WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 |
Физика твердого тела, 1998, том 40, № 2 Об импульсном перемагничивании монокристаллов бората железа в присутствии поперечного магнитного поля © О.С. Колотов, А.П. Красножон, В.А. Погожев Московский государственный университет им. М.В.Ломоносова, 119899 Москва, Россия (Поступила в Редакцию 24 июля 1997 г.) Впервые исследуется процесс 180 импульсного перемагничивания бората железа в присутствии поперечного магнитного поля. Изучение зависимости интенсивности магнитоупругих колебаний от амплитуды перемагничивающего поля и длительности основной стадии переходного процесса, а также анализ годографов вектора намагниченности показали, что основной причиной излома кривой импульсного перемагничивания является уменьшение потерь энергии на возбуждение магнитоупругих колебаний, обусловленное отставанием упругой подсистемы кристалла от магнитной при временах перемагничивания, меньших 13–16 ns.

Изучение переходных процессов в монокристаллах переходных процессов, поскольку открывалась бы добората железа FeBO3 представляет особый интерес, полнительная возможность для прямой проверки припоскольку в этом магнетике в наиболее заметной и менимости уравнений движения намагниченности для доступной для исследования форме проявляется взаи- описания импульсного перемагничивания. До сих пор модействие магнитной и упругой подсистем кристал- подобные проверки проводились лишь для Fe–Ni-пленок ла [1–3]. К настоящему времени установлено [2–4], (например, в [8]), которые, однако, обладают поликричто магнитоупругое взаимодействие оказывает сильное сталлической структурой, и поэтому в них невозможно влияние на форму основной импульсной интегральной проведение достаточно точных исследований. Нас же характеристики — кривой импульсного перемагничива- здесь интересует возможность получения однозначного ния, представляющей зависимость обратной длительно- представления о влиянии магнитоупругих колебаний на -1 сти переходного процесса от амплитуды перемаг- форму кривой импульсного перемагничивания.

ничивающего поля Hs. Обнаружено, что эффект ”замораживания” кристаллической решетки, до этого наблю1. Методика эксперимента давшийся в опытах по ферро- и антиферромагнитному резонансам на частотах 103-104 MHz [5,6], реально Изучался набор из шести монокристаллов FeBOначинает проявляться при временах перемагничивания толщиной от 24 до 110 µm. Образцы имели форму 13-16 ns. Однако детально исследован всего лишь неправильных многоугольников с поперечными размеодин переходной процесс — процесс 180 импульснорами 3–8 mm. В отсутствие внешних полей суммарный го перемагничивания (при нулевом поперечном поле).

магнитный момент монокристаллов близок к нулю. Для Для получения более глубоких знаний об особенностях технического насыщения в любом направлении в плоскомагнитного взаимодействия и его влияния на протекасти образца (перпендикулярной оси c) достаточно постоние переходных процессов желательно расширить круг исследуемых процессов. Так, обращение к режиму 90 янного магнитного поля, минимальная напряженность которого Hsat для разных образцов лежит в пределах импульсного намагничивания позволило сделать вывод о -1.4–2.5 Oe. Полученные результаты иллюстрируются на причине излома кривой (Hs) [7]. Анализ годографа примере образца со следующими параметрами: толщина вектора намагниченности показал, что во всем исслесоставляет 45 µm, поле насыщения Hsat = 1.4Oe, период дованном диапазоне полей Hs намагничивание монокримагнитоупругих колебаний — 22 ns.

сталлов FeBO3 происходит квазиоднородным вращением вектора намагниченности, и таким образом однозначно Исследования выполнены на индукционной установ-установлено, что форма кривой (Hs) полностью опре- ке, подобной используемым при изучении импульсных деляется характером потерь энергии на возбуждение свойств Fe–Ni-пленок [10]. Образец помещался в пеударных магнитоупругих колебаний. ремагничивающее устройство в виде короткозамкнутого отрезка полосковой линии. Амплитуда перемагничиваВ данной работе впервые исследуется режим ющих импульсов достигала 12 Oe, а длительность их импульсного перемагничивания монокристаллов FeBOв присутствии поперечного магнитного поля H. Опи- фронта f не превышала 1 ns [14].

