Диссертация (1102846), страница 7
Текст из файла (страница 7)
В случае микропровода состава Fe69Si10B15C6 увеличениепоперечного магнитного поля приводило к снижению подвижности и уменьшению скоростидвижения доменной границы (рис. 1.21а). Измерения зависимости скорости движениядоменной границы от величины прикладываемого магнитного поля v(H) для микропровода34Co56Fe8Ni10Si11B16, наоборот, показали небольшое увеличение скорости движения и отсутствиеизменения подвижности (рис. 1.21б). Также, для микропровода Co56Fe8Ni10Si11B16 было найденокритическое значение поля, при котором происходит зарождение дополнительной доменнойграницы и влияние поперечного магнитного поля на эту величину.
На рисунке 1.21в показано,что при наличии поперечного поля увеличивается величина поля зарождения.Рис1.21. Полевые зависимости скорости движения доменной границы для микропроводов:а) Fe69Si10B15C6 и б) Co56Fe8Ni10Si11B16 при различных величинах приложенного поперечногомагнитного поля; в) полевые зависимости скорости движения доменной границы длямикропроводов, иллюстрирующие разницу в величинах полей зарождения на микропроводеCo56Fe8Ni10Si11B16 при наличии и отсутствии поперечного магнитного поля [95].Согласно модели Волкера (Walker) [96], скорость движения доменной границыограничена силами, препятствующими процессу прецессии внутри доменной границы.
В связис этим скорость может быть увеличена за счет усиления поперечной магнитной анизотропии.Увеличение скорости движения доменной границы за счет данного эффекта было теоретическипродемонстрировано в статье [97]. Микропровода в стеклянной оболочке обладают сильнойрадиальной анизотропией, возникающей в результате наличия напряжений, связанных сразницей коэффициентов теплового расширения стекла и металла. В случае, когда аксиальная ипоперечная компоненты анизотропии скомпенсированы, сила, препятствующая возникновениюпрецессии внутри доменной границы минимальна. Этот процесс происходит лишь на границеаксиальной и радиальной доменных структур, где происходит движение внешней части(«хвостов») доменной границы, что способствует увеличению скорости ее распространения.35Комплексное влияние поперечного магнитного поля и его направления по отношению коси микропровода на скорость движения доменной границы было исследовано R.
Varga намикропроводах составов Fe40Co38Mo4B18 и Fe77.5Si7.5B15 с диаметрами металлической жилы 16 и11 мкм и полными диаметрами микропровода в стеклянной оболочке 34 и 29 мкм,соответственно [98]. При изготовлении микропровод с одной стороны охлаждается потокомводы, который влияет на распределение напряжений внутри микропровода таким образом, чтонаибольшая величина напряжений создается в точке контакта воды с металлом (рис. 1.22а).Визуально наблюдать данную картину можно только в кристаллизованных микропроводах [99].Полученные таким образом напряжения разрушают радиальную симметрию в микропроводе иприводят к появлению дополнительной одноосной анизотропии ориентации магнитныхмоментов (рис.
1.22б).Рис.1.22 а) Схематичное изображение микропровода и направления распространениянапряжений, создаваемых при контакте воды с расплавленным металлом; б) схематичноеизображение поперечной структуры доменной границы; в) зависимости v(H) от направленияпоперечного магнитного поля; г) зависимость v(H) при повороте провода вокруг своей оси на270 градусов [98].В зависимости от типа доменной границы («head-to-head», «tail-to-tail») и направленияпоперечного магнитного поля по отношению к оси микропровода, наблюдается либо резкоеувеличение скорости движения доменной границы, либо небольшое уменьшение скорости с36сохранением величины подвижности (рис. 1.22в).
При повороте на 180 градусов эффект отпоперечного магнитного поля наблюдается противоположный, по отношению к 0 градусов.Поворот на 270 градусов нивелирует эффект от прикладываемого поперечного магнитного полявне зависимости от его направления (рис. 1.22г).Не последнюю роль при разработке устройств на основе магнитно-бистабильныхмикропроводов играет рабочая температура или диапазон температур, при которыхмикропровод будет сохранять свои свойства. Исследование скорости движения доменнойграницы в зависимости от температуры были проведены группами Р.
