Новый метод исследования магнитных и сверхпроводящих гетероструктур
В Лаборатории нейтронной физики им. И. М. Франка ОИЯИ разрабатывается и тестируется новый метод исследования границ раздела в тонкопленочных гетероструктурах – изотопно-идентифицирующая нейтронная рефлектометрия. Применение метода на спектрометре импульсного источника нейтронов — это уникальная мировая практика, которая может иметь большие перспективы для развития наноэлектроники, сверхпроводящей спинтроники и квантового компьютинга.
В ЛНФ ОИЯИ на спектрометре РЕМУР (8-й канал исследовательского реактора ИБР-2) проводилось исследование границ раздела в наноструктурах, в состав которых входят металлы со сверхпроводящими и магнитными свойствами. Вначале для этого использовалась общеизвестная методика рефлектометрии поляризованных нейтронов. Метод нейтронной рефлектометрии заключается в регистрации отраженного от гетероструктуры сколлимированного пучка тепловых нейтронов. Регистрируется суммарная энергия взаимодействия нейтронов с элементами среды, распределенными по глубине структуры. Однако этот метод имеет и недостаток: он позволяет четко исследовать магнитные свойства структуры, но не позволяет видеть, как распределены в ней отдельные химические элементы. Чтобы сделать метод универсальным, позволяющим одновременно получить все данные как о распределении магнитных свойств, так и о распределении химических элементов и их изотопов, на спектрометре РЕМУР были созданы дополнительные каналы регистрации. Это привело к созданию нового объединяющего метода, который получил название «изотопно-идентифицирующая нейтронная рефлектометрия».
По словам участника исследований, научного сотрудника сектора нейтронной оптики ЛНФ к. ф.-м. н. Владимира Жакетова, до создания изотопно-идентифицирующей нейтронной рефлектометрии распределение элементов в образцах структур приходилось изучать с помощью дополнительных методик, — как правило, в других научных центрах. «Зачастую данные, полученные разными методами, некорректно коррелировали между собой, — отметил ученый. — Поэтому необходимо было метод рефлектометрии поляризованных нейтронов сделать универсальным, чтобы всю информацию о структуре было возможно получить в одном эксперименте. Для этого мы развили метод изотопно-идентифицирующей нейтронной рефлектометрии».
Фото: сайт ОИЯИ