Диссертация (1097536), страница 16

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 16)

Компоненты магнитного поля на поверхности ленты определяются условиями возбуждения образца переменным током:h(yc) ( D / 2)  2 I 0 / cw ,(3.26)hz(c) ( D / 2)  0 .Кроме того, компоненты полей должны удовлетворять условиям непрерывности на границе между аморфной областью и кристаллическим поверхностным слоем:ez( a ) ( D / 2  d )  ez(c ) ( D / 2  d ) ,e(ya ) ( D / 2  d )  e(yc ) ( D / 2  d ) ,(3.27)h (ya ) ( D / 2  d )  h (yc ) ( D / 2  d ) ,hz( a ) ( D / 2  d )  hz(c ) ( D / 2  d ) .Постоянные в выражениях (3.24) и (3.25) могут быть найдены из решениясистемы уравнений (3.26) и (3.27).

Импеданс ленты определяется выражениемlez(c) ( D / 2) 2 l ez(c) ( D / 2)Z.I0cw h(yc) ( D / 2)Используя (3.25), выражение (3.28) можно представить в виде(3.28)90Рис. 3.4. Зависимость импеданса Z от поля He при различных значениях d : f = 1 MГц (a),f = 5 MГц (б) и f = 10 MГц (в). Параметры, использованные при расчётах: D = 20 мкм,16 1 = 10 с , M = 600 Гс, Ha = 1 Э, Hb = 0.5 Э, Hu = 300 Э,  = 0.1,  = 0.15,  = 0.45.91Z  (cl / 4 I 0 )  [k0 cos{B1ch(k0 D / 2)  B2sh(k0 D / 2)} k2 sin {B3ch(k2 D / 2)  B4sh(k2 D / 2)}] .(3.29)Отметим, что хотя параметры k0 и k2 не зависят от магнитного поля, выражение (3.29) описывает зависимость импеданса от внешнего поля и частотычерез значения постоянных B1, B2, B3 и B4.Зависимость импеданса от внешнего поля показана на Рис. 3.4 для различных частот и значений толщины кристаллических слоёв.

При расчётах магнитоимпеданса предполагалось, что в области малых внешних магнитных полей существует полосовая доменная структура. Процедура усреднения импеданса по доменной структуре аналогична использованной в предыдущем разделе. Возрастание импеданса с частотой связано с уменьшением толщины скинслоя в аморфной области. Величина импеданса уменьшается с увеличениемтолщины кристаллического слоя, вследствие возрастания его относительноговклада в импеданс.

Для сравнения на Рис. 3.4 сплошными линиями показанырезультаты расчётов зависимости импеданса от поля в рамках модели, использованной в предыдущем разделе. Из Рис. 3.4 видно, что учёт конечной толщиныповерхностного кристаллического слоя является существенным, особенно в области высоких частот.

Следует отметить, что зависимость импеданса от полякачественно не изменяется с увеличением толщины поверхностного слоя, таккак магнитная проницаемость кристаллического слоя не зависит от магнитногополя.При расчёте магнитной проницаемости аморфной области мы пренебрегли пространственным распределением поля сдвига, учёт которого может бытьсущественным для детального описания асимметричного ГМИ в аморфныхлентах. Отметим также, что мы полагали, что намагниченность насыщения,проводимость и параметр затухания Гилберта одинаковы для двух фаз.

Соответствующие изменения для учёта отличий этих параметров в аморфной области и в кристаллических слоях могут быть легко сделаны в рамках предложенной модели. Тем не менее, даже упрощённый подход позволяет качественно92описать наблюдавшийся в экспериментах асимметричный ГМИ в лентах привысоких частотах [287290,292].3.3. Асимметричный недиагональный магнитоимпедансв аморфных лентах, отожжённых в продольноммагнитном полеВ настоящем разделе рассмотрена модель для описания асимметричногонедиагонального магнитоимпеданса в аморфных лентах на основе кобальта,отожжённых в присутствие продольного магнитного поля. Эффект недиагонального магнитоимпеданса связан с изменением продольной компонентынамагниченности в поле переменного тока и проявляется в возникновении сигнала в измерительной катушке, намотанной вокруг образца.В рамках моделей, рассмотренных в предыдущих разделах, недиагональный импеданс ленты равен нулю.

