Эксπир
Регистрация / Вход

Разработка технологии создания и исследования пространственно упорядоченных магнитных наноструктур на основе пленок ферромагнитных металлов и углеродных нанотруб с магнитным заполнением, осажденных на профилированные подложки

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.513.11.3193
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
10 млн
Внебюджетные средства
2,5 млн

Разработка композиционных наноматериалов с пространственным упорядочением активных элементов с требуемыми магнитными и иными физическими и функциональными свойствами для использования в информационных технологиях

Этапы проекта

1
23.04.2007 - 31.05.2007
1. В результате выполнения работ по первому этапу НИР проведен анализ научно-технической литературы по разработке магнитной памяти емкостью выше 100 Гбит/дюйм2 на основе магнитных пленочных структур и углеродных нанотруб, осажденных на профилированные подложки.
2. Сформулированы направления исследований для разработки технологии создания упорядоченных магнитных наноструктур на основе пленок ферромагнитных металлов и углеродных нанотруб с магнитным заполнением, осажденных на профилированные подложки.
3. Проведено сопоставление ожидаемых характеристик плотности записи информации на носители, изготовленные на основе пленок ферромагнитных металлов и углеродных нанотруб с магнитным заполнением, осажденных на профилированные подложки с существующими показателями изделий-аналогов.
4. Разработана методика проведения теоретических и экспериментальных исследований.
5. Согласно ГОСТ 15.011-96 проведены патентные исследования в области технологических процессов и принципов построения магнитной памяти на основе магнитных пленочных структур и углеродных нанотруб на профилированных подложках.
6.Составлен и оформлен промежуточный отчет.
Развернуть
2
01.06.2007 - 30.09.2007
1. В результате выполнения работ по второму этапу НИР разработана технология СВЧ вакуумно-плазменного травления, обеспечивающая получение профилированных кремний содержащих подложек с размерами элементов <200 нм. Экспериментальными исследованиями показано, что снижение давления рабочего газа (менее 0,1 Па) при СВЧ ВПТ приводит к качественным изменениям в течение процесса вакуумно-плазменного травления. При плазменном травлении кремнийсодержащих материалов в плазме CF4 при снижении давления возрастает роль ионного воздействия и физико-химических процессов на поверхности обрабатываемого материала. При СВЧ ВПТ с низкой энергией ионов (30-200 эВ) установлена линейная взаимосвязь скорости травления кремнийсодержащих материалов и плотности ионного тока.
2. Исследовано влияние основных операционных параметров (давления и состава рабочего газа; параметров ионного облучения; температуры; мощности СВЧ; конфигурации магнитного поля) на параметры травления кремнийсодержащих материалов. На основании анализа экспериментальных результатов показано, что увеличение энергии облучающих подложку ионов более 200 эВ приводит к смене механизма травления: от совместного действия спонтанного и ионно-индуцированного механизмов к ионно-активационному механизму травления.
3. Показано, что высокая анизотропность травления достигается при одновременном выполнении следующих условий:
- низкое давление плазмообразующего газа (0,1 Па и менее);
- правильный подбор состава плазмообразующего газа (в состав газ должны входить пассиванты, ослабляющие действие химического механизма травления);
- снижение температуры подложки (Т< 50-60°C);
- максимально возможная плотность ионного тока на подложку (не менее 1 мА/см²);
- низкая энергия облучающих подложку ионов (менее 50 эВ).
Данные условия определяют преобладающее действие ионно-индуцированного механизма травления и его высокую анизотропность.
4. Разработана технология молекулярно-лучевой эпитаксии пленок железа на подложки GaAs(100), MgO, SiO2/Si(100) и Si(111). Исследована зависимость морфологии и магнитных параметров пленок от технологических параметров. Определены технологические режимы, обеспечивающие рекордно малые величины ширины линии ФМР. Разработана технология магнетронного распыления пленок ферромагнитных металлов и слоистых структур на их основе.
5. Разработана технология и создана установка каталитического пиролиза углеродных нанотрубок. Проведена разработка технологии ориентированного роста углеродных нанотрубок на профилированных подложках. Проведено исследование возможности допирования углеродных нанотрубок ферромагнитными материалами