Варги и А. Жукова [100103]намикропроводахсоставовFe65B15Si15C5,Co40Fe36Si1.15B12.9,Co68Mn7Si15B10,Fe73.5Cu1Nb3Si11.5B11 и Fe76Si9B10P5. Для всех микропроводов наблюдается одинаковая тенденция– с увеличением температуры растет скорость движения доменной границы и ее подвижность.При 77 К подвижность доменной границы микропроводов маленькая и варьируется от 0,14 до0,2 м2/Ас, однако скорость движения доменной границы при такой температуре все ещеостается высокой и не опускается ниже 380 м/с.
Высокие скорости движения доменной границыв пределах 1000-1900 м/с наблюдались при увеличении температуры до 373 К. Исключениенаблюдалось лишь для микропровода Fe65B15Si15C5, поскольку измерения проводились внебольших полях от 70 до 95 А/м (Рис 1.23).Рис.1.23 Полевые зависимости скорости движения доменной границы от температурыизмерения для микропроводов: а) Fe65B15Si15C5 [91]; б) Co40Fe36Si1.15B12.9 [101];в) Co68Mn7Si15B10 [93]; г) Fe73.5Cu1Nb3Si11.5B11 [94] и д) Fe76Si9B10P5 [103].Эффект влияния частоты внешнего магнитного поля на скорость доменной границы былисследован в статьях [103, 104]. Объектами исследования были микропровода на основе железа37Fe69Si10B15C6 (d = 14 мкм, D = 33 мкм и d = 18 мкм, D = 23,4 мкм) и Fe76Si9B10P5 (d = 14 мкм,D = 40 мкм).
Полевые зависимости скорости движения доменной границы показаны нарисунке 1.24. Для микропроводов Fe69Si10B15C6 с увеличением частоты внешнего магнитногополя увеличивается и скорость движения доменной границы. Однако, рост скоростинаблюдается, начиная с определенной величины магнитного поля. Для микропровода сдиаметрами d = 14 мкм и D = 33 мкм расхождение зависимостей начинается примерно с240 А/м при частоте 1000 Гц, а для микропровода с диаметрами d = 18 мкм, D = 23,4 мкм этавеличина составляет 280 А/м при частоте 1000 Гц и 220 А/м при частоте 2000 Гц. В случаемикропровода Fe76Si9B10P5 наблюдается увеличение скорости движения доменной границы с500 м/с при 20 Гц до 800 м/с при 2 кГц в магнитном поле 650 А/м.
Величина магнитного поля,при которой начинается расхождение, составляет примерно 160 А/м. Таким образом можносделать вывод, что увеличение частоты внешнего магнитного поля так же ведет к увеличениюскорости движения доменной границы.Рис.1.24 Полевые зависимости скорости движения доменной границы при разных частотахвнешнего магнитного поля для микропроводов: а) Fe69Si10B15C6 (d = 14 мкм, D = 33 мкм); б)Fe69Si10B15C6 (d = 18 мкм, D = 23,4 мкм) и в) Fe76Si9B10P5 (d = 14 мкм, D = 40 мкм) [103, 104].1.7 Перспективные направления приложений на основе быстрого перемагничиванияпосредством доменной границыНа сегодняшний день интерес в изучении динамики движения доменной границы в нанои микропроводах значительно увеличился из-за возможности создания новых магнитныхлогических устройств и новых видов магнитной памяти, основанных на быстром движениидоменной границы при перемагничивании [1, 3, 6, 7].
Быстродействие таких устройств будетзависеть от скорости движения доменной границы. Одним из примеров памяти, принципработы которой основан на перемещении доменной стенки в планарных нанопроводах,является беговая память (Racetrack memory) [76]. Недостатком этого вида памяти являютсядостаточнонизкиескоростираспространениядоменнойграницывдольпланарногонанопровода – несколько сотен метров в секунду. Объекты с цилиндрической симметрией -38такие как аморфные ферромагнитные микропровода в стеклянной оболочке - обладают намногоболее высокими значениями скорости движения доменной границы – в среднем 2000-3000 м/с[9, 10, 11].Недавно А.
Жуковым был предложен метод кодирования и считывания информации,основанный наперемагничивании системы магнитно-бистабильных микропроводоввстеклянной оболочке и анализе сигнала, индуцируемого в приемной катушке [65].Перемагничивание каждого из микропроводов в системе отражается в виде ступенчатогоизменения величины магнитного момента на петле гистерезиса (Рис.1.25). Данное изменениемагнитного момента при величинах магнитного поля HC1, HC2 и HC3 ведет к изменениюмагнитного потока в приемной катушке и соответствующему возникновению ЭДС, чтоотражается в виде узких пиков.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
