Гексаферриты – перспективный настраиваемый материал для терагерцовой электроники
Ученые лаборатории терагерцовой спектроскопии Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ в соавторстве с российскими и зарубежными коллегами впервые исследовали потенциал гексаферритов для терагерцовых технологий. Выяснилось, что гексаферриты обладают настраиваемостью, т.е. возможностью целенаправленно менять свойства вещества. Это одна из желанных характеристик для применения материала в современном приборостроении.
Оказалось, что добавление свинца в гексаферрит бария меняет характер его взаимодействия с терагерцовым излучением. При определенной концентрации свинца появляется полоса поглощения, которую можно передвигать по частоте, понижая температуру материала. Это явление – перемещающиеся полосы поглощения – в физике твердого тела носит название «мягкие моды». Однако мягкая мода, обнаруженная в гексаферрите, отличалась от описанных ранее: во-первых, само ее появление было полной неожиданностью, во-вторых, ее поведение при понижении температуры отличалось от предписываемого стандартной теорией.
«Помимо очевидной практической значимости, исследование имеет и чисто фундаментальный интерес: мы впервые пронаблюдали мягкую моду с таким экзотическим температурным поведением. Сейчас мы активно работаем над тем, чтобы выяснить, какие физические процессы лежат в основе ее природы», — говорит руководитель лаборатории терагерцовой спектроскопии д.ф.-м.н. Борис Горшунов.
Уникальные обнаруженные свойства, а также химическая стабильность, нетоксичность, экологичность и дешевизна производства гексаферритов делают их очень перспективным материалом для терагерцовой электроники.
Гексаферриты – это имеющие гексагональную кристаллическую структуру соединения оксида железа с оксидами других металлов. Они дешевы в производстве и обладают хорошими магнитными свойствами. Магнитные полоски на банковских карточках, на ключах от гостиничного номера, магнитное напыление аудиокассет – все они изготовлены из гексаферритов.
Терагерцовое излучение – электромагнитное излучение с частотой от 0,3 до 3 терагерц (ТГц). Его спектр находится между инфракрасным и микроволновым диапазонами.
Терагерцовое излучение неионизирующее. Оно легко проходит сквозь большинство диэлектриков, но сильно поглощается проводящими материалами и некоторыми диэлектриками. Например, дерево, пластик, керамика для него прозрачны, а металл и вода — нет. Терагерцовое излучение используют, например, в сканирующих рамках в аэропорту.
Особый интерес представляет изучение магнитотормозного (циклотронного и синхротронного излучения), магнитодрейфового и черенковского излучения в терагерцовом диапазоне.