Диссертация (1102846), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Установление механизмов этой взаимосвязи даствозможность понять природу формирования особенностей движения доменной границы ваморфных ферромагнитных микропроводах и, как следствие, эффективней управлять ей.Цели и задачи диссертационного исследованияЦелью диссертационной работы является установление механизмов раздельного исовместного влияния факторов, определяющих особенности магнитных свойств и динамикидвижения доменной границы вдоль оси микропровода.Для достижения данной цели были решены следующие задачи:1.
Установлениераздельногоисовместноговлияниявнутреннихмеханическихнапряжений и коэффициента магнитострикции на магнитные свойства микропровода.2. Изучение влияния параметров микропровода на динамику движения доменной границывдоль его оси.3. Изучение новых способов управления динамикой движения доменной границы вдольоси микропровода.Достоверность полученных результатов. Результаты, представленные в диссертации,получены на основе экспериментов, проведенных на современном научном оборудовании, сиспользованием статистических методов обработки экспериментальных данных.
Достоверностьполученных результатов обеспечивалась набором взаимодополняющих экспериментальныхметодик, воспроизводимостью получаемых результатов и корректностью использованныхприближений.Положения, выносимые на защиту1. Релаксация внутренних механических напряжений, происходящая вследствие отжигааморфного ферромагнитного микропровода в стеклянной оболочке, ведет к увеличениюкоэффициента магнитострикции его металлической жилы.2. В случае околонулевого (~10-7) отрицательного коэффициента магнитострикции длямикропровода с металлической жилой из сплава на основе FeCoNi релаксациянапряженийвследствиеотжигаприводиткизменениюзнакакоэффициента6магнитострикции с отрицательного на положительный, и, как следствие, значительномуизменению магнитных свойств: исходный микропровод с S-образной петлей гистерезисас околонулевой коэрцитивной силой приобретает свойства магнитно-бистабильногомикропровода, который перемагничивается посредством движения доменной границытипа head-to-head или tail-to-tail, скорость и подвижность которой выше, чем для исходномагнитно-бистабильного микропровода.3.
Увеличениеотношениядиаметраметаллическойжилыкполномудиаметрумикропровода из сплавов на основе FeCo и Fe, то есть уменьшение внутреннихмеханических напряжений, создаваемых стеклянной оболочкой, приводит к увеличениюскорости движения доменной границы вдоль оси микропровода.4. Отжиг исходно магнитно-бистабильных микропроводов с околонулевым (~10-7)положительным коэффициентом магнитострикции ведет к увеличению коэффициентамагнитострикции, что в свою очередь, приводит к снижению подвижности доменнойграницы и уменьшению ее скорости.5.
В случае большой величины коэффициента магнитострикции (~10-5), релаксациянапряжений ведет к значительному возрастанию подвижности доменной границы иувеличениюеескоростив1,6раз,несмотрянаизменениекоэффициентамагнитострикции.6. В микропроводах с приобретенной вследствие отжига бистабильностью подвижностьдоменной границы увеличивается, что делает их более перспективными с точки зренияприложений,посравнениюсизначальнобистабильнымиотожженнымимикропроводами, где подвижность доменной границы уменьшается со временем.Научная новизна работы:1.
Установлено, что в случае околонулевого (~10-7) коэффициента магнитострикции длямикропровода из сплава на основе FeCoNi, его величина является функцией внутреннихмеханических напряжений, связанных как с различием коэффициентов тепловогорасширения металла и стекла и ассоциируемых с соотношением диаметров d/D, так изакалочных напряжений, релаксирующих во время отжига.2. Впервые при рассмотрении факторов, определяющих магнитоупругую энергию, аименно внутренних механических напряжений и коэффициента магнитострикцииметаллической жилы микропровода, учтена их взаимосвязь друг с другом.3.
Исследовано влияние параметров отжига на динамику движения доменной границымикропроводов с приобретенной вследствие отжига магнитной бистабильностью.74. Установлено, что отжиг микропровода с околонулевым отрицательным коэффициентоммагнитострикции может вести к полному изменению механизма перемагничивания имагнитных свойств.5. Показано, что отжиг микропровода с околонулевым отрицательным коэффициентоммагнитострикции,находящегосяподдействиемрастягивающихаксиальныхнапряжений, дает возможность изменять его магнитные свойства и управлять динамикойдвижения доменной границы вдоль его оси в широком диапазоне как величин скоростидвижения доменной границы, так и значений магнитного поля, в котором реализуетсяперемагничивание посредством движения одной доменной границы.6.
Исследованавременнаястабильностьдинамикидвижениядоменнойграницыотожженных микропроводов из сплава на основе FeCoNi.Практическая значимость диссертационной работы:Аморфный ферромагнитный микропровод в стеклянной оболочке обладает высокойскоростью движения доменной границы вдоль его оси, для начала движения которой нужнымалые поля порядка 1 Э. Управляемое движение доменной границы, имеющей скорости донескольких километров в секунду, делает микропровода одними из самых перспективныхобъектов для разработки на их основе новых приложений памяти, систем кодирования илогических устройств, быстродействие которых будет зависеть от скорости движения доменнойграницы.Личное участие автора заключается в выборе объектов исследования, проведенииизмерений и интерпретации полученных результатов.