Это обстоятельство связано с тем, что переменное магнитное поле, индуцированной током, имеет противоположноенаправление в двух частях ленты: x < 0 и x > 0. В результате вклады двух частейленты в сигнал в измерительной катушке полностью компенсируют друг друга.Таким образом, для описания возникновения недиагонального магнитоимпеданса в лентах необходимо предположить, что распределение статическойнамагниченности неоднородно по толщине ленты.

Будем полагать, что такаянеоднородность связана с различной толщиной поверхностных кристаллических слоёв: d1 и d2. Различие в толщине кристаллических слоёв может бытьобусловлено особенностями процесса отжига, во время которого одна частьленты находится на подложке, а другая на открытом воздухе.Распределения полей в аморфной области (D / 2 + d2 < x < D / 2  d1 ) описываются уравнениями (3.16) и (3.20). Общее решение этих уравнений можетбыть представлено в следующем виде:93h (ya )  cos { A1sh(k0 x)  A2 ch(k0 x)}  sin  { A3 sh(k1 x)  A4 ch(k1 x)} ,hz( a )  sin  { A1sh(k0 x)  A2 ch(k0 x)}  cos { A3 sh(k1 x)  A4 ch(k1 x)} ,ez( a )  (c / 4 )  [k0 cos { A1 ch(k0 x)  A2 sh(k0 x)}(3.30) k1 sin  { A3 ch(k1 x)  A4 sh(k1x)}] ,e(ya )  (c / 4 )  [k0 sin  { A1 ch(k0 x)  A2 sh(k0 x)} k1 cos { A3 ch(k1x)  A4 sh(k1 x)}] .Распределения полей в поверхностных кристаллических слоях удовлетворяют уравнениям (3.21) и (3.22) и имеют вид:h (y j )  cos{B1( j )sh(k0 x)  B2( j ) ch(k0 x)} sin {B3( j )sh(k 2 x)  B4( j ) ch(k 2 x)} ,hz( j )  sin {B1( j )sh(k0 x)  B2( j ) ch(k0 x)} cos{B3( j )sh(k 2 x)  B4( j ) ch(k 2 x)} ,ez( j )  (c / 4 )  [k0 cos{B1( j ) ch(k0 x)  B2( j )sh(k0 x)} k 2 sin {B3( j ) ch(k 2 x)  B4( j )sh(k 2 x)}] ,e(y j )  (c / 4 )  [k0 sin {B1( j ) ch(k0 x)  B2( j )sh(k0 x)} k 2 cos{B3( j ) ch(k 2 x)  B4( j )sh(k 2 x)}] .Здесьиндексыj = 1,2соответствуютобластям(3.31)D / 2  d 1< x < D / 2иD / 2 < x < D / 2 + d2 .Общее решение (3.30) и (3.31) содержит двенадцать постоянных, которыемогут быть определены из условий для магнитного поля на поверхности образца и условий непрерывности полей на границах между аморфной областью иповерхностными кристаллическими слоями.

После этого недиагональный импеданс ленты может быть рассчитан при помощи соотношения [63,381]94Zc  (2 / c) N  yzx D / 2  yzx  D / 2(3.32) ( wN / I 0 )[e y ( D / 2)  e y ( D / 2)] ,(1)( 2)где N  число витков в измерительной катушке и yz  недиагональная компонента тензора поверхностного импеданса.Рассчитанная зависимость недиагонального импеданса Zc от внешнегополя показана на Рис. 3.5 (а) для различных значений поля сдвига Hb . При расчётах недиагонального магнитоимпеданса предполагалось, что в области малыхвнешних полей существует полосовая доменная структура, и недиагональныйимпеданс усреднялся по доменной структуре.

