WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 |
Физика твердого тела, 1998, том 40, № 9 Резонансное торможение доменной границы в ортоферритах на винтеровских магнонах © М.В. Четкин, А.П. Кузьменко, А.В. Каминский, В.Н. Филатов Хабаровский государственный технический университет, 680035 Хабаровск, Россия (Поступила в Редакцию 20 января 1998 г.) Представлены результаты исследований сверхзвуковой динамики доменных границ в пластинчатых образцах YFeO3 с толщинами 10, 35, 40, 120 и 125 µm, синтезированных разными методами, и в образце EuFeO3 толщиной 60 µm при температуре жидкого азота. Установлены закономерности в возникновении на полевых зависимостях скорости движения доменных границ от амплитуды импульсного магнитного поля нелинейных участков в виде интервалов с постоянными скоростями. Получено качественное согласие экспериментальных данных и расчетных значений скоростей и величин интервалов их постоянства в предположении действия механизма резонансного торможения доменных границ при сверхзвуковых скоростях на параметрически возбуждаемых винтеровских (пристеночных) магнонах.

Исследования динамики доменных границ (ДГ) в ор- Однако все указанные механизмы не обеспечивали тоферритах [1,2] позволили установить скорость насы- последовательного и полного объяснения всей совощения C = 20 · 103 m/s, которая оказалась большей, чем купности экспериментально наблюдаемых особенностей скорости поперечного и продольного звуков, получила на полевых зависимостях скорости ДГ от магнитного теоретическую интерпретацию в ряде работ и равна поля. В настоящей работе предпринимается попытка минимальной фазовой скорости спиновых волн на линей- провести сравнение экспериментальных и теоретиченом участке их закона дисперсии. Высокие поля опро- ских результатов, объяснить образование дополнителькидывания магнитных подрешеток и этих материалах ных особенностей (помимо особенностей на скоростях ( 80 kOe), сверхзвуковые скорости движения ДГ, су- Vt, Vl и C) в рамках модели резонансного торможения щественно превышающие известный уокеровский предел ДГ на винтеровских магнонах, возбуждаемых движущейдля ферромагнитных материалов, позволяют рассматри- ся ДГ [3–5]. Полученные экспериментальные данные вать смещение ДГ в качестве основного механизма пере- хорошо согласуются с теоретическими выводами, что магничивания. Полевая зависимость скорости ДГ V(H) свидетельствует об адекватности предложенной в [4,5] в ортоферритах имеет ярко выраженный нелинейный модели. Проведенные расчеты значений скоростей Vn и характер. Помимо скорости насыщения на зависимости Hn, основные особенности поведения неодномерной V(H) были обнаружены интервалы магнитных полей с ДГ на сверхзвуковых скоростях качественно совпадают с постоянной скоростью вблизи скоростей поперечного результатами эксперимента в пластинках ортоферритов (Vt) — Ht — и продольного (Vl) — Hl —звуков, разных толщин и ориентаций, выращенных различными равных соответственно 4.2 и 7.2 · 103 m/s. В теоретичеметодами.

ских исследованиях было показано, что эти особенности имеют магнитоупругую природу.

1. Методика и образцы Совершенствование экспериментальной техники исдля исследований следований в последнее время обеспечило существенное увеличение точности проводимых измерений скорости.

Нелинейная сверхзвуковая динамика ДГ в ортоферЭто обеспечивалось выгодным сочетанием магнитных и ритах предъявляет довольно жесткие требования к точмагнитооптических свойств ортоферритов и позволило ности выбираемого метода измерения скорости. Значирассматривать эти материалы как весьма удобный объект для исследований процессов перемагничивания. Доста- тельный прогресс в этом смысле представляет переход к импульсным методам и высокоскоростной микроточно высокий контраст доменной структуры позволяет фотографии. Создание стробоскопической установки с исследовать динамику ДГ без применения усилителей яркости. В результате кроме уже отмеченных особен- импульсами света порядка 6 ns существенно повысило ностей на полевой зависимости V (H) удалось экспе- точность исследований [1,2]. Это впервые позволило установить факт неодномерного и нестационарного периментально обнаружить целый ряд дополнительных рехода к сверхзвуковому движению. Последнее обстояособенностей (Hn) при скоростях ДГ в интервале от тельство потребовало еще более значительного уменьскорости Vt до C. Образование указанных особенностей связывалось с торможением ДГ на оптических фоно- шения длительности импульсов света (менее чем до нах, на возбуждаемых ДГ пластинчатых волнах Лэмба. 1ns). В работе [6] был применен метод двухразовой Основные результаты исследований сверхзвуковой нели- подсветки. Пространственное разделение пучка света от нейной и неодномерной динамики ДГ в ортоферритах лазера на два луча было применено в этом методе были обобщены в обзоре [1] и монографии [2]. впервые. Задержка между лучами с разными поляризаРезонансное торможение доменной границы в ортоферритах на винтеровских магнонах циями осуществлялась системой зеркал с изменяемым равной 570 Oe, в то время как ее величина для образца расстоянием и могла варьироваться от 1 до 15 ns. Син- с толщиной 120 µm составила только 70 Oe. Аналохронизация импульсов света с импульсами магнитного гичный ход имеет зависимость V (H) для образца с поля не влияла на точность измерений скорости. При толщиной d = 35 µm. В этом случае число особенностей этом удавалось получать высококонтрастные двойные Hn сократилось до семи, и они имеют место при динамические фотографии доменных структур в реаль- Vn = (10.4, 12, 14.5, 16.2, 17.0, 18.0 и 19.0) · 103 m/s в полях до 5 kOe. Вследствие значительного возрастания ном масштабе времени. Расстояние, проходимое ДГ за ширин особенностей Hn предельная скорость ДГ C время оптической задержки, измерялось по негативам достигается только в полях выше 5 kOe, которые не на микроскопе УИМ-23 с точнвостью до 0.5 µm. Все приведены на рис. 1.

