WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 7 |
  • исследования методом порошковых фигур Биттера доменной структуры ЦМД-типа, обнаруженной на небазисных гранях FеВО3, и вывод о существовании поверхностного магнетизма на этих гранях;
  • изучения поверхностного магнетизма бората железа методами МО эффектов Керра в широком температурном диапазоне;
  • теоретического исследования поверхностного магнетизма бората железа, в том числе с учетом реконструкции поверхности и дефектности приповерхностного слоя;
  • построения теории ДП звука в идеальном кристалле FeBO3 с учетом индуцированной механическими граничными условиями неоднородной магнитной анизотропии;
  • компьютерного моделирования кривых А(Н) и А() на основе построенной теории;
  • разработки теории, описывающей наблюдаемую тонкую структуру кривых А(Н) и А(), основанной на предлагаемой модели дефектной структуры реального кристалла;
  • расчета с использованием компьютерного моделирования амплитуды звука в кристалле FеВО3, содержащем кристаллические блоки;
  • разработки теории размерного акустического резонанса в неоднородно намагниченном кристалле бората железа, интерпретации на ее основе наблюдающегося смещения резонансов при изменении магнитного поля, компьютерного моделирования полевой зависимости частот акустических резонансов;
  • исследования влияния давления на магнитное состояние и эффекты ДП звука в ромбоэдрических слабых ферромагнетиках;
  • разработки технологии и синтеза из газовой фазы и раствора-расплава монокристаллов FеВО3 заданных форм, пригодных для МО и МА исследований;
  • изучения морфологических особенностей синтезированных изометричных кристаллов бората железа.

Достоверность и обоснованность полученных результатов определяется надежностью экспериментальных установок и методов; использованием кристаллов высокого качества, аттестованных с помощью апробированных методик; применением хорошо развитых методов теоретической физики; осуществлением предельных переходов к результатам других авторов; хорошей корреляцией между теорией и экспериментом; хорошим согласием с результатами авторов, позже проводивших исследования аналогичных эффектов.

Научное значение диссертационной работы состоит в том, что она вносит существенный вклад в развитие физических представлений о поверхностном магнетизме и магнитном ДП звука, модельными объектами для реализации которых являются монокристаллы бората железа. Значительным достоинством работы является то, что все экспериментальные результаты анализируются и моделируются на основе построенных в работе теорий.

Практическая ценность работы заключается в возможности использования приповерхностного переходного магнитного слоя в качестве среды для хранения информации с высокой плотностью записи. Построенная теория ДП звука в реальных АФ кристаллах может быть применена при разработке на основе этих кристаллов МА преобразователей. Кроме этого теория ДП позволяет использовать акустическое зондирование для изучения особенностей магнитного состояния и дефектной структуры самих АФ кристаллов. Разработанная технология синтеза монокристаллов FеВО3 может быть применена для получения образцов, обладающих оптимальными для решения многих научных и прикладных задач параметрами.

Апробация результатов

Результаты диссертационной работы докладывались на следующих научных конференциях, симпозиумах, совещаниях, школах: II семинар по функциональной магнитоэлектронике (Красноярск, 1986), Республиканский семинар по физическим свойствам и применениям ферритов (Донецк, 1987), Всесоюзный семинар "Элементы и устройства на ЦМД и ВБЛ" (Симферополь, 1987), ХVIII Всесоюзная конференция по физике магнитных явлений (Калинин, 1988), Всесоюзная школа-семинар "Исследование физических свойств магнетиков магнитооптическими методами" (Москва, 1988), V Всесоюзное совещание по когерентному взаимодействию излучения с веществом (Симферополь, 1990), Школа-симпозиум по физике магнитных явлений (Алушта, 1993), XX International Conference on Low Temperature Physics (Eugene, Oregon, USE, 1993), International Conference and Symposium on Surface Waves in Solid (Moscow-St.Petersburg, Russia, 1994), International Conference on Magnetism ICM’94 (Warsaw, Poland, 1994), XVI Всероссийская конференция с международным участием по акустоэлектронике и физической акустике твердого тела (Сыктывкар, Россия, 1994), World Congress on Ultrasonics (Berlin, Germany, 1995), International Conference on Magnetism (Cairns, Australia, 1997), III International Conference on Electrotechnical Materials and Components (Moscow, Кlyas’ma, Russia, 1999), XXII International Conference on Low Temperature LT22 (Helsinki, Finland, 1999), 8th European Magnetic Materials and Applications Conference (Kyiv, Ukraine, 2000), First International Conference on Correlation Optics SPIE (Chernivtsi, Ukraine, 2001), Euro-Asian Symposium "Trends in magnetism" EASTMAG-2001 (Ekaterinburg, Russia, 2001), International Conference on Functional Materials ICFM (Partenit, Crimea, Ukraine, 2001, 2003, 2005, 2007), XVIII международная школа-семинар "Новые магнитные материалы микроэлектроники" (Москва, Россия, 2002, 2004, 2006).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 66 работ. Основные результаты изложены в 39 работах: 28 статьях в научных журналах, 4 статьях в сборниках научных трудов, 7 тезисах докладов научных конференций. Список основных публикаций приведен в конце автореферата.

