WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Физика твердого тела, 2002, том 44, вып. 11 Динамика доменных границ в пленках гранатов с малыми потерями в больших продвигающих полях © В.А. Боков, В.В. Волков, Н.Л. Петриченко Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук, 194021 Санкт-Петербург, Россия (Поступила в Редакцию 22 января 2002 г.) Исследована динамика доменных границ в пленке системы YBiFeGa с перпендикулярной магнитной анизотропией и с малыми потерями при ФМР. Измерения выполнены при радиальном расширении цилиндрических магнитных доменов в больших продвигающих импульсных полях и в присутствии постоянного магнитного поля, приложенного в плоскости пленки. Применялся метод высокоскоростной регистрации изображения. Установлен характер зависимости скорости стенки от продвигающего поля для участков стенки, ориентированных параллельно и перпендикулярно полю в плоскости пленки. Во всех случаях зависимость содержит область насыщения, скорость в этой области существенно возрастает с увеличением поля в плоскости. Полученные экспериментальные данные не согласуются с формулами теории. Предложено возможное объяснение этого расхождения. Обсуждается появление пространственнопериодических искажений стенки при движении.

Работа выполнена в рамках проекта № 00-02-16945 Российского фонда фундаментальных исследований.

Динамика доменных границ в пленках ферритов- перед двигающейся стенкой [4–6,10]. Этим явлениям гранатов с перпендикулярной магнитной анизотропией иногда предшествует возникновение пространственноизучалась в большом числе работ, но полученные в них периодических искажений формы стенки [1,7,10]. Отрезультаты относятся в основном к области небольших носительно природы данных эффектов высказывались продвигающих полей Hg, не превышающих величину разные соображения [1,7,11–14], но в целом вопрос намагниченности насыщения 4M. Исследованиям в бо- отстается невыясненным. В связи с имеющимися раслее сильных полях (Hg > 4M) посвящено немного хождениями результатов разных работ и весьма ограработ, полученные в них данные противоречивы. Так, ниченным объемом экспериментальных данных предсогласно [1], в этой области меняется характер движения ставлялось целесообразным исследовать динамическое поведение доменной границы в больших продвигающих доменной стенки, режим насыщения скорости сменяется полях в пленке с малыми потерями. Считается, что режимом, в котором скорость стенки V существенно в таких пленках эффекты, специфические для этой возрастает с полем Hg. В [2,3] эффект насыщения области полей, должны быть выражены в наибольшей скорости не наблюдался, тогда как в [4–6] он имел место. В нескольких работах изучалось влияние посто- степени.

янного поля Hp, приложенного в плоскости пленки, Измерения были выполнены на пленке системы на движение границы в больших продвигающих полях.

YBiFeGa с ориентацией типа (111) со следующими Согласно [7], когда поле Hp параллельно плоскости характеристиками: толщина h = 4.6 µm, 4M = 156 G, стенки и невелико ( 4M), на зависимости V (Hg) поле одноосной анизотропии 6200 Oe, параметр ширины имеется участок с положительной дифференциальной стенки Блоха = 2 · 10-6 cm, эффективное значение подвижностью, за которым при увеличении Hg следует гиромагнитного отношения = 1.67 · 107 Oe-1 · s-1, паучасток с отрицательной дифференциальной подвиж- раметр диссипации Гильберта = 0.002, поле статиностью. С ростом Hp знак подвижности на втором ческого коллапса цилиндрических магнитных доменов участке меняется на положительный. В то же вре- (ЦМД) составляло 34 Oe. Применялась высокоскоростмя, согласно [5,6], область насыщения, присутствующая ная регистрация изображения; источником однократной в малых полях Hp, с ростом поля в плоскости исчезает импульсной засветки с длительностью 5 ns служил и скорость стенки просто монотонно возрастает с увели- лазер на растворе красителя родамин 6ж, накачиваемый чением продвигающего поля. Что касается зависимости импульсным азотным лазером. Полученное изображение V (Hp) в больших полях Hg, то здесь результаты также запоминалось с помощью устройства цифровой видеоразличаются. Так, полученные в [7] зависимости согла- памяти и выводилось на экран монитора для обработсуются с формулой (12) из теоретической работы [8]. ки. Пространственное разрешение составляло 0.4 µm.

