Синтез из газовой фазы и ферримагнитный резонанс эпитаксиальных пленок Lu3Fe5O12 для высокочастотных приложений

Авторы

  • Абдувосит Абдувосеъович Хафизов ФГБОУ ВО “Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова”, Ленинские горы, 1, Москва 119991, Российская Федерация
  • Мария Николаевна Маркелова ФГБОУ ВО “Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова”, Ленинские горы, 1, Москва 119991, Российская Федерация
  • Жосюань Гу ФГБОУ ВО “Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова”, Ленинские горы, 1, Москва 119991, Российская Федерация
  • Игорь Эдвинович Грабой ФГБОУ ВО “Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова”, Ленинские горы, 1, Москва 119991, Российская Федерация
  • Вадим Анатольевич Амеличев ООО “С-Инновации” ул. Научный проезд, 20 стр.2, Москва 117246, Российская Федерация
  • Дмитрий Андреевич Волков ФГБУН Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова Российской академии наук, ул. Моховая, 11 стр.7, Москва 125009, Российская Федерация , Национальный исследовательский университет МЭИ, ул. Красноказарменная, 14 стр. 1, Москва 111250, Российская Федерация
  • Давид Ашотович Габриелян ФГБУН Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова Российской академии наук, ул. Моховая, 11 стр.7, Москва 125009, Российская Федерация , Национальный исследовательский университет МЭИ, ул. Красноказарменная, 14 стр. 1, Москва 111250, Российская Федерация
  • Ансар Ризаевич Сафин ФГБУН Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова Российской академии наук, ул. Моховая, 11 стр.7, Москва 125009, Российская Федерация , Национальный исследовательский университет МЭИ, ул. Красноказарменная, 14 стр. 1, Москва 111250, Российская Федерация
  • Сергей Аполлонович Никитов ФГБУН Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова Российской академии наук, ул. Моховая, 11 стр.7, Москва 125009, Российская Федерация
  • Андрей Рафаилович Кауль ФГБОУ ВО “Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова”, Ленинские горы, 1, Москва 119991, Российская Федерация

DOI:

https://doi.org/10.17308/kcmf.2026.28/13564

Ключевые слова:

тонкие пленки, феррогранаты, MOCVD, структура, ферримагнитный резонанс

Аннотация

Цель статьи: Получение тонких пленок феррогранатов редкоземельных элементов с более узкой шириной линии ферримагнитного резонанса (ФМР) является чрезвычайно актуальным при разработке материалов спинтроники. Среди феррогранатов редкоземельных элементов перспективным является состав Lu3Fe5O12, обладающий наибольшей намагниченностью насыщения. Целью данной работы является изучение зависимостей ширины линии ФМР пленок феррограната лютеция Lu3Fe5O12 от рассогласования параметров кристаллической решетки пленки и под- ложки, а также от толщины пленок при их получении методом химического осаждения из парóв металлорганических соединений (MOCVD).

Экспериментальная часть: Тонкие пленки граната Lu3Fe5O12 были получены методом химического осаждения из паров металлоорганических соединений (MOCVD) на изоструктурных монокристаллических подложках Nd3Ga5O12(111), Gd3Ga5O12(111), Gd3Ga5O12 (210), Gd3(AlGa4)O12(111) и Y3Al5O12(111). Полученные пленки были изучены методами рентгеновской дифракции, рентгеноспектрального микроанализа и ФМР. Изучены зависимости ширины линии ФМР от рассогласования параметров элементарных ячеек (ЭЯ) граната на границе раздела пленка – подложка, ориентации подложки и толщины пленок.

Выводы: Установлено, что минимум ширины ФМР (ΔН) пленок Lu3Fe5O12 достигается на подложках, имеющих минимальное рассогласование параметров ЭЯ с пленкой. Показано, что зависимость ΔН от толщины пленок имеет экстремальный характер, а минимум соответствует толщине пленок, при которой произошла значительная релаксация эпитаксиальных напряжений, но концентрация дефектов, характерных для поликристаллического состояния, еще не велика. Учёт этих факторов позволит получать пленки феррогранатов с более узкой шириной линии ферримагнитного резонанса, которые в дальнейшем могут быть применены в различных областях спинтроники в качестве чувствительного элемента в микроволновых детекторах

Скачивания

Данные по скачиваниям пока не доступны.

