WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||
3, происходит сложная перестройка внутренней ционарной является только конфигурация, приведенная структуры стенки. При этом стенка со структурой ти- на рис. 3, a, в то время как конфигурация 3, c при па 3, b превращается в стенку со структурой 3, c, которая данном направлении поля ( z ) таковой не является.

также представляет собой асимметричную неелевскую Она будет стационарной в поле H противоположного стенку, но с противоположной киральностью и проти- направления. Таким образом, в частности, оказывается, воположным углом наклона центральной линии стенки. что путем воздействия короткими импульсами поля Далее вблизи верхней поверхности стенки зарождается на ДС можно менять их внутреннюю структуру, что асимметричный вихрь с киральностью, противополож- может быть привлекательным в качестве новой возной киральности исходного (типа 2, b) асимметричного можности для целей магнитной записи информации.

вихря, и стенка превращается в асимметричную бло- В данном случае можно устойчиво получать до трех стаховскую с вихрем, смещенным к верхней поверхности ционарных магнитных состояний. Первое из них — это пленки (рис. 3, d). Наконец, после смещения этого вихря исходное состояние типа 2, b, которое получается после через центр пленки (рис. 3, e) к нижней поверхности приложения внешнего магнитного поля и завершения устанавливается стационарное состояние стенки (3, f), переходных процессов. Здесь внутристеночный вихрь структура которой отличается от структуры исходной смещен к нижней поверхности пленки, а закрученность стенки (типа 2, b) киральностью. Таким образом, в отли- намагниченности в нем (киральность) соответствует чие от предыдущего случая после выключения импульса вращению M против часовой стрелки. Если ширина поля происходит сложная релаксация структуры стенки импульса приложенного поля равна t1, то структура к новому стационарному состоянию, заключающаяся в стенки перестраивается в структуру типа представленцелой серии нелинейных динамических преобразований ной на рис. 2, d. Стенку с таким распределением M внутристеночного распределения намагниченности. называют асимметричной неелевской стенкой [2]. РасИсследования показывают, что природа столь сильно- познать перестройку асимметричной блоховской стенки го отличия релаксации структуры стенки после прило- в асимметричную неелевскую можно, например, по изменению скорости. Видно, что скорость асимметричной жения импульсов поля разной протяженности связана неелевской стенки больше, чем скорость асимметричной с механизмом движения доменной стенки, выясненным блоховской. В данном конкретном случае это различие еще в работах [15,9]. Согласно [15,9], это движение возникает лишь после того, как появляется результиру- оставляет всего 16%. Однако его можно повысить, если поле H = H1, в котором стенка движется стационарно ющая намагниченность Mx, нормальная к поверхности до воздействия импульса, сделать меньше поля H = Hстенки, или „на языке“ одномерных стенок Блоха, лишь после появления отклонения намагниченности (в сред- ее стационарного движения после воздействия импульса.

нем по толщине стенки) от плоскости стенки. В поле Согласно рис. 3, если длительность импульса соответH > Hc эти отклонения в силу нарушения баланса ствует t2, то после воздействия импульса стенка также вращающего момента [9,15,16] не являются стационар- перестраивается в асимметричную блоховскую стенку, ными и намагниченность M начинает прецессировать но с киральностью, противоположной киральности исвокруг оси легкого намагничивания. В связи с этим Mx ходной асимметричной блоховской стенки. Отличить две начинает осциллировать, с чем и связана динамическая такие стенки можно, прикладывая небольшое внешнее перестройка внутренней структуры стенки (подробности поле Hx (< Ha —поле анизотропии) вдоль направления см. в [9–13]). Согласно сказанному, ясно, что, если от- движения стенки. В полях Hx противоположных наЖурнал технической физики, 2004, том 74, вып. 106 Б.Н. Филиппов, Л.Г. Корзунин, Ф.А. Кассан-Оглы правлений вихри стенки смещаются к противоположным поверхностям. Заметим, что при заданной величине Hi и заданных величинах параметров пленки ширина импульса t1 должна подчиняться условиям tm t1 tM, а t2 — условиям tM t2 tm + T /2, где T — период динамической перестройки структуры стенки при H = 180 Oe (см. приведенные выше пояснения).

Наименьшие ширины импульсов tm (для t1) и tM (для t2) связаны с моментами выключения поля Hi при возникновении конфигураций 3, a и b соответственно.

Рис. 5. Пример стационарной стеночной конфигурации, возПри этом совершенно не имеет значения, в какой никающей в пленках с базовыми параметрами, затуханием момент времени подается импульс поля Hi. Рис. 2 = 0.001 и толщиной 0.1 µm.

и 3 соответствуют ширинам импульсов tm и tM.

Как показывает рис. 4, эти величины тем меньше, чем больше поле Ht. Кроме того, они сильно зависят от ложными киральностями) остаются прежними, однако магнитных параметров и толщины пленки.