это обеспечило минимальную погрешность проводимых измерений скорости ДГ в ортоферритах, которая оказа- Во всех экспериментах с пластинками ортоферрита иттрия малых толщин d = 10, 35 и 40 µm, как отмелась менее 2%, существенно зависела только от скорости чалось ранее [1,2], наблюдается тенденция к увеличедвижения и приводила только к размазке ДГ за время нию ширины магнитоупругой аномалии при скорости светового импульса.

поперечного звука Ht. Ширина Ht составила 370, Образцами для исследований являлись пластинки 270 и 90 Oe соответственно для образцов с толщиной YFeO3 с толщинами 10, 35, 90, 120 µm и пластинка d = 10, 35 и 120 µm, на что впервые указывалось в EuFeO3 толщиной 60 µm, вырезанные перпендикулярно работе [6]. Тенденция к значительному возрастанию оптической оси, в которых изучалась динамика ДГ неширины Hn по мере уменьшения толщины и подвижноелевского типа. Предварительно образцы подвергались сти ДГ, отмеченная для образцов с разными толщинами, химической полировке. Образец толщиной 90 µm специсохраняется, как это видно из графической зависимости альным образом помещался в аморфную массу канадскоV (H). Число скоростей Vn при этом оказывается также го бальзама между двумя тонкими пластинками. Диназависящим от толщины образца. Так, для образца с мика ДГ в пластинке образца EuFeO3 исследовалась при толщиной 10 µm n = 2, для d = 35 µm n = 7, а T = 4.2 и 77 K в оптическом гелиевом криостате. Все эти для d = 120 µm n = 11. Зависимости Ht и Hl образцы были синтезированы методом бестигельной зонот подвижности ДГ согласуются с правилом Максвелла, ной плавки с оптическим нагревом. Исследовалось также обоснование применимости которого было проведено в движение ДГ в пластинке образца толщиной 125 µm, работе Гомонова с соавторами [7].

выращенного методом гидротермального синтеза. Почти Приведенные на рис. 1 полевые зависимости V(H) для все исследования динамики ДГ были выполнены по образцов YFeO3 с разными толщинами позволяют устаметоду двухразовой подсветки в реальном масштабе новить следующие характерные закономерности образовремени. В образце толщиной 10 µm измерения скорости вания Hn: 1) на зависимостях V(H) для ортоферрита ДГ проведены по стробоскопической методике.

YFeO3 на скоростях Vn < C, отличных от Vt и Vl, наблюдается образование дискретного ряда особенностей Hn;

2. Результаты исследований 2) количество наблюдаемых особенностей существенно и их анализ зависит от толщины образца и возрастает с увеличением толщины исследуемой пластинки; 3) по мере приближеНа рис. 1 и 2 представлены полученные эксперименния скорости ДГ к предельной скорости C происходит тально зависимости скорости движения ДГ от амплитуды существенное уменьшение интервала между отдельными импульсного магнитного поля V(H) во всех исследованзначениями Vm: разность (Vn+1 - Vn) стремится к нулю;

ных образцах. Рис. 1 иллюстрирует зависимости V (H) 4) ширина интервалов Hn возрастает с увеличением в пластинках разных толщин (10, 35 и 120 µm), полузначения Vn и уменьшением толщины пластинки.

ченные при комнатной температуре. Все исследования На рис. 2 представлены полевые зависимости V (H), проводились в полях до 2 kOe, а образец толщиной полученные в образце EuFeO3 и образце YFeO3, выра35 µm исследовался в полях до 5 kOe.