Биографии авторов

  • Абдувосит Абдувосеъович Хафизов, ФГБОУ ВО “Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова”, Ленинские горы, 1, Москва 119991, Российская Федерация

    аспирант факультета наук о материалах, Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова” (Москва, Российская Федерация)

  • Мария Николаевна Маркелова, ФГБОУ ВО “Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова”, Ленинские горы, 1, Москва 119991, Российская Федерация

    к. х. н., н. с. химического факультета, Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова (Москва, Российская Федерация)

  • Жосюань Гу, ФГБОУ ВО “Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова”, Ленинские горы, 1, Москва 119991, Российская Федерация

    студентка магистратуры факультета наук о материалах, Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова (Москва, Российская Федерация)

  • Игорь Эдвинович Грабой, ФГБОУ ВО “Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова”, Ленинские горы, 1, Москва 119991, Российская Федерация

    к. х. н., с. н. с. химического факультета, Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова (Москва, Российская Федерация)

  • Вадим Анатольевич Амеличев, ООО “С-Инновации” ул. Научный проезд, 20 стр.2, Москва 117246, Российская Федерация

    к. х. н., технический директор, ООО “С-Инновации” (Москва, Российская Федерация)

  • Дмитрий Андреевич Волков, ФГБУН Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова Российской академии наук, ул. Моховая, 11 стр.7, Москва 125009, Российская Федерация, Национальный исследовательский университет МЭИ, ул. Красноказарменная, 14 стр. 1, Москва 111250, Российская Федерация

    м. н. с., Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова Российской академии наук; ассистент, Московский энергетический университет (Москва, Российская Федерация)

  • Давид Ашотович Габриелян, ФГБУН Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова Российской академии наук, ул. Моховая, 11 стр.7, Москва 125009, Российская Федерация, Национальный исследовательский университет МЭИ, ул. Красноказарменная, 14 стр. 1, Москва 111250, Российская Федерация

    м. н. с., Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова Российской академии наук; ассистент, Московский энергетический университет (Москва, Российская Федерация)

  • Ансар Ризаевич Сафин, ФГБУН Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова Российской академии наук, ул. Моховая, 11 стр.7, Москва 125009, Российская Федерация, Национальный исследовательский университет МЭИ, ул. Красноказарменная, 14 стр. 1, Москва 111250, Российская Федерация

    д. ф.-м. н., вед. н. с., руководитель лаборатории, Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова Российской академии наук; профессор, Московский энергетический университет; профессор, Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет); профессор, Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики» (Москва, Российская Феде- рация)

  • Сергей Аполлонович Никитов, ФГБУН Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова Российской академии наук, ул. Моховая, 11 стр.7, Москва 125009, Российская Федерация

    д. ф.-м. н., врио директора, руководитель лаборатории, Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова Российской академии наук; заведующий кафедрой, Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет; руководитель лаборатории (Москва, Российская Федерация); Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского (Саратов, Российская Федерация); академик, Российская академия наук (Москва, Российская Федерация)

  • Андрей Рафаилович Кауль, ФГБОУ ВО “Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова”, Ленинские горы, 1, Москва 119991, Российская Федерация

    д. х. н., профессор кафедры неорганической химии химического факультета, Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова (Москва, Российская Федерация)

Библиографические ссылки

1. Yang Y., Liu T., Bi L., Deng L. Recent advances in development of magnetic garnet thin films for applications in spintronics and photonics. Journal of Alloys and Compounds. 2021;860: 158235. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.158235

2. Borisenko V. E., Danilyuk A. L., Migas D. B. Spintronics*. Laboratoriya znaniy Publ.; 2017. 229 p. (in Russ.)

3. Nikitov S. A., Kalyabin D. V., Lisenkov I. V… Pavlov E. S. Magnonics: a new research area in spintronics and spin wave electronics. Physics-Uspekhi. 2015;58: 1002–1028. https://doi.org/10.3367/UFNr.0185.201510m.1099

