Д.А. Габриелян1, К.Д. Самойленко2, Д.А. Волков3, Е.Е. Козлова4, А.Р. Сафин5

1-5 Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН (Москва, Россия)

1,3,5 Национальный исследовательский университет «МЭИ» (Москва, Россия)

2,4 Московский физико-технический институт (г. Долгопрудный, Россия)

1 davidgabrielyan1997@gmail.com; 2 kris_samoylenko@mail.ru; 3 d.a.volkov.work@gmail.com; 4 elizabethkozlova1@gmail.com; 5 arsafin@gmail.com

Постановка проблемы. Развитие технологий беспроводной связи, включая стандарты 5G и будущие поколения, требует создания новых устройств (детекторов и фильтров), эффективно работающих в высокочастотных диапазонах, достигающих сотен гигагерц. Одной из ключевых задач в этом направлении является разработка устройств с перестраиваемыми характеристиками, которые могут адаптироваться к изменяющимся условиям функционирования и, как следствие, способны обеспечивать высокую скорость передачи данных, низкие потери сигнала и устойчивость к помехам. Однако существующие на сегодняшний день подходы и материалы для построения этих устройств часто не удовлетворяют предъявляемым к ним требованиям, что ограничивает их производительность и функциональность. Следовательно, требуются новые технические решения с применением перспективных материалов и создание точных радиотехнических моделей.

Цель. Представить радиотехническую модель детектора микроволновых колебаний на основе гетероструктуры «гематит (α-Fe₂O₃) – нормальный металл (Pt)», а также провести сравнительный анализ экспериментальных данных с теоретическими, полученными на сигма-модели для антиферромагнитного вектора и эквивалентной радиотехнической модели.

Результаты. Разработана радиотехническая модель детектора на основе антиферромагнитной гетероструктуры α-Fe₂O₃/Pt, которая учитывает резонансные характеристики материала и возможность перестройки частот изменении внешнего постоянного магнитного поля. Проведены экспериментальные измерения, продемонстрировавшие согласование с данными, полученными для эквивалентной радиотехнической схемы и теории на основе сигма-модели.

Практическая значимость. Представленные результаты позволяют создавать адаптивные устройства с перестраиваемыми частотами и низким энергопотреблением, что повышает эффективность и устойчивость систем связи. Высокочастотные устройства (детекторы и фильтры) на основе антиферромагнитных гетероструктур могут быть использованы в телекоммуникационных системах нового поколения 5G и выше, а также в радиолокации и спутниковой связи.

Габриелян Д.А., Самойленко К.Д., Волков Д.А., Козлова Е.Е., Сафин А.Р. Выпрямление сверхвысокочастотных колебаний с помощью антиферромагнитных гетероструктур // Радиотехника. 2025. Т. 89. № 6. С. 79–89. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202506-08

1. Gabrielyan D., Volkov D., Kozlova E., Safin A., Kalyabin D., Nikitov S. Room-temperature spin pumping from canted antiferromagnet α-Fe2O3 // Journal of Applied Physics. 2024. V. 136. № 8.
2. Gabrielyan D.A., Volkov D.A., Kozlova E.E., Safin A.R., Kalyabin D.V., Klimov A.A., Preobrazhensky V.L., Strugatsky M.B., Yagupov S.V., Moskal I.E., Ovsyannikov G.A., Nikitov S.A. Microwave spin-pumping from an antiferromagnet FeBO3 // Journal of Physics D: Applied Physics. 2024. V. 57. № 30. P. 305003.
3. Volkov D.A., Gabrielyan D.A., Matveev A.A, Safin A.R., Kalyabin D.V., Khafizov A.A., Markelova M.N., Kaul’ A.R., Nikitov S.A. Spin Pumping from Lu3Fe5O12 // JETP Letters. 2024. V. 119. № 5. P. 357-362.
4. Петров Р.В., Аверкин С.В., Филиппов А.В. Исследование эффекта гирации в магнитоэлектрическом резонаторе // Вестник Новгородского государственного университета им. Ярослава Мудрого. 2010. № 60. С. 85-89.
5. Пукинский Ю.Ж., Филиппов А.В. Эквивалентная электрическая схема двухфазного магнитострикционно-пьезоэлектричес-кого композита в области электромеханического резонанса // Вестник Новгородского гос. университета им. Ярослава Мудрого. 2010. № 55. С. 44-46.
6. Baltz V., Manchon A., Tsoi M., Moriyama T., Ono T., Tserkovnyak Y. Antiferromagnetic spintronics // Reviews of Modern Physics. 2018. Feb. V. 90. № 1. DOI: 10.1103/ revmodphys.90.015005.
7. Andreev A.F., Marchenko V.I. Symmetry and the macroscopic dynamics of magnetic materials // Soviet Physics Uspekhi. 1980. Jan. V. 23. № 1. P. 21–34. DOI: 10.1070/pu1980v023n01abeh004859.
8. Zvezdin A.K. Dynamics of domain walls in weak ferromagnets // Pis’ma Zh. Exp. Teor. Fiz. 1979. May. V. 29. № 10. P. 605–610.
9. Ozhogin V., Preobrazhenskii V. Effective anharmonicity of elastic subsystem of antiferromagnets // Sov. Phys. JETP. 1977. V. 73. P. 988–1000.
10. Bar’yakhtar I., Ivanov B. Nonlinear waves in antiferromagnets // Solid State Communications. 1980. V. 34. № 7. P. 545–547.
11. Cheng R., Xiao D., Brataas A. Terahertz Antiferromagnetic Spin Hall Nano-Oscillator // Physical Review Letters. 2016. May.
    V. 116. № 20. DOI: 10.1103/physrevlett.116.207603.
12. Cheng R., Xiao J., Niu Q., Brataas A. Spin Pumping and Spin-Transfer Torques in Antiferromagnets // Physical Review Letters. 2014. July. V. 113. № 5. DOI: 10.1103/physrevlett.113.057601.
13. Safin A., Nikitov S., Kirilyuk A., Tyberkevych V., Slavin A. Theory of Antiferromagnet-Based Detector of Terahertz Frequency Signals // Magnetochemistry. 2022. Feb. V. 8. № 2. P. 26. DOI: 10.3390/magnetochemistry8020026.
14. Сафантьевский А.П. Квазистационарная электронная цепь в качестве эквивалентной схемы ферритовой сферы // Электронная техника. Сер. Ферритовая техника. 1969. Вып. 5. С. 44-51.