- •1. Функциональная электроника.
- •1.1. Особенности функциональной электроники
- •1.2. Динамическая неоднородность.
- •1.3. Основные направления и тенденции развития
- •2. Функциональная акустоэлектроника
- •2.1. Физические основы
- •2.1.1. Динамические неоднородности
- •2.1.2. Континуальные среды
- •2.1.3. Генераторы динамических неоднородностей
- •2.1.4. Устройство управления динамическими
- •2.1.5. Детектирование динамических неоднородностей
- •2.2. Приборы функциональной акустоэлектроники
- •2.2.1. Линии задержки
- •2.2.2. Устройства частотной селекции
- •2.2.3. Генераторы на пав
- •2.2.4. Усилители
- •2.2.5. Акустические преобразователи
- •3. Функциональная диэлектрическая
- •3.1. Физические основы
- •3.1.1. Динамические неоднородности
- •3.1.2. Континуальные среды
- •3.1.3. Генераторы динамических неоднородностей
- •3.1.4. Другие элементы приборов
- •3.2. Приборы и устройства функциональной
- •3.2.1. Слоистые структуры
- •3.2.2. Устройства памяти
- •3.2.3. Процессоры
- •4. Функциональная полупроводниковая электроника
- •4.1. Физические основы
- •4.1.1. Динамические неоднородности в полупроводниках
- •4.1.2. Континуальные среды
- •4.1.3. Генераторы динамических неоднородностей
- •4.1.4. Устройства управления динамическими
- •4.1.5. Детекторы динамических неоднородностей
- •4.2. Приборы и устройства функциональной
- •4.2.1. Аналоговые процессоры на пзс-структурах
- •4.2.2. Цифровые процессоры на пзс-структурах
- •4.2.3. Запоминающие устройства на пзс-структурах
- •4.2.4. Биспин-приборы
- •4.2.5. Приборы на волнах пространственного заряда
- •4.2.6. Ганновские приборы
- •5. Функциональная магнетоэлектроника
- •5.1. Физические основы
- •5.1.1. Динамические неоднородности
- •5.1.2. Континуальные среды
- •5.1.3. Генерация, детектирование и управление
- •5.2. Приборы и устройства функциональной
- •5.2.1. Процессоры сигналов на цмд
- •5.2.2. Процессоры сигналов на мсв
- •5.2.3. Запоминающие устройства на цмд
- •5.2.4. Запоминающие устройства на магнитных вихрях
- •5.2.5. Запоминающие устройства на магнитных пленках
- •6. Функциональная криоэлектроника
- •6.1. Физические основы криоэлектроники
- •6.2. Исторические аспекты криоэлектроники
- •6.3. Основные направления криоэлектроники
- •6.4. Приборы криоэлектроники
- •7. Функциональная молекулярная
- •7.1. Физические основы
- •7.1.1. Динамические неоднородности
- •7.1.2. Континуальные среды
- •7.1.3. Другие элементы приборов
- •7.2. Молекулярные устройства
- •7.3. Автоволновая электроника
- •7.4. Биоэлектроника
- •8. Функциональная хемотроника
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
5.1.2. Континуальные среды
При выборе континуальных сред руководствуются условием максимальной эффективности возбуждения заданного типа динамической неоднородности. Первые ЦМД приборы изготавливались на редкоземельных ортоферритах с общей формулой LnFeO3. Однако на их основе не могла быть обеспечена высокая плотность записи информации, экономичность приборов.
Наиболее оптимальной средой для создания ЦМД приборов оказались монокристаллические пленки феррит-гранатов (МПФГ), эпитаксиальные пленки феррит-шпинелей. В настоящее время магнитоодноосные пленки ферритов-гранатов, выращенных на намагниченных подложках галий-гадолиниевого граната (ГГГ), не испытывают заметной конкуренции со стороны других материалов.
Различают гранаты следующих систем: (LaLuSmCd)3∙ (FeGa)5O12; (YLuSm)3(FеGaSe)5О12; (YSm)3(FeAl)5O12. При формировании континуальных сред cтараются получить ЦМД субмикронного диаметра, для чего используют, например, гранаты без ионов Sm3+. Для доменоcдвигающих структур используются пермаллоевые пленки (79 % Ni + 2l % Fe) с нулевым коэффициентом магнитострикции.
Для устройств функциональной электроники, использующих в качестве динамических неоднородностей спиновое эхо, могут быть использованы соединения типа NiFe57О4, пленки или порошок Co59, пленки Co59Fe57.
Широкие перспективы построения разнообразных функциональных устройств открывают новые материалы - магнитные полупроводники. К ним относятся магнетики, не обладающие металлической природой электропроводности и представляющие собой соединения магнитных и немагнитных элементов. В настоящее время известны такие магнитные полупроводники, как халькогениды европия, халькогенидные шпинели хрома, сильно легированные ферриты (например, железоиттриевый гранат, легированный кремнием) и т. д.
В магнитных полупроводниках при температурах, меньших температуры магнитного упорядочения (точки Кюри), появляется как бы дополнительная по сравнению с обычными немагнитными полупроводниками степень свободы — магнитный порядок. Между магнитным порядком и полупроводниковыми свойствами материала (электрическими, оптическими) имеются взаимосвязь и взаимовлияние, которые и вызывают разнообразные, свойственные исключительно этим материалам, эффекты. Например, вследствие зависимости зонной структуры от величины магнитного момента при понижении температуры до значений, меньших , в магнитных полупроводниках наблюдается аномально сильный сдвиг края полосы поглощения. При этом ширина запрещенной зоны может, как уменьшаться, так и увеличиваться. Магнетосопротивление в магнитных полупроводниках существенно больше, чем в обычных, и максимально вблизи точки Кюри. Возникает оно, прежде всего из-за воздействия внешнего поля на намагниченность, а не непосредственно на носитель заряда, как в обычных полупроводниках. Эти эффекты обусловлены влиянием намагниченности на оптические и электрические свойства вещества. Существуют эффекты и обратного порядка. Имеются сообщения о наблюдении изменений магнитной проницаемости и направления оси анизотропии в некоторых магнитных полупроводниках под воздействием света. В халькогенидах европия и некоторых других материалах имеют место повышение точки Кюри и изменение намагниченности с увеличением концентрации носителей заряда.
Ряд эффектов в магнитных полупроводниках возникает из-за взаимодействия носителей заряда со спиновыми волнами, в частности изменение знака магнетосопротивления. Экспериментально наблюдался эффект усиления СВЧ-излучения в магнитных полупроводниках при пропускании через них электрического тока.
Продолжаются широкие исследования различных свойств магнитных полупроводников. Однако уже известные эффекты позволяют создавать монолитные СВЧ-микросхемы с активными и пассивными СВЧ-элементами на одной монокристаллической подложке из магнитного полупроводника, устройства бесконтактного управления и связи, заменители датчиков Холла и другие устройства.
Магнитные шпинели дают возможность реализовать запоминающие устройства, аналогичные запоминающим устройствам на ферритовых сердечниках. Предполагается, что шпинели будут технологичнее ферритов. Кроме того, из них можно делать также активные приборы, позволяющие параллельно с записью и считыванием информации производить обработку информации непосредственно в запоминающей среде.