4. Žutić I., Fabian J., Das Sarma S. Spintronics: fundamentals and applications. Reviews of Modern Physics. 2004; 76(2): 323–410. https://doi.org/10.1103/RevModPhys.76.323

5. Fert A. Nobel lecture: origin, development, and future of spintronics*. Reviews of Modern Physics. 2008;80(4): 1517–1530. https://doi.org/10.1103/RevModPhys.80.1517

6. Hirohata A., Yamada K., Nakatani Y., … Hillebrands B. Review on spintronics: principles and device applications. Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2020;509: 166711. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2020.166711

7. Chechenin N. G., Dzhun I. O., Babaytsev G. V., Kozin M. G., Makunin A. V., Romashkina I.L. FMR damping in thin films with exchange bias. Magnetochemistry. 2021; 7(5): 70. https://doi.org/10.3390/magnetochemistry7050070

8. Geller S. Crystal chemistry of the garnets. Zeitschrift für Kristallographie; 1967;125: 1-47. https://doi.org/10.1524/zkri.1967.125.16.1

9. Liu C., Chen J., Liu T., … Wu M. Long-distance propagation of short-wavelength spin waves. Nature Communications. 2018;9(1): 738. https://doi.org/10.1038/s41467-018-03199-8

10. Zhu D., Zhao W. Threshold current density for perpendicular magnetization switching through spin-orbit torque. Physical Review Applied. 2020;13(4): 044078. https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.13.044078

11. Hahn C., de Loubens G., Klein O., Viret M., Naletov V. V., Ben Youssef J. Comparative measurements of inverse spin Hall effects and magnetoresistance in YIG/Pt and YIG/Ta. Physical Review B. 2013;87(17): 174417. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.87.174417

12. Knauer S., Davídková K., Schmoll D., … Chumak A. V. Propagating spin-wave spectroscopy in a liquid-phase epitaxial nanometer-thick YIG film at millikelvin temperatures. Journal of Applied Physics. 2023;133(14): 143905. https://doi.org/10.1063/5.0137437

13. Jermain C. L., Paik H., Aradhya S. V., Buhrman R. A., Schlom D. G., Ralph D. C. Low-damping sub-10-nm thin films of lutetium iron garnet grown by molecular-beam epitaxy. Applied Physics Letters. 2016;109(19): 192408. https://doi.org/10.1063/1.4967695

14. Wu X., Wang X., Liu Y., … Zhu J. Study on dielectric and magnetodielectric properties of Lu3Fe5O12 ceramics. Applied Physics Letters. 2009;95: 182903. https://doi.org/10.1063/1.3259651

15. Hou Y. Epitaxial growth and observation of the magnetodielectric effect in ferrimagnetic Lu3Fe5O12 films. Journal of Physics D: Applied Physics. 2018;51(27): 275001. https://doi.org/10.1088/1361-6463/aac8d1

16. Hioki T., Hashimoto Y., Saitoh E. Bi-reflection of spin waves. Communications Physics. 2020;3: 188. https://doi.org/10.1038/s42005-020-00455-6

17. Volkov D. A., Gabrielyan D. A., Matveev A. A., … Nikitov S. A. Spin pumping from Lu3Fe5O12. JETP Letters. 2024; 119(5): 357–362. https://doi.org/10.1134/S0021364024600150

18. Dubs C., Surzhenko O. Magnetically compensated nanometer-thin Ga-substituted yttrium iron garnet (Ga:YIG) films with robust perpendicular magnetic anisotropy. Advanced Electronic Materials. 2025;11(15): e00232. https://doi.org/10.1002/aelm.202500232

19. Arsad A. Z., Zuhdi A. W. M., Ibrahim N. B., Hannan M. A. Recent advances in yttrium iron garnet films: methodologies, characterization, properties, applications, and bibliometric analysis for future research directions. Applied Sciences. 2023;13(2): 1218. https://doi.org/10.3390/app13021218

20. Yakovlev Yu. M., Gendelev S. Sh. Iron ferrites monocrystals in radioelectonics*. “Sovetskoye Radio” Publ.; 1975. 360 p. (in Russ.)