третье существенно отличается и соответствует стенке Прежде всего заметим, что численные исследования с противоположной (рис. 5) по сравнению с исходбыли проведены для затуханий 0.1-0.001. Уменьной (рис. 2, a) асимметрией. В данном случае ни при шение не приводит ни к чему принципиально нокаких импульсных воздействиях не удается получить вому по сравнению с описанным выше. Однако в состояние, соответствующее асимметричной неелевской процессе установления стационарных состояний до и стенке (рис. 2, d). Аналогичные выводы можно сделать после воздействия импульсов при малых затуханиях, и для ситуации, в которой изменяется индукция насынапример 0.01 или 0.001, возникают весьма длительщения Bs = 4Ms. Причем при Bs 0.5-1.4T ситуаные осцилляции скорости, природа которых выяснена ция также соответствует данным рис. 2 и 3. Если же нами ранее [10]. Более катастрофические изменения Bs = 1.4 T, то вместо асимметричной неелевской стенки описанной выше ситуации возникают при изменении в качестве одного из состояний вновь возникает ДС толщины и индукции насыщения пленки. При этом, со структурой, представленной на рис. 5. Изменения если, например, толщина пленки изменяется на отрезке в появлении динамических стеночных состояний при 0.04-0.065 µm (для базовых параметров пленки), описравнительно больших индукциях и толщинах пленок санная выше ситуация качественно полностью сохранясвязаны с уменьшением полей рассеяния при переходе ется. В области толщин пленок b > 0.065 µmстеночные к пленкам с такими параметрами. Это показано нами состояния изменяются. При этом два из этих состояний в [11,12].

(асимметричные блоховские стенки с двумя противопоПроведенные исследования, а также данные, полученные ранее [11,12], показывают, что длительность или величина периода (если H > Hc) динамических преобразований структуры стенки в основном определяются временем достижения некоторых стеночных конфигураций, например конфигурации типа 3, b. Это наводит на мысль о том, что величиной периода динамических внутристеночных преобразований можно управлять, периодически прикладывая в определенные моменты времени импульсы магнитного поля сравнительно небольшой протяженности t < T. Более того, путем использования таких импульсов движение стенки, а следовательно, и динамические преобразования ее внутренней структуры можно получать в полях H, меньших критического поля.

Это дает дополнительные возможности регулирования скорости стенок, не изменяя параметров пленки.

В качестве примера на рис. 6 приведено почти периодическое поведение скорости стенки в пленке толщиной b = 0.1 µmс затуханием = 0.001. В этом случае, если H = 1Oe и Hi = 0, после завершения (на протяжении примерно 120 нс) переходного процесса устанавливается Рис. 4. Зависимость минимальных ширин импульса поля стационарное движение стенки с конфигурацией M, tm (+) и tM (•). Значки — численный эксперимент. Сплошпоказанной на 6, c, и со скоростью примерно 230 m/s ные кривые проведены для удобства восприятия. Пленки с теми же параметрами, что и на предыдущих рисунках. (сплошная верхняя кривая на рис. 6). Если же в дополЖурнал технической физики, 2004, том 74, вып. Влияние импульсного магнитного поля на нелинейную динамику вихреподобных доменных стенок... относительной ширины импульса =( t)i/( t)p, где ( t)i — время действия импульса, а ( t)p помимо времени действия импульса включает вермя, в течение которого импульс отсутствует.

Используя импульсное поле, можно существенно влиять и на параметры движения стенки и в ситуации, когда Hi > Hc (при H = 0). Напомним, что если вместо Hi имеется постоянное поле H > Hc, то движение стенки сопровождается нелинейным динамическим преобразованием ее внутренней структуры, в результате чего скорость стенки осциллирует [9]. Того же эффекта можно добиться и в импульсном поле разной длительности.

Однако, для того чтобы процесс был близок к периоРис. 6. Зависимость скорости стенки (средней по толщине дическому, необходимо, чтобы величина Hi достаточно пленки) от времени (сплошные кривые, верхняя — при отсутотличалась от Hc, и была тем больше, чем меньше.

ствии, нижняя — при наличии импульсного поля с амплитудой Кроме того, лучше, чтобы ( t)p было меньше или Hi = 0.5Oe) и мгновенные стеночные конфигурации (a-d).

порядка T в поле H той же величины, что и Hi.

Пленки с базовыми параметрами, затуханием = 0.001 и В такой ситуации при изменении ( t)i будет наблюдатьтолщиной 0.1 µm. Постоянное поле H = 1Oe. 1 — смена ся изменение периода почти периодического процесса масштаба.

нелинейного внутристеночного преобразования. В качестве примера на рис. 7 приведено изменение периода динамических преобразований стенки в поле Hi = 20 Oe и частотой 1/( t)i = 5 · 10-9 s-1 в пленках с базовыми нение к полю H в моменты времени ti, при которых параметрами и = 0.001. Видно, что, изменяя дливозникает структура типа 6, c, периодически включать тельность импульса, можно уменьшать (увеличивать) импульсы поля Hi = 0.5 Oe длительностью 60 ns и выпериод преобразований стенки и период ее осцилляций.