раясь на опыт изучения Fe–Ni-пленок [8,9], можно было Для построения годографа вектора намагниченности ожидать, что при достаточной величине поля H пе- M анализировались его составляющие Mx и My, соответремагничивание бората железа будет происходить ква- ственно коллинеарные и перпендикулярные импульснозиоднородным вращением намагниченности. Само по му полю Hs. Регистрация их изменения осуществлялась себе подтверждение справедливости этого предположе- с помощью продольного и поперечного съемных витния имело бы большое значение для развития физики ков [8–10]. Сигнал, наводимый в одном из них, поступал 9 306 О.С. Колотов, А.П. Красножон, В.А. Погожев на стробоскопический преобразователь, а затем обраба- возрастания напряженности поля Hs на основную стадию тывался устройством автоматического вычитания помех длительностью e приходится от 85 до 96% полного и через низкочастотный RC-фильтр поступал на само- изменения намагниченности, мы под величиной e будем писец. После графического интегрирования записанных понимать время перемагничивания, а кривую e-1(Hs) сигналов находились относительные мгновенные значе- будем называть кривой импульсного перемагничивания.

ния составляющих mx = Mx(t)/Ms и my = My(t)/Ms, где Ms — намагниченность насыщения.

2. Результаты и их обсуждение Исходное состояние насыщения образца задавалось с помощью постоянного установочного магнитного поля Прежде всего установлено, что подобно ранее изученH0 (1.25-1.5)Hsat и поперечного магнитного поля ным переходным процессам [2–4,7] на кривой импульсноH 0.4-0.6Oe. Поле H0 было направлено антипаралго перемагничивания для обсуждаемого здесь процесса лельно импульсному полю Hp, вызывающему исследуетак же четко выделяются два участка. На рис. 1 в качемый процесс, а поле H — перпендикулярно ему. Далее стве примера приведена кривая импульсного перемагнипод амплитудой перемагничивающего поля подразумевачивания, полученная в полях H0 = 2Oe и H = 0.5Oe.

ется величина Hs = Hp - H0. Поскольку анизотропия в Виден излом кривой в поле Hs = Hbr = 3.7Oe, сопроплоскости образца крайне незначительна [6,11], можно вождаемый резким возрастанием скорости перемагничиполагать, что в исходном состоянии (t 0) вания. Далее было установлено, что при напряженности H0 H поперечного поля, большей 0.4–0.6 Oe (в зависимости от m0x =, m0y =, (1a) образца), перемагничивание монокристалла бората же2 2 2 H0 + H H0 + H леза во всем исследованном интервале полей Hs действительно осуществляется квазиоднородным вращением наа в конечном состоянии (t ) магниченности. Для подтверждения сказанного на рис. Hs H и 3 приведены годографы, полученные в полях, соответmlx =, mly =. (1b) ственно меньшем (Hs = 2.7Oe) и большем (Hs =7Oe) 2 2 2 Hs + H Hs + H поля излома Hbr. Для каждой экспериментальной точки, показывающей положение конца нормированного В установке использовались вспомогательные импульвектора намагниченности m = M/Ms, указан момент сы магнитного поля длительностью 100 µs, которые времени относительно начала импульса поля Hp, для подавались за 60 µs до начала изучаемого процесса и которого она получена. Отмечены моменты времени ti следовали с частотой, вдвое меньшей частоты импульи tf, соответствующие условному началу и концу основсов Hp [10]. Их назначение — насытить исследуемый ной стадии перемагничивания. Показаны начальные mобразец (в направлении поля Hs) до прихода каждого второго импульса Hp и таким образом обеспечить условия для выделения сигнала помехи. Чтобы точность этой операции не зависела от поперечного поля, последнее выбиралось импульсным, причем импульсы этого поля (длительностью 100 µs) поступали на исследуемый образец с частотой, вдвое меньшей частоты следования импульсов поля Hp, но в тот период, когда отсутствовали насыщающие импульсы.