21. Yushchuk S. I. Layered structure of epitaxial yttrium iron garnet films. Technical Physics. 1999;44: 1454–1456. https://doi.org/10.1134/1.1259547

22. Prokopov A. R., Vetoshko P. M., Shumilov A. G., … Belotelov V. I. Epitaxial Bi–Gd–Sc iron-garnet films for magnetophotonic applications. Journal of Alloys and Compounds. 2016;671: 403–407. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2016.02.036

23. Soumah L., Beaulieu N., Qassym L., … Anane A. Ultra-low damping insulating magnetic thin films get perpendicular. Nature Communications. 2018;9(1): 3355. https://doi.org/10.1038/s41467-018-05732-1

24. Yamahara H., Feng B., Seki M., … Tabata H. Flexoelectric nanodomains in rare-earth iron garnet thin films under strain gradient. Communications Materials. 2021;2: 95. https://doi.org/10.1038/s43246-021-00199-y

25. Khurana B., Kaczmarek A. C., Chou C.-T., … Ross C. A. Rare earth iron garnet superlattices with sub-unit-cell composition modulation. ACS Nano. 2024;18(52): 35269–35275. https://doi.org/10.1021/acsnano.4c11117

26. Ahamed E. I., Sarker M. S., Yamahara H., … Tabata H. Spin wave perturbation in rare-earth iron garnet thin films with epitaxial strain relaxation. APL Materials. 2025;13: 041114. https://doi.org/10.1063/5.0257413

27. Krichevtsov B. B., Gastev S. V., Suturin S. M., … Sokolov N. S. Magnetization reversal in YIG/GGG(111) nanoheterostructures grown by laser molecular beam epitaxy. Science and Technology of Advanced Materials. 2017;18(1): 351–363. https://doi.org/10.1080/14686996.2017.1316422

28. Samoilenko K. D., Volkov D. A., Gabrielyan D. A., … Nikitov S. A. Spintronic detector of linearly polarized microwave radiation based on a ferromagnet/normal metal heterostructure. JETP Letters, 2025;121(7): 554–561. https://doi.org/10.1134/S002136402460530X

29. Markelova M. N., Hafizov A. A., Shi X., … Kaul A. R. Chemical vapor deposition of Tm3Fe5O12 epitaxial films, investigation of their structure and properties in the terahertz range. Condensed Matter and Interphases. 2025;27(1): 104–114. https://doi.org/10.17308/kcmf.2025.27/12488

30. Popova E., Keller N., Jomard F., … Tessier M. Exchange coupling in ultrathin epitaxial yttrium iron garnet films. The European Physical Journal B - Condensed Matter. 2003;31: 69–74. https://doi.org/10.1140/epjb/e2003-00010-2

31. Bossak A., Graboy I., Gorbenko O., … Zandbergen H. W. XRD and HREM studies of epitaxially stabilized hexagonal orthoferrites RFeO3 (R = Eu–Lu). Chemistry of Materials. 2004;16(9): 1751–1755. https://doi.org/10.1021/cm0353660

32. Kaul A. R., Nygaard R. R., Ratovskiy V. Yu., Vasiliev A. L. TSF-MOCVD – a novel technique for chemical vapour deposition on oxide thin films and layered heterostructures. Condensed Matter and Interphases. 2021;23(3): 396–405. https://doi.org/10.17308/kcmf.2021.23/3531

Загрузки

Опубликован

2026-04-01

Выпуск

Том 28 № 1 (2026)

Раздел

Оригинальные статьи

Лицензия

Copyright (c) 2026 Конденсированные среды и межфазные границы

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

Как цитировать

Синтез из газовой фазы и ферримагнитный резонанс эпитаксиальных пленок Lu3Fe5O12 для высокочастотных приложений. (2026). Конденсированные среды и межфазные границы, 28(1), 126-136. https://doi.org/10.17308/kcmf.2026.28/13564

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)