Содержание диссертации и основныеположения, выносимые на защиту, отражают персональный вклад автора в опубликованныеработы. Подготовка к публикации полученных результатов проводилась совместно ссоавторами, причём вклад диссертанта был определяющим.Апробация результатов:Материалыдиссертациинеоднократнобылипредставленынароссийскихимеждународных школах и конференциях: Международная научная конференция студентов,аспирантов и молодых ученых «Ломоносов» (Москва, Россия, 2013),Donostia InternationalConference on Nanoscaled Magnetism and Applications (Сан Себастьян, Испания, 2013), V EuroAsian Symposium ‘Trends in MAGnetism’: Nanomagnetism ‘EASTMAG-2013 (Владивосток,Россия, 2013), International Conference ‘Functional Materials’ (Гаспра, Крым, Украина, 2013),School ‘Magnetic Materials for Energy Applications’ (Парма, Италия, 2014), 4th International8Conference on Magnetism and Superconductivity (Анталия, Турция, 2014), IEEE InternationalMagnetics Conference, INTERMAG Europe 2014 (Дрезден, Германия, 2014), The EuropeanConference ‘Physics of Magnetsm 2014’ (Познань, Польша, 2014), Moscow InternationalSymposium on Magnetism (Москва, Россия, 2014), 7th IEEE Magnetics Society Summer School(Рио де Жанейро, Бразилия, 2014), The International Joint School ‘Smart Nanomaterials and X-RayOptics 2014.
Modeling, Synthesis and Diagnostics’ (Калининград, Россия, 2014), XVВсероссийская школа-семинар по проблемам физики конденсированного состояния вещества'СПФКС–15’ (Екатеринбург, Россия, 2014), 57ая Научная Конференция МФТИ (Москва,Россия, 2014), The 7th International workshop on microwires (Ордизия, Испания, 2015), 20thInternational Conference of Magnetism (Барселона, Испания, 2015), International Baltic Conferenceon Magnetism: focus in biomedicine aspects (Светлогорск, Россия, 2015), International Seminar“Baltic Spin 2016 – Magnetization Dynamics of Micro- and Nano- structures” (Юрмала, Латвия,2016), The International Joint School “Smart Nanomaterials and X-ray Optics 2016: Modeling,Synthesis and Diagnostics” (Калининград, Россия, 2016); а также научных семинарах групп, гдеЧичай К.А. проходила стажировки (МГУ имени М.В.Ломоносова, Университет Страны Басков,Сан Себастьян, Испания; Университет Материаловедения Мадрида, Испания; УниверситетСтруктуры Материалов, Рим, Италия).Основные результаты диссертации представлены в 46 публикациях, из них 12 статей врецензируемых зарубежных журналах, входящих в базы данных Web of Science и Scopus ивключенных в перечень ведущих периодических изданий ВАК.Структура и объем диссертацииДиссертация состоит из введения, пяти глав с основными результатами и выводами,списка литературы из 139 наименований.
Общий объем работы составляет 130 страниц текста,включая 76 рисунков и 13 таблиц.91. Особенности магнитных свойств и динамики движения доменной границы ваморфных ферромагнитных микропроводах в стеклянной оболочке (по даннымлитературы)Аморфныеферромагнитныемикропроводавстекляннойоболочкеявляютсякомпозитными объектами с цилиндрической симметрией, находящимися в напряженномсостоянии. Поперечные микронные размеры, цилиндрическая симметрия и напряженностьсостояния аморфной металлической жилы являются причинами их уникальных магнитныхсвойств.
В данной главе рассматривается метод создания аморфных ферромагнитныхмикропроводов в стеклянной оболочке, особенности формирования его микромагнитнойструктуры и, как следствие, его магнитных свойств, а также роль механических напряжений ивеличины коэффициента магнитострикции насыщения (далее и везде по тексту – коэффициентмагнитострикции) в указанном процессе. Особое внимание уделено рассмотрению динамикидвижения доменной границы вдоль оси магнитно-бистабильного микропровода и влиянию нанее различных факторов, таких как геометрические параметры, температура и внешниемеханическиенапряжения.Помимоэтого,рассматриваютсянаиболееперспективныенаправления приложений, основанных на перемагничивании структур посредством движениядоменной границы.1.1 Изготовление микропроводов методом Улитовского-ТейлораНесмотря на то, что интерес к микропроводам в стеклянной оболочке возрос с последниепару десятилетий, метод их изготовления был известен давно. Изначально он был разработанТэйлором [18, 19], а затем модифицирован Улитовским [20, 21].
Основной модификацией сталовращение бобины, на которую накручивается провод, что позволило значительно увеличитьдлину микропропродов. Для изготовления микропровода навеску необходимого сплавапомещают в запаянную с одного конца стеклянную трубку. Затем конец трубки вводят ввысокочастотный индуктор, где она нагревается. Когда металл достигает жидкого состояния, астекло размягчается, конец трубки подцепляют и вытягивают. Вследствие капиллярногоэффекта металл втягивается в стекло.
Таким образом, формируется микропровод, состоящий изцентральной металлической жилы и стеклянной оболочки (Рис 1.1а). Далее микропроводнаматываетсянабобину.Схема,поясняющаяработуустановкидляизготовлениямикропроводов, приведена на рисунке 1.1б. Обычно для изготовления микропроводовиспользуют боросиликатное стекло марок Pyrex или Duran. Методом Улитовского-Тэйлораможно изготавливать микропровода из меди, серебра, золота, платины и различных сплавов.Охлаждение микропровода может происходить как на воздухе, так и с помощью водянойструи. Из-за высокой скорости охлаждения, составляющей порядка 106 К/сек, возможно также10изготовление аморфных металлов. Первые удачные попытки изготовления аморфныхферромагнитных микропроводов были предприняты в 70ые годы [22 - 24].а)б)Рис.1.1 а) Изображение микропровода в стеклянной оболочке, полученное с помощьюсканирующего электронного микроскопа [25], б) Схематическое изображение установки дляизготовления микропровода в стеклянной оболочке методом Улитовского-Тэйлора [26].Диапазон, в котором возможно варьировать диаметр металлической жилы микропроводасоставляет от 0,8 до 50 мкм [27].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