Как и в ранее изученных переходных процессах, нас интересовала корреляция между длительностью основной стадии и интенсивностью магнитоупругих колебаний. Длительность основной стадии e полагалась равной интервалу времени между моментами ti и tf, для которых напряжение продольного сигнала равно 0.1 его амплитуды Am. Вслед за основной стадией наблюдаются затухающие колебания сигнала, которые, как показано ранее [1–4], отражают ударные магнитоупругие колебания. За меру интенсивности последних принималась амплитуда A1 колебаний напряжения продольного сигнала (измеренная в области их первого периода непосредственно после окончания основной стадии). Поскольку в большинстве случаев A1 < 0.1Am, используемое Рис. 1. Зависимости от напряженности перемагничивающего здесь определение длительности совпадает с наиболее поля Hs (при H = 0.5Oe) обратной длительности переходраспространенным в литературе [10,12] определением ного процесса e-1 (кривая импульса перемагничивания) (1) и амплитуды колебаний сигнала A1 (2).

времени перемагничивания. Учитывая также, что по мере Физика твердого тела, 1998, том 40, № Об импульсном перемагничивании монокристаллов бората железа... Рис. 2. Годограф вектора намагниченности, полученный при Рис. 3. Годограф вектора намагниченности, полученный при Hs = 2.7Oe и H = 0.5Oe. Hs = 7Oe и H = 0.5Oe.

и предельные ml положения вектора намагниченности, резонансных свойств кристалла. Слабо зависит она и от определяемые соотношениями (1a) и (1b). характера переходного процесса. В [2] было высказано предположение, что при временах перемагничивания Наиболее существенно, что экспериментальные точки на рис. 2 и 3 в пределах основной стадии перемагничи- s 13-16 ns имеет место заметное отставание упругой подсистемы кристалла от магнитной. Это предпования практически укладываются на дугу окружности с радиусом, равным единице. Отсюда следует, что как в по- ложение подтвердилось затем опытами, в которых при неизменной амплитуде перемагничивающего импульса лях Hs < Hbr, так и в полях Hs >Hbr перемагничивание монокристаллов бората железа осуществляется квазиод- изменялась длительность его фронта и таким образом варьировалась длительность основной стадии [3].

нородным вращением намагниченности. Таким образом, излом кривой импульсного перемагничивания не связан Подобные исследования были выполнены и для расс каким-либо принципиальным изменением механизма сматриваемого здесь режима. На рис. 4 приведена зависиперемагничивания. В свою очередь это означает, что и мость интенсивности магнитоупругих колебаний, полудля рассматриваемого здесь режима можно однозначно ченная при H0 = 2Oe, H = 0.5Oe и Hs = 9Oe. Интеисследовать вопрос о влиянии интенсивности магнито- рес представляет левая часть этой зависимости. Первая точка на ней соответствует f 1ns и e 3.5ns. Видупругих колебаний на излом кривой e-1(Hs).

но, что при возрастании длительности основной стадии Результаты подобных исследований представлены на до 12–14 ns, вызванном увеличением длительности фронрис. 1, где наряду с кривой e-1(Hs) показана зависита f импульса до 14–16 ns, интенсивность колебаний мость A1(Hs). Видно, что подобно ранее исследованным возрастает до 3 раз, несмотря на то что с увеличением f случаям 180 перемагничивания (при H = 0) и 90 наперемагничивание происходит в основном на фронте иммагничивания интенсивность магнитоупругих колебаний пульса, что, естественно, сопровождается существенным растет с увеличением поля Hs, а затем, достигнув максиуменьшением энергии, получаемой магнитной подсистемума, начинает довольно резко уменьшаться. Максимум мой кристалла от внешнего поля. В итоге при больших кривой A1(Hs) совпадает с изломом кривой импульсного f (и e) действие этого фактора приводит к уменьшению перемагничивания. Из совокупности полученных резульинтенсивности магнитоупругих колебаний.