Следует отметить, что присутствие доменной структуры уменьшает недиагональный импеданс вследствиевклада с противоположными знаками от доменов с различной ориентацией поперечной компоненты намагниченности. Например, в аморфных проволоках наоснове кобальта с регулярной «бамбуковой» доменной структурой отклик в катушке стремится к нулю, и измеряемый сигнал является нерегулярным [239]. Вэтом случае для наблюдения недиагонального магнитоимпеданса необходимопропускать через образец дополнительный постоянный ток, который устраняетдоменную структуру. В исследуемых лентах ось анизотропии в аморфной области отклоняется от поперечного направления. Кроме того, присутствие полесдвига изменяет относительный объём доменов.

Эти два фактора приводят ктому, что недиагональный импеданс отличен от нуля даже в присутствии полосовой доменной структуры, так как сигналы от различных доменов не компенсируются полностью.Из Рис. 3.5 (а) видно, что зависимость недиагонального импеданса Zc отполя является асимметричной и имеет два максимума. Асимметрия возрастает сувеличением поля сдвига Hb, максимум в области отрицательных полейуменьшается, и максимум при положительном значении поля возрастает.

Значения полей He, при которых наблюдаются максимумы, сдвигаются к направ-95Рис. 3.5. Зависимость недиагонального импеданса Zс от внешнего поля He при  = 0.4 и различных значениях Hb (a) и при Hb = 0.25 Э и различных значениях  (б). Параметры, исполь16 1зованные при расчётах: M = 600 Гс, Ha = 1 Э, Hu = 200 Э, f = 500 кГц,  = 0.05,  = 10 с ,D = 20 мкм, d1 = 1 мкм, d2 = 0.5 мкм,  = 0.1.лению поля отжига с увеличением Hb , что связано с существованием продольной компоненты поля сдвига. Из Рис.

3.5 (б) следует, что асимметрия в зависимости Zc от поля возрастает с увеличением угла отклонения поля анизотропии вповерхностном слое от направления поля отжига.На Рис. 3.6 проиллюстрировано влияние угла одноосной анизотропии на зависимость недиагонального импеданса Zc от внешнего поля. Недиагональный импеданс и асимметрия между максимумами возрастают с уменьшением96Рис.

3.6. Зависимость недиагонального импеданса Zс от внешнего поля He при различныхзначениях  . Параметры, использованные при расчётах: M = 600 Гс, Ha = 1 Э, Hu = 200 Э,161Hb = 0.2 Э, f = 500 кГц,  = 0.4,  = 10 с , D = 20 мкм, d1 = 1 мкм, d2 = 0.5 мкм,  = 0.1.угла наклона анизотропии. Однако асимметрия исчезает в случае поперечнойанизотропии ( = 0), когда зависимость Zc от поля становится симметричной итолько сдвигается по отношению к внешнему полю на величину Hb sin (см.Рис. 3.6). Это результат аналогичен полученному ранее при исследовании ГМИв аморфных проволоках с циркулярной анизотропией, когда присутствие постоянного тока не приводит к асимметрии в зависимости импеданса от поля[63].

Отметим, что в случае попе речной анизотропии в аморфной области недиагональный импеданс отличен от нуля даже при наличии полосовой доменной структуры, так как поле сдвига изменяет равновесные значения угла намагниченности в доменах и приводит к различию в относительном объёме доменов.Сравнение рассчитанных зависимостей недиагонального импеданса отвнешнего поля с экспериментальными данными показано на Рис.

3.7. Экспериментальные исследования были проведены в Research Center for Advanced Magnetic Materials, Chungnam National University (Daejeon, Republic of Korea).Аморфные ленты состава Co66Fe4Si15B15, изготовленные методом быстрого закаливания, отжигались на воздухе в течение 8 часов при температуре 380 C в97присутствии магнитного поля величиной 3 Э, приложенного вдоль оси ленты.Ширина образцов составляла 2 мм, а толщина 20 мкм.

Характеристики

Список файлов диссертации