С другой стороны, данные [5,6] не согласуются ни Для исследования использовался метод расширения с этой формулой, ни с формулой из простой моде- ЦМД, стабилизированного постоянным полем смещели [9]. При движении доменной стенки часто наблюда- ния Hb; к домену прикладывались импульсы однородноется так называемый эффект „уширения“: образование го поля H, направленного противоположно Hb. Смещеширокой диффузной границы, генерация микродоменов ние границы вызывалось эффективным продвигающим Динамика доменных границ в пленках гранатов с малыми потерями... полем Hg = H - Hb + He, где последнее слагаемое учитывает зависимость от радиуса домена эффективного поля, обусловленного кривизной стенки, а также эффективного размагничивающего поля, нормального к плоскости пленки. Вклад этого слагаемого в величину Hg определялся с помощью известных формул теории стабильности ЦМД (см., например, [15]). При измерениях минимальное значение продвигающего поля составляло 60 Oe, в меньших полях Hg имели место неповторяющиеся искажения формы домена. В плоскости пленки было приложено постоянное магнитное поле Hp, величина которого варьировалась. При Hp < 145 Oe максимальное значение Hg было 970 Oe. В более сильных полях Hp границы рас- Рис. 1. Зависимость скорости доменной стенки от продвигающего поля при разных значениях поля в плоскости. Hp, Oe:

ширяющегося ЦМД сближались с соседними доменами, 1 — 0, 2 — 200, 3 — 360. a, b — стенка параллельна и во избежание взаимодействия между ними измерения и перпендикулярна полю Hp соответственно.

здесь проводились в меньших продвигающих полях.

Экспериментально определялась зависимость смещения участков стенки ЦМД, параллельного и перпендикулярного полю в плоскости, от времени при действии зависимости V (Hg) при Hg 220 Oe имеет место аниимпульса продвигающего поля. Для этого варьировазотропия скорости. Как указывалось выше, измерения лась (в интервале от 0.3 до 0.7 µs) задержка импульса проводились в продвигающих полях Hg 60 Oe, и полазерной засветки относительно момента приложения этому область линейного движения стенки и максимум импульса поля. Измерения проводились многократно скорости не наблюдаются, так как в пленках с малыми при каждой величине задержки. Минимальная задержка потерями даже в присутствии большого поля Hp максивсегда составляла 0.3 µs, чтобы исключить влияние намум имеет место в поле Hg < 5Oe [20]. Как считается, чальной фазы смещения стенки. По полученным данным после срыва стационарного движения структура стенки находилась скорость стенки и определялась зависимость содержит горизонтальную линию Блоха (ГЛБ) и испыскорости от продвигающего поля Hg при различных тывает периодические преобразования, скорость стенки значениях Hp.

при этом возрастает с полем Hg (см. рис. 1 в [21] и рис. На рис. 1 в качестве примера представлены харак- в [22]). Видимо, эта область возрастания и проявляется терные зависимости V (Hg), полученные в отсутствие на соответствующих кривых на рис. 1. Участки границы, поля в плоскости и при значениях Hp, равных ориентированные перпендикулярно и параллельно полю и 360 Oe. Видно, что при Hp = 0 имеет место эффект на- в плоскости, будут иметь разную структуру. Так, в персыщения скорости, ее величина составляет Vs = 4.5m/ s. вом случае стенка должна содержать неелевский учасЭта скорость хорошо согласуется с величиной 4.2 m / s, ток, размер которого увеличивается с Hp [23]. Видимо, вычисленной для исследуемой пленки по эмпирической ГЛБ в таких стенках будут иметь разные углы разворота формуле Vs = M (1 + 7.5) [16,17], что служит допол- и по-разному перемещаться, что и ведет к анизотропии нительным подтверждением согласующейся с этой фор- скорости стенки.

