Диссертации

Цель диссертационной работы - разработка новых режимов анодирования алюминия, приводящих к формированию пористого анодного оксида алюминия с высокой термической и механической стабильностью для высокотемпературных применений. В настоящей работе целенаправленный поиск условий анодирования алюминия, приводящих к формированию малодефектной пористой структуры, реализован с помощью линейной вольтамперометрии. Продемонстрирована предсказательная способность предложенного метода и найдены новые условия упорядочения в различных электролитах и при различных напряжениях анодирования, которые приводят к формированию системы пор со средним расстоянием между центрами соседних каналов от 50 до 420 нм. Это открывает возможность получения АОА с ранее не достижимыми геометрическими параметрами и, как следствие, расширяет область потенциальных применений материала. Сравнительный анализ параметров пористой структуры и особенностей получения АОА в различных электролитах позволил сделать вывод о том, что анодирование алюминия в 1,0 М фосфористой кислоте при 170 В является оптимальным методом формирования пористой несущей основы для устройств, работающих при высоких температурах. В указанных условиях пористая оксидная плёнка с гексагональной упаковкой пор в плоскости и расстоянием между центрами соседних пор ~ 400 нм формируется с высокой скоростью ~ 10 мкм/ч. Для получения пористого АОА со структурой, однородной по всей толщине, предложен подход, который заключается в предварительном анодировании структурированной поверхности металла в слабокислом электролите. Отметим, что разработанный подход универсален и может быть использован для воспроизводимого получения пористого АОА путём анодирования алюминия при высоких напряжениях в различных электролитах. В ходе работы показано, что АОА является перспективным кандидатом на роль несущей основы для планарных устройств, функционирующих при высоких температурах, например, для ТОТЭ. Данный материал обладает высокой проницаемостью благодаря наличию сквозных непересекающихся каналов в структуре, а также демонстрирует высокую термическую и механическую стабильность. Использование АОА после кристаллизационного отжига существенно расширяет области возможного применения данного материала.

Цель диссертационной работы – разработка методики получения единичных металлических нанонитей, содержащих ферромагнитные материалы, и их применение в качестве слабой связи в гибридных системах с планарными сверхпроводящими контактами. В качестве эффективного метода получения анизотропных наноструктур предложено использовать темплатное электроосаждение в пористые матрицы анодного оксида алюминия. Большое внимание уделено изучению влияния параметров электроосаждения на состав, структуру и свойства формируемых нанонитей. В работе рассмотрены системы на основе нормального (золото) и ферромагнитного (кобальт) металлов, а также сегментированные нанонити с чередующимися слоями нормального металла (золото) и ферромагнетика (никель). При создании гибридных структур, состоящих из единичной нанонити и планарных сверхпроводящих контактов, применены технологии изготовления электродов, не загрязняющие поверхность нанонитей и обеспечивающие высокое качество устройств благодаря низкоомным интерфейсам между их компонентами. В работе подобраны условия электроосаждения, способствующие формированию нанонитей, состоящих из крупных монокристаллических зёрен и обладающих ярко выраженной текстурой. Показано, что добавление стабилизатора поливинилпирролидона в раствор щёлочи в процессе селективного растворения темплата позволяет избежать агрегации нанонитей и получить длинные единичные наноструктуры, пригодные для транспортных измерений. Установлена взаимосвязь между условиями синтеза, морфологией, микроструктурой нанонитей золота и характеристиками джозефсоновских переходов на их основе. Впервые изготовлены SFS-контакты на основе единичных сегментированных нанонитей Au/Ni/Au и продемонстрировано возникновение эффекта близости в таких структурах. Новой, имеющей фундаментальное и практическое значение, является информация об электронном транспорте в гибридных устройствах, полученная в широких диапазонах температур и магнитных полей.

https://dissovet.msu.ru/dissertation/3421

Диссертационная работа посвящена экспериментальному исследованию электронно-транспортных свойств джозефсоновских контактов на основе нанокристаллов топологических изоляторов. В основе исследования лежит индуцирование сверхпроводящих корреляций из сверхпроводника в топологический изолятор, проявляющее уникальные особенности электронных свойств материала. Была разработана и реализована специализированная установка для синтеза монокристаллов топологических изоляторов методом физического осаждения из газовой фазы (PVD) с двузонным индукционным нагревом. Установка позволяет контролировать дефицит селена дихалькогенида висмута Bi2(Te𝑥Se1−𝑥)3влияющего на положение уровня Ферми. Получены ультратонкие нанокристаллы Bi2(Te𝑥Se1−𝑥)3с нестехиометрическим содержанием селена Bi2Te2.3Se0.7. На основе полученных нанокристаллов впервые изготовлены субмикронные планарные джозефсоновские контакты Nb-Bi2Te2.3Se0.7-Nb различной геометрии. Теоретический анализ данных о проводимости, а также анализ температурной зависимости критического тока указывает на баллистический характер переноса заряда через нанокристаллы Bi2Te2.3Se0.7. Джозефсоновские контакты Nb- Bi2Te2.3Se0.7-Nb в присутствии внешнего высокочастотного излучения демонстрируют исчезновение первой ступеньки Шапиро в диапазоне частот изучения от 1 ГГц до 2 ГГц. Проведённый теоретический расчет с использованием tRSJ модели демонстрирует, что такое поведение может свидетельствовать о присутствии вклада 4𝜋-периодичной компоненты в сверхток как минимум на уровне 5%.

Диссертационная работа посвящена теоретическому исследованию некоторого круга вопросов сверхпроводниковой спинтроники и показывает, что синергия между сверхпроводимостью и традиционными для спинтроники магнитными и спин-орбитальными материалами привносит фундаментально новую спиновую физику. Изучено сверхпроводящее состояние в присутствии зеемановского поля в неравновесных условиях. Построена теория термоиндуцированного спинового сигнала в сверхпроводниках, развита теория термоиндуцированного движения доменных границ в гетероструктурах сверхпроводник/(анти)ферромагнетик. Предсказан ряд магнитоэлектрических эффектов, которые возможны только в сверхпроводящем состоянии. Сюда относится гигантское спиновое расщепление плотности состояний под действием сверхтока, индуцированная сверхтоком триплетная сверхпроводимость. Предсказан новый фундаментальный механизм взаимодействия магнитных моментов через фазу сверхпроводника. Построена теория прямого и обратного магнитоэлектрического эффектов в сверхпроводящих гетероструктурах с текстурированными магнетиками, включая теорию резистивного состояния при наличии динамики намагниченности. Для киральных магнитных структур предсказан новый тип трехчастичного магнитного взаимодействия, переносимого сверхтоком.