из наиболее перспективных и близких к практической реализации является создание на основе таких материалов высокочувствительных сенсоров сверхслабых магнитных полей, способных работать при комнатной температуре и позволяющих бесконтактно измерять сверхслабые токи в маломощных устройствах и электронных схемах, а также в живых организмах.

Одним из возможных применений, из-за которых объемные и композитные магнитоэлектрики в последние годы интенсивно исследуются многими лидирующими мировыми научными группами, является возможность использования их в устройствах неинвазивной диагностики в качестве датчиков сверхслабых магнитных полей, индуцируемых токами протекающими в нейронах живых организмов (в частности, в сердце и центральной нервной системе). Так, магнитоэнцефалографы и магнитокардиографы позволяют на ранних стадиях диагностировать, локализовать и изучать такие заболевания мозга и сердца, как рассеянный склероз, болезнь Альцгеймера, шизофрения, хронический алкоголизм, невралгии различного генеза, инфаркт миокарда, аритмия. Создание новых магнитоэлектрических материалов на основе оксидных сегнетоэлектриков с упорядоченной доменной структурой позволит удешевить существующие устройства магнитной диагностики, что будет способствовать их широкому распространению и применению в медицинской практике. Простота изготовления и возможность миниатюризации структуры данного типа позволит создавать более доступные приборы магнитной диагностики. Другими перспективным приборами, использующими активные элементы на основе композитных мультиферроиков, являются микроволновые фазовращатели, электронно-настраиваемые СВЧ-резонаторы и линии задержки, системы сбора бросовой энергии, магнитоэлектрические гираторы. Основные научные направления деятельности лаборатории: Разработка численных методов расчета магнитоэлектрических параметров слоистых композитных магнитоэлектриков. Исследование влияния доменной структуры сегнетоэлектрической фазы на свойства магнитоэлектрических композитов.

Разработка методики локального формирования заряженных междоменных границ в объемных монокристаллах 180-градусных сегнетоэлектриков LiNbO3 и LiTaO3 и изучение электрофизических свойств таких границ. Синтез и изучение тонких пленок бессвинцовых сегнетоэлектриков (в том числе нанокристаллических), разработка методов управления доменной структурой таких пленок с целью повышения магнитоэлектрических свойств композитов на их основе. Синтез и исследование тонких плёнок магнитострикционных материалов методом лазерной абляции, магнетронного распыления мишени и электрохимического осаждения. Исследование влияния различных магнитострикционных материалов (аморфных металлических стекол, тонких пленок никеля) на магнитоэлектрические свойства композитных структур. Расчет и формирование оптимальной доменной структуры в сегнетоэлектриках LiNbO3 и LiTaO3 с целью повышения магнитоэлектрического эффекта, снижения внутренних тепловых шумов и миниатюризации функциональных слоев магнитоэлектрических композитов Разработка методики получения композитных тонкопленочных структур с сегнетоэлектрическими и магнитоэлектрическими включениями на основе химического осаждения из парогазовой среды в вакууме. Исследование сегнетоэлектрических и магнитоэлектрических наноразмерных кластеров в композитах на основе аморфных устойчивых к внедрению лигатуры в больших концентрациях материалов. Определение фундаментальных аспектов формирования сегнетоэлектрических и магнитоэлектрических тонких слоев в композитах на основе аморфной устойчивой к внедрению лигатуры в больших концентрациях матрицы. Разработка методик исследования электрофизических параметров получаемых мультимагнитных тонкопленочных материалов. Исследование статической доменной структуры, эффектов локального переключения поляризации, измерение пьезоэлектрических характеристик бессвинцовых сегнетоэлектрических керамик, в том числе на основе ниобата калия-натрия (K0.5Na0.5)NbO3 и цирконата титаната бария (Ba(Zr,Ti)O3) методами сканирующей зондовой микроскопии.

Сравнительный анализ влияния изо- и гетеровалентных замещений, на диэлектрические параметры, величину спонтанной поляризации и пьезоэлектрические характеристики, выявление составов, наиболее перспективных в плане практических применений.

Создание функциональных элементов для датчиков сверхслабых магнитных полей, индуцируемых токами, протекающими в нейронах живых организмов (в частности, в сердце и центральной нервной системе), в неинвазивной диагностики.