Структура и объем диссертации

Работа состоит из введения, девяти глав, заключения и списка литературы из 318 наименований. Полный объем диссертации с учетом 84 рисунков и 13 таблиц составляет 324 страницы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи работы, научная новизна и положения, выносимые на защиту.

В первой главе рассматривается кристаллическая и магнитная структура бората железа. Кристалл FeBO3 имеет тригональную (ромбоэдрическую) кристаллическую структуру. Пространственная группа симметрии. Это диэлектрик, а в магнитном отношении – антиферромагнетик со слабым ферромагнетизмом и магнитной анизотропией типа легкая плоскость. Все магнитные векторы приблизительно лежат в плоскости базиса ( 3z). На основе термодинамической теории Дзялошинского проанализированы возможные магнитные состояния бората железа. Приводятся результаты исследования доменной структуры кристалла.

Вторая глава посвящена экспериментальным исследованиям поверхностного магнетизма бората железа.

Вначале (п.2.1) анализируются работы, в которых рассматриваются поверхностные эффекты в магнетиках. В п. 2.2 описаны экспериментальные образцы и методы, применяемые в диссертационной работе для исследования поверхностного магнетизма бората железа. Синтезированные изометричные монокристаллы FeBO3 имели грани пяти типов. Для оценки степени совершенства кристаллов использовался рентгеновский метод дифракционного отражения (кривых качания). Полуширина кривых на разных гранях составила 10 40, что свидетельствует о хорошем качестве образцов. Доменная структура на поверхности кристаллов FeBO3 и ее поведение в магнитном поле изучались методом порошковых фигур (магнитной суспензии) Биттера. Поверхностный магнетизм кристаллов FeBO3 исследовался методом МО эффектов Керра – экваториального (ЭЭК) и полярного (ПЭК). В работе использовалась динамическая МО установка с автоматической регистрацией сигнала, что позволило увеличить чувствительность на 23 порядка по сравнению со статическим методом. Для исследований в области низких температур применялся вакуумный оптический криостат. От комнатной температуры до точки Нееля (ТN = 348 К) измерения выполнялись в продувном термостате.

В п. 2.3 приведены результаты исследования доменной структуры методом порошковых фигур (магнитной суспензии) Битера. На естественных небазисных гранях монокристаллов бората железа наблюдалась лабиринтная доменная структура, сходная с доменной структурой тонкопленочных ЦМД-содержащих материалов, свидетельствующая о существовании на этих гранях одноосной поверхностной магнитной анизотропии. Изучено поведение лабиринтной структуры в магнитном поле (рис.1).

П. 2.4 посвящен количественным исследованиям поверхностной анизотропии бората железа методами МО эффектов Керра. Измеренная спектральная зависимость этих эффектов свидетельствует о возможности их использования для изучения поверхностного магнетизма бората железа. Методом ЭЭК и ПЭК при комнатной температуре получены кривые намагничивания поверхности для граней,, и Установлено, что на грани существует одноосная поверхностная анизотропия с весьма значительным полем насыщения Hk 1кЭ (рис.2, кривая 1) при намагничивании вдоль оси трудного намагничивания, ТО || 2х. Это направление совпадает с линией пересечения граней и. Намагничивание в направлении оси легкого намагничивания, ЛО ( ТО), завершается в полях, сравнимых с полями размагничивания (~ 100 Э). На гранях и с точностью до величин полей размагничивания поверхностная анизотропия не обнаружена. Отсутствует поверхностная анизотропия и на базисных гранях.

