Динамика доменной стенки в двухслойной сильноанизотропной ферромагнитной пленке (1102849), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Таким образом,можно пройти сквозь оба слоя пленки вперед и дойти до свободнойповерхности второго слоя, где должно быть также выполнено граничноеусловие (4). Для этого из выражения (3) получим:ϕN =λ2, N +1 (1 − ε 2, N +1 ) + μ 2, N +1 β 2, N +1(1 − ε 2, N +1 )(1 − θ 2, N +1 ) − ω 2, N +1 β 2, N +1 ,22222222μ 2, N +1 (1 − θ 2, N +1 ) + λ2, N +1ω 2, N +1qN =(1 − ε 2, N +1 )(1 − θ 2, N +1 ) − ω 2, N +1β 2, N +1 .22222(9)222Таким образом, возможно, пройти в обратную сторону по формулам(3), начиная со значений величин из (9).Описаннаясхемаиллюстрируетсяврезультатамичисленногомоделирования динамики ДС без учета полей рассеяния в п.2.3.В третьей главе представлены результаты исследования влиянияполя рассеяния ДС на динамику ДС в двухслойной пленке с различнойнамагниченностью насыщения слоев.
В п.3.1 показано, что поле рассеянияв этом случае имеет вид:H y = 2 M 1 lnz 2 + Δ21 4(z −h1 )2 + Δ21(z − h1 )2 + Δ22 4 .+ 2M 2 ln(z −h1 −h 2 )2 + Δ22 44(10)9На рис. 1, а показана зависимость поля рассеяния ДС от координаты zпленки при различной намагниченности второго слоя пленки. Видно, чтополе рассеяния при разной намагниченности слоев немонотонно зависитот толщины пленки и имеет особенность на границе раздела слоев.Соответствующие зависимости фазового угла ДС от толщины пленкипоказаны на рис. 1, б.
Видно, что при малой намагниченности второго слояДС имеет практически неелевскую структуру во втором слое.Рис. 2 иллюстрирует нестационарную динамику ДС для пленки, полерассеяния и скрученная структура которой изображены на рис. 1, кривая 2.Видно, что в этом случае на границе раздела слоев зарождаетсягоризонтальная блоховская линия (ГБЛ), которая доходит до свободнойповерхность первого слоя, отражается, снова доходит до границы слоев,проходит во второй слой, образовывая 2π – линию, которая доходит доповерхности второго слоя и исчезает.Рис. 1. Зависимость поля рассеяния Hy (a) и фазового угла φ (b) откоординаты z по толщине для двухслойных пленок с параметрами: h1 = 4мкм, h2 = 4 мкм, 4πM1 = 150 Гс, Δ1 = Δ2 = 0.06 мкм, γ1 = γ2 = 1.76×107 Э-1с-1 иразной намагниченности насыщения второго слоя 4πM2, Гс: 1 - 5, 2 - 50, 3 100, 4 - 150, 5 – 250.10Рис.
2. Зависимости профиля ДС q (a) и фазового угла ϕ в ДС (b) откоординаты z и времени t при H = 10 Э для пленки с параметрами: 4πM1 =150 Гс, h1 = 4 мкм, 4πM2 = 50 Гс, h2 = 4 мкм, γ1 = γ2 = 1.76×107 Э-1с-1, K =1×104 эрг/см3, α=0.3.В п. 3.2 исследованы также зависимости скорости ДС от внешнегомагнитного поля при различной намагниченности и толщине слоев изависимости поля и скорости срыва стационарного движения ДС отпараметров слоев.НазависимостиV(Н)длядвухслойнойпленкисразличнойнамагниченностью слоев (рис. 3, а) имеется серия пиков, первый изкоторых соответствует срыву стационарного движения ДС, остальныепики связаны с изменением механизма движения ГБЛ по толщине пленкии соответствуют прогибам на зависимости угловой скорости прецессиинамагниченности в ДС (рис. 3, б).На рис.
4 показаны зависимости поля и скорости срыва стационарногодвижения ДС от намагниченности насыщения второго слоя пленки. Видно,что их минимальные значения имеют место в однородно намагниченнойпленке.На рис. 5 показаны зависимости поля и скорости срыва стационарногодвижения ДС от толщины слоев пленки.11Рис. 3. Зависимости скорости ДС V (а) и угловой скорости прецессиинамагниченности в ДС ω (b) от внешнего магнитного поля H в ДСдвухслойной пленки с параметрами: 4πM1 = 150 Гс, h1 = 0.5 мкм, 4πM2 =300 Гс, h2 = 0.5 мкм, A = 3.7×10-7 эрг/см, K = 1×104 эрг/см3, Δ = 0.06 мкм, α= 0.3, γ = 1.76×107 Э-1с-1.Видно, что поле срыва стационарного движения ДС имеет максимум назависимости от толщины второго слоя и монотонно уменьшается приувеличении толщины первого.Рис.