татов однозначно следует, что излом кривой импульсЛевая же часть обсуждаемой кривой наглядно илного перемагничивания монокристаллов бората железа действительно обусловлен не сменой механизма пере- люстрирует действие эффекта ”размораживания” кристаллической решетки по мере уменьшения скорости магничивания, а уменьшением доли энергии спиновой перемагничивания на основной стадии изучаемого переподсистемы кристалла, затрачиваемой на возбуждение ходного процесса. В свою очередь этот результат убедимагнитоупругих колебаний.

В таблице указаны времена 90 намагничивания m, 180 перемагничивания при H = 0 s, 180 переВременные параметры образцов разной толщины магничивания при H = 0 s и период магнитоупру гих колебаний T, измеренные в точках излома кри- D, µm m, ns s, ns s, ns T, ns вых импульсного намагничивания и перемагничивания 24 13 ± 1 13 ± 1 13 ± 1 13 ± в образцах разной толщины D. Из таблицы следует, 45 15 ± 1 15 ± 1 14 ± 1 22 ± что длительность основной стадии переходного про48 14 ± 1 15 ± 1 16 ± 1 23 ± цесса, при которой начинается заметное уменьшение 80 15 ± 1 15 ± 1 16 ± 1 40 ± интенсивности магнитоупругих колебаний, практически 90 15 ± 1 15 ± 1 15 ± 1 48 ± 110 14 ± 1 16 ± 1 16 ± 1 56 ± не зависит от частоты магнитоупругих колебаний, т. е. от 9 Физика твердого тела, 1998, том 40, № 308 О.С. Колотов, А.П. Красножон, В.А. Погожев Рис. 4. Зависимость амплитуды колебаний сигнала A1 от Рис. 5. Зависимость обратного времени перемагничивания от длительности основной стадии (H0 = 2Oe, Hs = 9Oe и напряженности поперечного поля. Hs (Oe): 1 —2.5, 2 —5.8.

H = 0.5Oe). H0 =2Oe.

тельно показывает, что уменьшение интенсивности маг- стороннего вращения, не прерываемый другими более нитоупругих колебаний при временах перемагничивания, медленными процессами, то в Fe–Ni-пленках, у которых меньших 13–16 ns, обусловлено отставанием упругой намагниченность на два порядка выше, велико влиподсистемы кристалла от магнитной. яние магнитостатического взаимодействия, и поэтому Очевидно, что исследование обсуждаемого здесь пе- начальное вращение быстро тормозится полями рассереходного процесса было бы неполным без изучения яния. Дальнейшее перемагничивание происходит путем зависимости скорости перемагничивания от напряженно- формирования и последующего разрушения полосовых сти поперечного поля. Оказалось, однако, что скорость блокированных доменов [18].

перемагничивания монокристаллов бората железа пракПри наличии поперечного поля и его увеличении в тически не зависит от напряженности поля H. Для обоих материалах происходит переход к квазиоднородподтверждения этого на рис. 5 приведены зависимости ному вращению намагниченности. В Fe–Ni-пленках при e-1(H) при двух значениях напряженности перемагнекоторых промежуточных значениях H происходят ничивающего поля Hs: 2.5 и 5.8 Oe. Видно, что при резкие изменения характера поведения намагниченноизменении напряженности поперечного поля от 0 до 1 Oe сти, связанные, например, с изменением поведения полоскорость перемагничивания возрастает не более чем совых доменов: при малых H наблюдается разрушение на 5%.

Pages:     || 2 |



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

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.