мулой теоретической модели [18,19], по которой режиму Полученные нами зависимости V (Hg) отличаются от насыщения отвечает состояние хаоса. В [18,19] рассмот- наблюдавшихся в [7]. В нашем случае отсутствуют рение проводилось применительно к небольшим полям участки с отрицательной дифференциальной подвижHg < 4M. Из наших данных следует, что состояние ностью, трансформирующиеся в участки с положительхаоса может иметь место и в больших продвигающих ной подвижностью. Причина расхождений неясна; исполях.

следовавшиеся пленки имели близкие параметры, за При Hp 110 Oe во всем исследованном интервале исключением поля одноосной анизотропии (в нашем значений Hg на экспериментальных графиках имеется образце оно было на 60% больше). Отличие от результолько область насыщения скорости. Когда Hp > 145 Oe татов [5] также трудно объяснить. Возможно, что в этой и перпендикулярно плоскости стенки, становится замет- работе измерения проводились в недостаточно больших ным участок зависимости V (Hg), предшествующий обла- полях Hg и область насыщения скорости просто не была достигнута.

сти насыщения скорости, на котором скорость границы возрастает с полем Hg (рис. 1). Когда поле Hp парал- Из данных, представленных на рис. 1, была определельно плоскости стенки, такой участок проявляется лена зависимость скорости насыщения стенки от поля при Hp > 250 Oe. В результате на начальном участке в плоскости для границ, по-разному, ориентированных 7 Физика твердого тела, 2002, том 44, вып. 2020 В.А. Боков, В.В. Волков, Н.Л. Петриченко появлялись при движении стенки в продвигающем поле Hg 300 Oe. С увеличением Hp продвигающее поле, в котором возникают искажения, уменьшается: при Hp = 360 Oe соответствующее значение Hg составляет 100 Oe. По крайней мере в полях Hp > 240 Oe искажения наблюдаются в продвигающих полях до области насыщения скорости. Ширина области пространственнопериодических искажений сравнительно небольшая. При Hp = 360 Oe через 0.7 µs после приложения поля Hg = 590 Oe эта ширина составляла 3 µm; в этот момент размер домена в направлении, коллинеарном полю в плоскости, составлял 115 µm. Пространственнопериодические искажения стенки могут быть еще одной причиной, вызывающей упомянутую выше анизотропию скорости стенки.

В [5] наблюдалось образование широкой диффузной Рис. 2. Зависимость скорости насыщения доменной стенки от границы в поле Hp, перпендикулярном ее плоскости;

поля в плоскости. a, b — стенка параллельна и перпендикулярв теории [13] этот результат находил объяснение в рамна полю Hp соответственно. 1 — зависимость согласно (1), ках представления о хаотическом характере движения 2 — зависимость согласно (2).

стенки в больших продвигающих полях. Мы не наблюдали такого уширения стенки, и, как показывают наши данные, появление пространственно-периодических исотносительно этого поля (рис. 2). Режим насыщения кажений не связано с переходом к режиму насыщения возникает, как известно, когда средняя скорость стенки скорости.

достигает некоторого критического значения и дальше Таким образом, для пленки феррита-граната с малыми не меняется. Видимо, зависимость Vs(Hp) отражает зави- потерями при ФМР для области больших продвигающих симость этой критической скорости от поля в плоскости.

полей установлен характер зависимости скорости от Последнее должно стабилизировать спиновую структуру продвигающего поля для доменных стенок, ориентиростенки. Тогда из рис. 2 следует, что начиная с некоторого ванных параллельно и перпендикулярно полю в плоскозначения Hp структура с неелевским участком, которой сти пленки. Показано, что во всех случаях имеется обобладает стенка, перпендикулярная полю в плоскости, ласть насыщения скорости, и найдена зависимость этой более стабильна. В ней состояние хаоса возникает по скорости от поля в плоскости. Полученные результаты достижении более высокой скорости. В теории [8] был в целом находят объяснение в рамках представлений, по сделан вывод, что эффект насыщения скорости обукоторым режиму насыщения скорости стенки отвечает словлен сменой механизмов релаксации с увеличением состояние хаоса. Когда поле в плоскости перпендискорости стенки, и получена следующая формула для кулярно стенке, на ней появляются пространственноскорости насыщения в присутствии поля в плоскости:

периодические искажения, и это явление не связано с насыщением скорости.