4. Зависимости поля Нcr (a) и скорости Vcr (b) срыва стационарногодвижения ДС в двухслойной пленке от намагниченности насыщенияпервого слоя 4πM1 для пленки с параметрами: 4πM2 = 300 Гс, h1 = 0.5 мкм,h2 = 0.5 мкм, A = 3.7×10-7 эрг/см, K = 1×104 эрг/см3, Δ = 0.06 мкм, α = 0.3, γ= 1.76×107 Э-1с-1.12Рис.
5. Зависимости поля Нcr (a) и скорости Vcr (b) срыва стационарногодвижения ДС в двухслойной пленки с параметрами: A = 3.7×10-7 эрг/см,K = 1×104 эрг/см3, Δ = 0.06 мкм, α = 0.3, γ = 1.76×107 Э-1с-1, 4πM1 = 150 Гс,4πM2 = 300 Гс от толщины первого слоя (1) при h2 = 0.5 мкм и второгослоя (2) при h1 = 0.5 мкм.В п.3.3 исследуется динамика ДС в двухслойной пленке с различнойанизотропией слоев. Пики скорости на зависимости V(H) (рис. 6, а) имеютту же природу, что и в случае различной намагниченности слоев исоответствуют изменению механизма движения ГБЛ по толщине пленки.Пики скорости ДС сопровождаются прогибами на зависимости угловойскорости прецессии намагниченности в ДС (рис. 6, b).Зависимость поля срыва стационарного движения от анизотропиипервогослоясимметричнапленкиимеетотносительноминимумэтого(рис.
7, a)значения.иСкоростьпрактическисрываприувеличении анизотропии первого слоя до К1=2.2×104 эрг/см3 монотонноуменьшается (рис. 7, а) и практически не зависит от дальнейшегоувеличения анизотропии первого слоя.Полеискоростьсрывастационарногодвижениямонотонноуменьшаются при увеличении толщины второго слоя (рис. 8, кривая 2). Нааналогичных зависимостях от толщиныпервого слоя существуетлокальный минимум (рис. 8, кривая 1).13Рис.
6. Зависимости скорости ДС V (a) и угловой скорости прецессиинамагниченности ω (b) в ДС двухслойной пленки с параметрами: A =3.7×10-7 эрг/см, 4πM = 300 Гс, γ = 1.76×107 Э-1с-1, α = 0.3, K1=104 эрг/см3,K2=2×104 эрг/см3, h1=0.5 мкм, h2=0.5 мкм от внешнего магнитного поляH.Рис. 7. Зависимости поля Hcr (a) и скорости Vcr (b) срыва стационарногодвижения ДС от константы анизотропии K1 первого слоя в двухслойнойпленке с параметрами: A = 3.7×10-7 эрг/см, 4πM = 300 Гс, γ = 1.76×107 Э1 -1с , α = 0.3, K2=2×104 эрг/см3, h1=0.5 мкм, h2=0.5 мкм.14Рис.
8. Зависимости поля Нcr (a) и скорости Vcr (b) срыва стационарногодвижения ДС в двухслойной пленки с параметрами: A = 3.7×10-7 эрг/см,4πM = 300 Гс, γ = 1.76×107 Э-1с-1, α = 0.3, K1=1×104 эрг/см3, K2=2×104эрг/см3 от толщины первого слоя (1) при h2 = 0.5 мкм и второго слоя (2)при h1 = 0.5 мкм.Рис. 9. Зависимости скорости ДС от магнитного поля: а) 1 - дляоднородной пленки, 2 - для двухслойной пленки, 3 – экспериментальныеданные (Боков В.А., Волков В.В. ФТТ. 1997.
Т.39. С.660-663); b) 11, 21,31, 41 – для однородной пленки, 12, 22, 32, 42 – для двухслойной пленки,1, 2, 3, 4 – экспериментальные данные (Рандошкин В.В., Сигачев В.Б.ФТТ. 1987. Т.29. С.2658-2665).15В п.3.4 показано, что ранее неоднократно отмеченное расхождениерезультатов численного расчета проведенного для однослойных пленок иэкспериментальных данных практически исчезает, если предположитьналичие в реальных образцах пленок переходного слоя с пониженнойанизотропией (рис. 9).В четвертая глава посвящена численному исследованию динамики ДСв двухслойных пленках с разными параметрами затухания Гильберта слоеви гиромагнитным отношением в слоях.В п.4.1 исследуется влияние параметра затухания Гильберта надинамику ДС в двухслойной пленке с различным затуханием слоев.