7. Согласно ГОСТ 15.011-96 проведены патентные исследования в области технологических процессов и принципов построения магнитной памяти на основе магнитных пленочных структур и углеродных нанотруб на профилированных подложках.
8.Составлен и оформлен промежуточный отчет.
Развернуть
3
01.10.2007 - 31.12.2007
1. В результате выполнения работ по третьему этапу НИР проведено измерение параметров решеток магнитных микрочастиц и визуализация углеродных нанотрубок с инкапсулированными магнитными наночастицами методом зондовой атомно-силовой и магнитно-силовой микроскопии;
2. Методом вибромагнитометра и магнитооптического эффекта Керра исследованы процессы намагничивания решеток магнитных микрочастиц, показана связь полей насыщения и коэрцитивности с латеральными размерами магнитной частицы.
3. Проведено численное микромагнитное моделирование кривых намагничивания решеток магнитных микрочастиц. Показано, что имеется как качественное, так и количественное соответствие результатов расчета и эксперимента.
4. Методом ФМР исследованы спектры собственных спин-волновых возбуждений решеток магнитных микрочастиц. Показано, что латеральное квантование приводит к появлению дополнительных резонансных частот.
5. Исследована зависимость спектра ФМР пермаллоевых микрополосок от угла между направлениями касательного магнитного поля и оси микрополоски. Обнаружено, что при углах квазиоднородная и слаболокализованная краевая моды микрополоски эффективно гибридизуются, что проявляется в расталкивании линий спектра ФМР микрополоски. Результаты эксперимента хорошо согласуются с результатами численного моделирования угловой зависимости спектра микрополоски.
7. Согласно ГОСТ 15.011-96 проведены патентные исследования в области технологических процессов и принципов построения магнитной памяти на основе магнитных пленочных структур и углеродных нанотруб на профилированных подложках.
8.Составлен и оформлен промежуточный отчет.
Развернуть
4
01.01.2008 - 31.07.2008
Определены параметры основных технологических процессов, обеспечивающих получение магнитных наноструктур с требуемыми параметрами.
  Проведены измерения намагниченности насыщения образцов и коэрцитивной силы разными методами
  Исследовано влияние эффектов самоорганизации на процесс термопластической импринт литографии наноструктур

  Проведено экспериментальное исследование магнитных параметров наноструктур.
  Опробована методика определения плотности записи информации, степени разупорядочения массивов магнитных наночастиц и разброса их параметров, основанная на магнитно-силовой сканирующей микроскопии

  Иизготовлен прототип упорядоченного массива магнитных наночастиц.
Развернуть
5
01.08.2008 - 31.10.2008
Изготовленны в ходе выполнения работы лабораторные макеты двумерных массивов пространственно упорядоченных магнитных структур способные обеспечивать создание на их основе уст-ройств записи и хранения информации c плотностью записи не менее 100 Гбит/дюйм2 могут стать прототипами новых элементов магнитной памяти, а также могут использоваться как новая элементная база устройств и систем обработки информации.
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы"

Программное мероприятие

1.3 Проведение проблемно-ориентированных поисковых исследований и создание научно-технического задела в области индустрии наносистем
Тема
Магнитные композиционные наноматериалы на основе пространственно упорядоченных массивов анизотропных наноструктур для информационных технологий
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
35,4 млн
Количество заявок
7
Тема
Функциональные элементы энергонезависимой магнитной памяти на основе нанопаттернированной упорядоченной магнитной среды с высокой плотностью записи.
Продолжительность работ
2009 - 2010, 12 мес.
Бюджетные средства
15 млн
Количество заявок
2
Тема
Исследование и разработка методов получения упорядоченных наноструктурированных пленок, основанных на процессах самосборки ансамблей коллоидных наночастиц и наноструктур
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
40 млн
Количество заявок
5
Тема
Создание нового типа наноразмерных моноэнергетических источников электронов на основе упорядоченных углеродных наноструктур для приборов вакуумной электроники
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
6 млн
Количество заявок
3
Тема
Наноматериалы для постоянных магнитов на основе упорядоченных ансамблей однодоменных ферромагнитных частиц.
Продолжительность работ
2008 - 2009, 14 мес.
Бюджетные средства
16 млн
Количество заявок
2