ключать (на время также 60 ns) в моменты t0, когда Следовательно, используя импульсные поля, можно по возникает структура типа 6, b, d, то поведение скорости своему усмотрению изменять скорость поступательного стенки становится практически периодическим с перидвижения стенки.

одом T, примерно равным 120 ns. Эта периодичность Включая импульсные поля в определенные моменты связана с периодическими преобразованиями структуры времени, можно затормозить динамическую перестройстенки b c d и т. д. Если амплитуду импульсного ку стенок и тем самым увеличить максимальную скополя увеличивать, то период T будет уменьшаться.

рость их поступательного движения.

Точно так же период будет уменьшаться с увеличением Выводы 1. Используя импульсное магнитное поле, можно осуществлять переходы между различными стационарными состояниями движения стенок, происходящего под влиянием постоянного внешнего магнитного поля.

2. Процесс релаксации скорости и структуры стенки к новому стационарному состоянию сильно зависит от ширины импульса поля. При этом минимальная ширина увеличивается с ростом амплитудного значения импульсного поля. В частности, релаксация осуществляется путем существенных нелинейных динамических преобразований внутренней структуры стенки. Природа такого поведения связана с гироскопическими свойствами элементарных магнитных моментов, образующих доменную стенку.

3. Периодичечские импульсы магнитного поля позволяют устранять задержки динамической перестройки стенки в полях H, меньших критического поля Hc, и Рис. 7. Зависимость периода динамических преобразований стимулировать нестационарное периодическое движение доменной стенки от относительного времени действия импульстенки. При H < Hc импульсное поле может изменять са. Импульсное поле с амплитудным занчением Hi = 20 Oe и частотой 5 · 109 s-1. Параметры пленок те же, что и на рис. 6. период динамической перестройки структуры стенки.

Журнал технической физики, 2004, том 74, вып. 108 Б.Н. Филиппов, Л.Г. Корзунин, Ф.А. Кассан-Оглы При этом период может уменьшаться с увеличением ширины импульса.

Таким образом, имеется реальная возможность управления нелинейной динамикой стенок, движущихся в постоянных полях, путем использования импульсных магнитных полей.

Работа выполнена при частичном содействии Российского фонда фундаментальных исследований (грант № 02-02-16443).

Список литературы [1] La Bonte A.E. // J. Appl. Phys. 1969. Vol. 40. N 6. P. 2450– 2458.

[2] Hubert A. // Phys. Stat. Sol. (a) 1969. Vol. 32. N 2. P. 519–534.

[3] Filippov B.N., Korzunin L.G. // IEEE Tran. on Mag. 1993.

Vol. 29. N 6. P. 2563–2565.

[4] Tsukahara S., Kavakatsu H. // J. Phys. Soc. Jap. 1972. Vol. 32.

N 6. P. 1493–1499.

[5] Chapmen J.N., Morrison G.R., Jacubovics J.P. et al. // JMMM.

1985. Vol. 49. P. 277–285.

[6] Suzuki T., Suzuki K., Igarashi Y. // Jap. J. Appl. Phys. 1976.

Vol. 15. N 4. P. 707–708.

[7] Sheinfein M.R., Unguris J., Celotta R.J. et al. // Phys. Rev.

Lett. 1989. Vol. 63. N 6. P. 668–671.

[8] Sheinfein M.R., Unguris J., Blue J.L. et al. // Phys. Rev. B.

1991. Vol. 43. N 4. P. 3395–3422.

[9] Yuan S.W., Bertram H.N. // Phys. Rev. B. 1991. Vol. 44. N 22.

P. 12 395–12 405.

[10] Filippov B.N., Korzunin L.G., Kassan-Ogly F.A. // Phys. Rev.

B. 2001. Vol. 64. P. 104 412–104 422.

[11] Филиппов Б.Н., Корзунин Л.Г. // ЖЭТФ. 2002. Т. 121.

Вып. 2. С. 372–387.

[12] Filippov B.N., Korzunin L.G., Kassan-Ogly F.A. // Sol. St.

Comm. 2002. Vol. 121. P. 55–59.

[13] Филиппов Б.Н. // ФНТ. 2002. Т. 28. № 10. С. 3–42.

[14] Марчук Г.И. Методы вычислительной математики. М.:

Наука, 1989. 608 с.

[15] Shryer N.L., Walker L.R. // J. Appl. Phys. 1974. Vol. 45. N 12.

P. 5406–5421.

[16] Филиппов Б.Н., Танкеев А.П. Динамические эффекты в ферромагнетиках с доменной структурой. М.: Наука, 1987.

216 с.

Pages:     | 1 ||



© 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.