Также, как и в предыдущих случаях на зависимости скорости ДС внешнегомагнитного поля в области нестационарного движения ДС наблюдаетсяпикискорости(рис. 10, а),которымсоответствуютпрогибыназависимости угловой скорости прецессии намагниченности в ДС,связанные с неустойчивостью движения ГБЛ по толщине пленки(рис. 10, b).Рис. 10. Зависимости скорости ДС V (a) и угловой скорости прецессиинамагниченности ω (b) в ДС двухслойной пленки с параметрами: A=3.7×107эрг/см, K=104 эрг/см3, 4πM=300 Гс, Δ=0.06 мкм, γ=1.76×107 Э-1с-1, α1=0.003,α2=0.3, h1=0.2 мкм, h2=0.5 мкм от внешнего магнитного поля H.16Пороговое поле стационарного движения практически линейно зависитот параметра затухания слоя (рис.
11, а), в то время как скорость срывастационарного движения слабо зависит от этого параметра (рис. 11, b).Поле срыва стационарного движения монотонно уменьшается с ростомтолщины слоя с меньшим затуханием (рис. 12, а, кривая 1), в то время какс ростом толщины слоя с большим затуханием Hcr сначала увеличивается,а затем слабо изменяется (рис.
12, а, кривая 2). Скорость срывастационарного движения монотонно уменьшатся с ростом толщинылюбого из слоев. При одинаковом знаке гиромагнитного отношений слоевизменение значений γ эквивалентно изменению безразмерного параметразатухания.Рис. 11. Зависимости поля Hcr (a) и скорости Vcr (b) срыва стационарногодвижения ДС от параметра затухания первого слоя α1 в двухслойнойпленке с параметрами слоев: A=3.7×10-7 эрг/см, K=104 эрг/см3, 4πM=300 Гс,Δ=0.06 мкм, γ=1.76×107 Э-1с-1, α2=0.3, h1=0.5 мкм, h2=0.5 мкм.17Рис. 12.
Зависимости поля Нcr (a) и скорости Vcr (b) срыва стационарногодвижения ДС в двухслойной пленки с параметрами: A=3.7×10-7 эрг/см,K=104 эрг/см3, 4πM=300 Гс, Δ=0.06 мкм, γ=1.76×107 Э-1с-1, α1=0.003, α2=0.3от толщины первого слоя (1) при h2 = 0.5 мкм и второго слоя (2) при h1 = 0.5мкмВ п.4.2 посвящен исследованию динамики ДС в двухслойных пленках сразным знаком гиромагнитного отношения в слоях. В этом случаескорость срыва стационарного движения ДС может достигать 2 км/с(рис. 13, а).
Важно, что угловая скорость прецессии может менять знак приразличных соотношениях толщин слоев (рис. 13, b).При разном знаке γ в слоях можно реализовать ситуацию, при которой засчет за счет компенсации в слоях пленки общего момента сил,действующего на намагниченность в ДС можно существенно расширитьобласть стационарного движения ДС.
При одинаковых A, K, M это имеетместо если γ1 h2 + γ 2 h1 = 0 .18Рис. 13. Зависимости скорости ДС V (a) и угловой скорости прецессиинамагниченности ω (b) в ДС двухслойной пленки с параметрами: A = 3.7×107эрг/см, K = 104 эрг/см3, 4πM = 300 Гс, Δ = 0.06 мкм, α = 0.3, γ2 = –γ0, γ1 = 2γ0от внешнего магнитного поля H: 1 - h1 = 0.2 мкм, h2 = 0.5 мкм; 2 - h1 = 0.5мкм, h2 =0.5 мкм; 3 - h1 = 0.5 мкм, h2 = 0.2 мкм.Рис. 14. Зависимости поля Hcr (a) и скорости Vcr (b) срыва стационарногодвижения ДС от отношения гиромагнитных отношений слоев γ2/γ1 вдвухслойной пленке с параметрами слоев: A = 3.7×10-7 эрг/см, K = 104эрг/см3, 4πM = 300 Гс, Δ = 0.06 мкм, α = 0.3, γ1=2γ0.19Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