Vs = Hp. (1) В [9] на основании простой модели движения стенки Список литературы было получено другое выражение:

[1] V.G. Kleparski, I. Pinter, G.J. Zimmer. IEEE Trans. Magn. 17, Vs = Hp. (2) 6, 2775 (1981).

[2] Р.В. Телеснин, С.М. Зимачева, В.В. Рандошкин. ФТТ 19, 3, Зависимости (1) и (2) показаны на рис. 2. Очевидное от- 907 (1977).

сутствие согласия с экспериментальными данными свя- [3] В.В. Рандошкин. Тр. ИОФАН 35, 49 (1992).

[4] Л.П. Иванов, А.С. Логгинов, Г.А. Непокойчицкий. ЖЭТФ зано с тем, что режим насыщения скорости обусловлен 84, 3, 1006 (1983).

иным механизмом, чем рассматривавшиеся в указанных [5] K. Vural, F.B. Humphrey. J. Appl. Phys. 50, 5, 3583 (1979).

работах.

Во всем исследованном интервале значений полей Hg [6] T. Suzuki, L. Gal, S. Maekawa. Jap. J. Appl. Phys. 19, 4, (1980).

и Hp на стенке, параллельной полю в плоскости, от[7] В.В. Рандошкин, М.В. Логунов. ФТТ 36, 12, 3498 (1994).

сутствовали пространственно-периодические искажения, [8] Б.А. Иванов, Н.Е. Кулагин. ЖЭТФ 112, 3, 953 (1997).

наблюдавшиеся для такой ориентации границы в [7,10].

[9] F.H. de Leeuw. IEEE Trans. Magn. 9, 4, 609 (1973).

В то же время, как и в [7,10], подобные искажения [10] М.В. Логунов, В.В. Рандошкин. Тр. ИОФАН 35, появлялись на стенке, перпендикулярной полю в плос(1992).

кости. Когда это поле составляло 110 Oe, искажения [11] В.В. Рандошкин. ФТТ 37, 3, 652 (1995).

Физика твердого тела, 2002, том 44, вып. Динамика доменных границ в пленках гранатов с малыми потерями... [12] А.С. Логгинов, Г.А. Непокойчицкий, Т.Б. Розанова. ЖТФ 60, 7, 186 (1990).

[13] R.A. Kosinski. Phys. Rev. B50, 10, 6751 (1994).

[14] П.А. Поляков. Письма в ЖЭТФ 60, 5, 336 (1994).

[15] В.В. Рандошкин. ПТЭ 2, 155 (1995).

[16] В.В. Волков, В.А. Боков, В.И. Карпович. ФТТ 24, 8, (1982).

[17] V.A. Bokov, V.V. Volkov, N.L. Petrichenko. Phys. Met. Metallogr. 92 S1, 1 (2001).

[18] Е.Е. Котова, В.М. Четвериков. ФТТ 32, 4, 1269 (1990).

[19] A. Sukiennicki, R.A. Kosinski. J. Magn. Magn. Mater. 129, 213 (1994).

[20] В.А. Боков, В.В. Волков, Н.Л. Петриченко, М. Марышко.

ФТТ 39, 7, 1253 (1997).

[21] G.N. Patterson, R.C. Giles, F. B. Humphrey. IEEE Trans.

Magn. 27, 5498 (1991).

[22] В.А. Боков, В.В. Волков. ФТТ 39, 4, 660 (1997).

[23] R.A. Kosinski, J. Engemann. J. Magn. Magn. Mater. 50, (1985).




© 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.