В п. 2.5 проведены температурные исследования поверхностного магнетизма. Методом ЭЭК получены кривые намагничивания поверхности в широком интервале температур – от 77К до точки Нееля. Установлено, что с изменением температуры ориентация ТО и ЛО сохраняется. Путем сравнения температурных зависимостей поля насыщения Hk и подрешеточной намагниченности M0 показано, что хорошо выполняется соотношение Hk ~ M0.

В третьей главе проведены теоретические исследования поверхностного магнетизма бората железа. На основе построенной теории проанализированы экспериментальные результаты.

В п. 3.1 для всех типов небазисных граней бората железа в магнитодипольном приближении рассчитана энергия поверхностной анизотропии, определяемая как разность энергий магнитных ионов на поверхности и в глубине кристалла. В общем случае эта энергия имеет вид

(1)

Здесь и – полярный и азимутальный углы АФ вектора, отсчитываемые от осей 3z и 2x, соответственно; рассчитанные константы поверхностной анизотропии as, bs, сs, ds, fs [эрг/см2] (Т = 0К) сведены в таблицу.

as

bs

cs

ds

fs

0,030

0

0,006

0

0,039

0,011

0

-0,017

0

0,031

-0,002

-0,014

-0,020

-0,014

-0,011

-0,012

0

-0,020

0

0,044

В п. 3.2 определена энергия приповерхностного слоя в отсутствие внешнего магнитного поля. В силу своего определения энергия (1) не включает магнитную кристаллографическую анизотропию, характерную для объема кристалла FeBO3. Учет этой анизотропии должен привести к существованию приповерхностного переходного слоя типа доменной границы, в котором магнитные моменты плавно разворачиваются от равновесной ориентации на поверхности к равновесной ориентации в объеме кристалла. В отсутствие магнитного поля и базисной анизотропии в глубине кристалла переходный слой может быть связан с изменением в пространстве только полярного угла. Азимутальный угол в приповерхностной области будет постоянным. Поверхностная плотность энергии переходного слоя в этом случае может быть представлена так:

, (2)

где S – расстояние от поверхности вглубь кристалла; А = 0,710–6 эрг/см – обменный параметр; а = 4,85106 эрг/см3 – эффективная константа одноосной кристаллографической анизотропии (Т = 0К); 0 – полярный угол АФ вектора на поверхности.

Характерная энергия переходного слоя в рассматриваемом случае намного превосходит константы поверхностной анизотропии: 1,8 эрг/см3 >> as, bs, сs, ds, fs. Поскольку выход магнитных моментов приповерхностных ионов Fe3 из базисной плоскости ведет к возрастанию «большой» энергии и уменьшению «малой», неколлинеарность магнитных моментов в переходном слое является энергетически невыгодной: магнитные моменты оказываются практически в базисной плоскости: (S) = 0 = /2. При этом = 0 (см.(2)). Поверхностная анизотропия и обменное взаимодействие закрепляют спины в приповерхностном слое вдоль некоторого направления в базисной плоскости, задаваемого ориентацией поверхностных спинов 0. Угол 0 определяется из уравнения. Для грани мы получили. Это направление задает ориентацию ТО, которая, как и в эксперименте, оказывается параллельной оси 2х.

В п. 3.3 рассчитана энергия переходного слоя в магнитном поле. В отсутствие внешнего магнитного поля приповерхностный магнитный слой является однородным. Неоднородный по углу слой возникает в магнитном поле. Связанная с ним избыточная энергия сводится к выражению

, (3)

где М – спонтанная намагниченность кристалла; Ht – проекция внешнего магнитного поля на базисную плоскость; ; – угол между направлением поля Ht и осью 2х.

В пренебрежении выходом магнитных моментов из базисной плоскости ( = /2) уравнение для определения равновесного угла поверхностных спинов 0 с учетом (1) и (3) имеет вид

. (4)

Уравнение (4) определяет, по существу, кривые намагничивания поверхности для всех рассмотренных типов граней кристалла (п. 3.4). Для грани, на которой поверхностная анизотропия велика, при Т = 0К мы получили (п.3.1): as = 0,030 эрг/см2, bs = 0. В пределе Нt Hk при намагничивании вдоль ТО ( = 0) должно быть:. В этом случае уравнение (4) дает

. (5)

Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 7 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»