щенном методом гидротермального синтеза. В образце На полевой зависимости V(H) для образца YFeO3 толщиной d = 120 µm исследовалась динамика натолщиной 120 µm с ДГ неелевского типа присутствует клонной границы блоховского типа, плоскость которой последовательность интервалов постоянства скоростей в статике перпендикулярна оси [010]. Подвижность (Hn) при скоростях Vn = (10.6, 12, 13.8, 14.5, 15.5, границы в этом образце почти в 2 раза меньше, чем на 16.2, 17, 17.8, 18.4, 19.2, 19.8) · 103 m/s. Общее число зависимостях, представленных на рис. 1. Особенность наблюдаемых особенностей составило одиннадцать. При на скорости продольного звука Hl составила 220 Oe, этом укажем, что Hn при n = 6 (H0) имеют тогда как для образца, выращенного методом бестиширину 75 Oe, тогда как H0 = 260 Oe. С ростом гельной зонной плавки (рис. 1), она имела ширину n интервал Hn увеличивается, а разность (Vn+1 - Vn) 90 Oe. Сравнение экспериментальных значений Ht и уменьшается. На зависимости V (H) для образца с Hl на зависимостях V(H), представленных на рис. d = 10 µm наблюдаются особенности только при и 2, согласуется с выводами авторов работ [4,7,8] о Vn = 16.2 и 19.2 · 103 m/s. Ширина особенности H существовании зависимости между величиной подвижпри V = 16.2 · 103 m/s для этого образца оказалась ности ДГ и ширинами магнитоупругих особенностей на 6 Физика твердого тела, 1998, том 40, № 1658 М.В. Четкин, А.П. Кузьменко, А.В. Каминский, В.Н. Филатов Рис. 1. Полевая зависимость скорости ДГ в пластинках ортоферрита иттрия разной толщины. d (µm): 1 — 10, 2 — 35, 3 — 120.

Рис. 2. Полевая зависимость скорости ДГ в образцах ортоферритов иттрия (1, 2) и европия (3). 1 —d = 120 µm ДГ [010], 2 — d = 125 µm, выращен гидротермальным методом, 3 —EuFeO3 толщиной 60 µmпри T =77 K.

полевых зависимостях. В то же время анализ величины типов оказались одинаковыми. Следует также отметить интервала постоянства скорости ДГ Ht, выполненный что, как следует из работы [9], для всех типов ДГ их в [7], проведен без учета существенного влияния толщи- плоскость остается на этих скоростях перпендикулярной ны исследуемых пластинок. плоскости образцов.

Кроме магнитоупругих аномалий на этой зависимости Исследовалась зависимость V(H) для пластинки V(H) обнаружены особенности при скоростях Vn. Здесь YFeO3 толщиной 90 µm, помещенной в канадский бальтакже имеют место отмеченные выше закономерности в зам. В этих условиях наблюдалось возрастание ширины распределении Hn. Однако общее число Hn немного магнитоупругих особенностей Ht и Hl. Переход к сократилось. ДГ на сверхзвуковых скоростях перестает сверхзвуковому движению носил скачкообразный, сильбыть плоской. Движение ее становится существенно но нестационарный характер и сопровождался интеннеодномерным [1,2,6]. В полях выше 1.9 kOe для перво- сивным искривлением ДГ. Подвижность ДГ составиначально наклонной ДГ удалось достигнуть предельной ла 3000 cm/(s · Oe), тогда как в свободном состоянии скорости C, которая оказалась также равной 20 · 103 m/s. подвижность ДГ в этом образце была 4500 cm/(s · Oe).

Таким образом, предельные скорости движения ДГ двух Наблюдаемый в этом эксперименте резкий переход к Физика твердого тела, 1998, том 40, № Резонансное торможение доменной границы в ортоферритах на винтеровских магнонах Значения экспериментальных и расчетных скоростей Vn, на которых наблюдается торможение ДГ на пристеночных магнонах Толщина образца размер Номер и величина скоростей Vn > Vl, 103 m/s неоднородностей, µm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10 (эксп.) 16.2 19.30/10 (расч.) 16.6 19.0 19.6 19.120 (эксп.) 10.6 12.0 13.8 14.5 15.5 16.2 17.0 17.8 18.4 19.2 19.30/120 (расч.) 8.9 10.6 12.0 13.2 14.1 15.0 15.6 16.2 16.6 17.0 17.сверхзвуковому движению ДГ может быть качественно неодномерность при этом сохраняется. Неодномерность объяснен неустойчивостью ее движения из-за нарушения движения ДГ, как это видно из фотографий двойных граничных условий в плоскости, перпендикулярной плос- динамических доменных структур, приведенных в [1,2,9], кости доменной стенки с неелевской конфигурацией, на остается ”самоподобной” в процессе движения по образчто указывалось в [10]. цу в однородных магнитных полях.

На рис. 2 представлена также зависимость V(H) для Проведенное в [4] теоретическое рассмотрение осообразца с толщиной 125 µm, выращенного методом ги- бенностей на зависимости V (H) в виде интервалов дротермального синтеза. Подвижность ДГ в этом образ- постоянства скоростей было основано на возможности це оказалась равной 4500 cm/(s · Oe). На эксперимен- резонансного торможения ДГ на винтеровских (пристетальной зависимости V(H) также наблюдалось образо- ночных) магнонах (ПМ) [3]. Изгибные колебания в дование магнитоупругих аномалий Ht и Hl. При даль- менной стенке, отвечающие ПМ, имеют собственные чанейшем увеличении продвигающего поля наблюдался стоты, определяемые толщиной исследуемой пластинки.

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.