Автореферат (Гигантский магнитоимпеданс и высокочастотные нелинейные эффекты в магнитомягких проводниках), страница 8

Поперечная полосовая доменная структура может возникать при достаточно больших значениях анизотропии в не слишком широких образцах.Во втором разделе главы проанализирован нелинейный недиагональныймагнитоимпеданс в многослойных плёночных структурах с наведённой анизотропией в ферромагнитных слоях. Магнитооптические исследования трёхслойных плёночных структур показали, что наведённая анизотропия и дефектыферромагнитных плёнок приводят к отклонению намагниченности от продольного направления, и в ферромагнитных слоях возникает сложная полосовая доменная структура [19].В рамках модели предполагается, что ферромагнитные слои имеют одноосную анизотропию, оси анизотропии отклонены от продольного направленияна углы i , доменная структура отсутствует, а эффективные поля анизотропиив плёнках Hai постоянны по толщине слоёв и определяются как наведённойанизотропией, так и полями рассеяния.

Предполагалось также, что создаваемоепеременным током магнитное поле однородно распределено по толщине ферромагнитных плёнок.34Рис. 14. Зависимости амплитуд гармоник Vk от продольного внешнего поля HL (а) и поперечного внешнего поля HT (б) при Ha1 = Ha2 = Ha , 1 = 0.15 , 2 = 0.2 и 2 I0 / cwHa = 1.1.Зависимости амплитуд гармоник напряжения в катушке от продольногомагнитного поля HL , рассчитанные при относительно большой амплитуде возбуждающего тока, показаны на Рис.

14 (a). Амплитуды нечётных гармоникимеют ненулевое значение в отсутствии продольного поля, слабо возрастают вобласти малых полей и резко уменьшаются при HL / Ha > 0.5. Чётные гармоникиравны нулю при нулевом магнитном поле, резко возрастают в малых полях, достигают максимума при HL  Ha и затем медленно уменьшаются. При этомамплитуды чётных гармоник имеют существенно более высокую чувствительность к продольному магнитному полю.Рассчитанные зависимости амплитуд гармоник напряжения от поперечного магнитного поля HT показаны на Рис. 14 (б).

Амплитуда первой гармоникиимеет максимум в нулевом поперечном магнитном поле и медленно уменьшается с увеличением поля. Амплитуда третьей гармоники слабо возрастает в области малых полей, а затем резко уменьшается. Зависимости амплитуд чётныхгармоник от поперечного магнитного поля аналогичны полученным зависимостям от продольного поля, но их чувствительность к полю немного меньше.Предложенная модель позволяет качественно описать основные особенности частотного спектра напряжения в измерительной катушке для продольной и поперечной ориентаций внешнего магнитного поля, наблюдавшиеся вэксперименте, проведённом в ИТПЭ РАН, на трёхслойных плёночных образцахFeCuNbSiB/Al/FeCuNbSi. Преобладание чётных гармоник в частотном спектренапряжения связано с тем, что при больших амплитудах переменного тока компоненты намагниченности в ферромагнитных слоях дважды меняют знак зацикл изменения тока.

Поведение чётных гармоник подобно для случаев про-35дольного и поперечного внешнего поля. В то же время зависимости нечётныхгармоник существенно зависят от ориентации внешнего поля. Это обстоятельство может быть объяснено следующим образом. Для продольного магнитногополя, переменное поле, индуцированное током, имеет поперечное направлениепо отношению к внешнему полю. Соответственно, хотя внешнее поле и влияетсущественно на сигнал в катушке, изменение намагниченности со временемпочти симметрично, что приводит к подавлению нечётных гармоник. В случаепоперечного направления внешнего поля, постоянное и переменное магнитныеполя коллинеарны. Это приводит к асимметрии в изменении намагниченностии к возникновению в частотном спектре напряжения нечётных гармоник относительно большой амплитуды.В заключении приведены основные результаты, полученные в работе.ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ1.

