3d- інтеркаляційна модифікація шаруватих кристалів для пристроїв спінтроніки та молекулярної енергетики

Abstract

Розроблено способи формування інтеркалатних структур з почерговими фоточутливими напівпровідниковими та 3d-вмісними магнітоактивними нанопрошарками із забезпеченням прояву в них гігантського магніторезистивного ефекту при кімнатній температурі, 3d-інтеркаляційного модифікування графітових кластерів. Сформульовані основні гальвано-фотомагнітні закономірності для таких структур та розвинені шляхи їх ефективного використання у спінтроніці та молекулярній енергетиці. Уперше запропонована і експериментально обґрунтована концепція синтезу інтеркалатних наноструктур з 3d-вмісними „гостьовими” компонентами у зовнішньому магнітному полі - як ефективного способу керування їх властивостями та поведінкою у зовнішніх фізичних полях. Доведена невідома раніше можливість поєднання кулонівської блокади електричного струму гігантської величини діелектричної проникності при низькому (<1) значенні тангенса кута електричних втрат і надвеликого індуктивного відгуку в періодичному ансамблі магнітоактивних нанокластерів в напівпровідникових матрицях. Вперше встановлено формування магнетоелектретного стану в наноструктурованих об’єктах без прикладення зовнішнього електричного поля, термічна релаксація якого за кімнатних температур є оптично керована і забезпечує майже восьмикратне зростання величини ЕРС неперервного режиму порівняно з відомим термогальванічним ефектом в SmS. Разработаны способы формирования интеркалатных структур с чередующимися фоточуствительными полупроводниковыми и 3d-вместными нанослоями с обеспечением проявления в них гигантского магниторезистивного эффекта при комнатной температуре, 3d-интеркаляционного модифицирования графитовых кластеров. Сформулированы основные гальвано-фотомагнитные закономерности для таких структур и развиты пути их эффективного использования в спинтронике и молекулярной энергетике. Впервые предложена и експериментально обоснована концепция синтеза интеркалатных наноструктур с 3d-содержащими ,,гостевыми’’ компонентами во внешнем магнитном поле – как эффективного способа управления их свойствами и поведением во внешних физических полях. Доказана ранее неизвестна уникальная возможность сочетания кулоновской блокады электрического тока, гигантской величины диэлектрической проницаемости при низком (<1) значении тангенса угла электрических потерь и сверхвысокого индуктивного отклика в периодическом ансамбле магнитоактивных нанокластеров в полупроводниковых матрицах. Впервые установлено формирование магнетоэлектретного состояния в наноструктурированных обьектах без приложения внешнего электрического поля, термическая релаксация которого при комнатных температурах оптически управляема и обеспечивает существенное увеличение величины ЭДС непрерывного режима. Установлено, что не только процессы переноса, но и накопления заряда – спин-зависимые, а установлена возможность управления ими внешними физическими полями позволила впервые обеспечить коллосальное увеличение величины магнетосопротивления при комнатных температурах и слабых магнитных полях и магнето-емкостную связь сверхвысокой чувствительности. The fabrication methods of intercalant structures with alternately located photosensitive semiconductors and 3d-containing magnetoactive nanolayers was developed with ensuring the giant magnetoresistive affect at room temperature, 3d-intercalational modification of graphite clusters. The galvano-photomagnetic peculiarities for such structures were formulated and ways of their effective application in spintronic and molecular energetic were developed. The concept of synthesis of intercalanted nanostructures with 3d-containig “guest” components in external magnetic field as effective method for their property and behavior control in external physical fields was by the first time proposed and experimentally proved. The unknown before unique possibility of coulomb blockade of electric current, giant dielectric susceptibility value at low (<1) value of electric lose angle tangent, and overlarge inductive response in periodic structure of magnetoactive nanocluster combination in semiconductor matrices was proved. The effect of magnetoelectrete state formation in nanostructured objects, without external electric field application, was found. Its thermal relaxation at room temperatures is optically controlled and ensures eightfoldt increase of EMF in continuous mode in comparison with well known thermogalvanic effect in SmS.