Разработана методика расчёта распределения полей и магнитоимпеданса в композитной проволоке, основанная на совместном решении уравненийМаксвелла и уравнения ЛандауЛифшица. Показано, что максимальная чувствительность импеданса к внешнему полю достигается, когда магнитомягкаяоболочка имеет циркулярную анизотропию, а толщина оболочки равна глубинескин-слоя.2. Установлено, что в композитной проволоке с однодоменной структурой в магнитомягкой оболочке поглощение микроволнового излучения монотонно изменяется с ростом внешнего поля, тогда как существование доменнойструктуры приводит к возникновению минимума в зависимости поглощения отполя в определённом частотном диапазоне.3.

Продемонстрировано, что присутствие тонкого изолирующего слоямежду немагнитной центральной областью и магнитомягкой оболочкой приводит к возрастанию ГМИ и недиагонального магнитоимпеданса композитнойпроволоки при высоких частотах.4. Асимметричный ГМИ в аморфной ленте, отожжённой в продольноммагнитном поле, обусловлен полем сдвига, возникающим вследствие магнитостатического взаимодействия между поверхностными кристаллическими слоями и аморфной частью ленты.

Установлено, что асимметрия в зависимости импеданса от внешнего поля появляется, когда поле сдвига отклоняется от продольного направления.5. Показано, что при относительно низких частотах импеданс ленты скачкообразно изменяется вблизи нулевого поля вследствие влияния движения доменных границ на поперечную магнитную проницаемость. При высоких частотах вклад вращения намагниченности в поперечную магнитную проницаемость36становится доминирующим, и зависимость импеданса ленты от поля имеетасимметричную форму с двумя максимумами.6. Установлено, что возникновение асимметричного недиагональногомагнитоимпеданса в аморфной ленте, отожжённой в продольном магнитномполе, связано с асимметрией в статическом распределении намагниченностивследствие различной толщины поверхностных кристаллических слоёв.

Теоретически предсказана эволюция эффекта недиагонального магнитоимпедансапри изменении толщины кристаллических слоёв.7. Показано, что возникновение второй гармоники в частотном спектренедиагонального магнитоимпеданса аморфной ленты обусловлено различнымизменением намагниченности в двух частях ленты под действием поперечногопеременного магнитного поля, создаваемого током.

В ленте, отожжённой навоздухе, амплитуда второй гармоники имеет асимметричную зависимость отвнешнего поля. В ленте, отожжённой в вакууме, кристаллические слои не возникают, и зависимость второй гармоники от поля является симметричной.8. Установлено, что возникновение высших гармоник в частотном спектре нелинейного недиагонального магнитоимпеданса магнитомягкой проволокисвязано с перемагничиванием поверхностной области образца полем переменного тока. Показано, что в частотном спектре напряжения в катушке, намотанной на проволоку, доминируют чётные гармоники, если амплитуда тока превышает пороговое значение.9. Показано, что чувствительность чётных гармоник напряжения к внешнему полю возрастает с увеличением угла отклонения оси анизотропии от азимутального направления. Определён интервал амплитуд переменного тока, прикотором вторая гармоника имеет максимальную чувствительность к внешнемуполю.10.

Продемонстрировано, что при относительно больших амплитудах тока движение доменных границ в аморфной проволоке с геликоидальной анизотропией приводит к возникновению второй гармоники в частотных спектрахнапряжения, снимаемого с концов проволоки, и напряжения в катушке, намотанной на проволоку. При этом вторая гармоника имеет более высокую чувствительность к внешнему полю по сравнению с первой гармоникой.11. Показано, что скручивающие напряжения, превышающие пороговоезначение, приводят к изменению магнитной структуры на поверхности аморфной проволоки с отрицательной магнитострикцией, и зависимость относительного изменения импеданса проволоки от величины скручивающих напряженийимеет асимметричный характер с резким максимумом при пороговом значениискручивающих напряжений.12. Продемонстрировано, что скручивающие напряжения приводят к усилению чётных гармоник в нелинейном отклике напряжения, снимаемого с кон37цов аморфной проволоки с отрицательной магнитострикцией.

Зависимостьчувствительности второй гармоники к внешнему полю от величины скручивающих напряжений является асимметричной и имеет два максимума. Максимальная чувствительность второй гармоники к внешнему полю достигается,когда амплитуда поля тока сравнима по величине с полем анизотропии.13. Показано, что возбуждение аморфной проволоки продольным переменным магнитным полем большой амплитуды приводит к возникновениювысших гармоник в частотном спектре напряжения, снимаемого с концов образца.