Автореферат (1103092), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Обсуждение и интерпретация экспериментальных результатовпроводились совместно с научным руководителем, а также с другими соавторамипубликаций.Апробация результатов работыМатериалы,международныхвошедшиеконференциях:вдиссертацию,XVIIIдокладывалисьмеждународнаянаследующихшкола-семинарНовыемагнитные материалы микроэлектроники (Москва, 24-28 июня 2002 г.), XIXмеждународная школа-семинар Новые магнитные материалы микроэлектроники(Москва, 28 июня-2 июля 2004 г.), Fourth International Workshop “Materials for ElectricalEngineering”, Mmde-2004, (Romain, May 25-27, 2004), Moscow International Symposiumon Magnetism-2005 (MISM-2005) (Moscow, June 25-30, 2005), XX международнаяшкола-семинар Новые магнитные материалы микроэлектроники (Москва, 12-167июня 2006 г.), Moscow International Symposium on Magnetism-2008 (MISM-2008)(Moscow, June 20-25, 2008).ПубликацииОсновноесодержаниедиссертацииизложенов19 печатных работах,приведѐнных в конце автореферата: 11 рецензируемых статьях, 9 из которых – внаучных журналах из списка ВАК, а также в тезисах и трудах международныхконференций.Структура и объѐм работыДиссертация состоит из введения, четырѐх глав, перечня основных результатови выводов и списка цитируемой литературы из 131 наименования.
Объѐм работысоставляет 134 страницы текста, включая 62 рисунка и 4 таблицы.КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обоснована актуальность выбранной темы, поставлены задачиисследования, кратко рассматривается содержание диссертационной работы, а такжеприведены положения, выносимые на защиту.В первой главе обобщается опыт, накопленный в литературе при исследовании90-го импульсного намагничивания магнетиков.
В связи с отсутствием работ,посвящѐнных исследованию 90°-го импульсного намагничивания плѐнок ферритовгранатов с плоскостной анизотропией, мы были вынуждены ограничиться анализомданных, полученных при исследовании процессов 90-го импульсного намагничиванияи перемагничивания всего двух магнетиков: пермаллоевых плѐнок и монокристалловбората железа. Рассматривается особенность применения уравнений движениянамагниченности к исследованию переходных процессов в пермаллоевых плѐнках содноосной анизотропией. Акцентируется внимание на свободных колебаниях впермаллоевых плѐнках.
Отмечаются особенности поведения намагниченности вмонокристаллах FeBO3, характеризующихся наличием плоскостной анизотропии сHKp ~ 60 кЭ, отсутствием какой-либо анизотропии в их плоскости и сильнымпроявлениеммагнитоупругоговзаимодействияпридлительностипереходныхпроцессов ≥ 2-3 нс. Обсуждается возможность определение эффективных полейанизотропиинаустановках,предназначенных8дляисследованияпереходныхпроцессов в магнитных плѐнках. Приводится краткая информация об основныхсвойствах плѐнок ферритов-гранатов с анизотропией типа лѐгкая плоскость.
Взаключение главы ставится задача исследования.Во второй главе даѐтся описание методики исследования. Обосновываетсяцелесообразность применения индукционного метода. При его выборе мы учитывали,естественно, и стоимость установки, реализующей этот метод, а также тообстоятельство, что длительность переходных процессов в плѐнках ферритов-гранатовмогла достигать 10-7-10-8 с. За основу была взята индукционная установка, ранееразработанная в нашей лаборатории и впоследствии постоянно модернизируемая всоответствии с достижениями наносекундной импульсной техники, развитиемэлементной базы электроники, непрерывно меняющимися задачами исследования ипоявлением новых возможностей их решения.
Непосредственно нами, для повышенияточности измерений временных характеристик плѐнок разработан оригинальныйнизковольтный искровой обостритель, позволяющий формировать импульсы тока свременемнарастания 0.3 нс[А1].Длявозбуждениясвободныхколебанийнамагниченности создан полупроводниковый источник импульсов с длительностьюфронта 0.25 нс и общей длительностью, существенно меньшей времени затуханиясвободных колебаний [А11]. Обсуждается методика обеспечения требуемой геометрииопыта и отбора однородных плѐнок. Для решения этих вопросов развит опыт,накопленный ранее в нашей лаборатории при исследовании плѐнок с однооснойанизотропией: использовалась зависимость формы и длительности сигнала 180-гоимпульсного перемагничивания от ориентации плѐнки и направления поперечногомагнитного поля.В третьей главе рассматриваются результаты исследования свободныхколебаний намагниченности, возбуждаемых под действием слабых импульсовмагнитного поля.В параграфе 3.1 обсуждаются особенности применения уравнений ЛандауЛифшица-Гильберта к анализу переходных процессов в плѐнках ферритов-гранатов санизотропиейтипа“лѐгкаяплоскость”.Предполагается,чтоанализируемыепереходные процессы осуществляются однородным вращением намагниченности.Показано, что в плѐнках ферритов-гранатов с эффективным полем плоскостнойанизотропии HKp ≥ 500-1000 Э из-за малости угла выхода вектора намагниченности из9плоскости плѐнки уравнение Ландау-Лифшица, описывающее интересующий наспроцесс, может быть сведено к одномерному уравнению: a* a 2 MSW 0,(1)H,MS(2)где параметры:a4 M S H KpMS1 2Wa a 2 2 ,M S *(3)MS – намагниченность насыщения, постоянная затухания Ландау-Лифшица, гиромагнитное отношение, φ - азимутальный угол, отсчитываемый от исходногоположения намагниченности.
Эффективное поле H учитывает действие сил,удерживающих намагниченность в плоскости плѐнки. В общем случае выражение дляплотности свободной энергии W учитывает энергию размагничивающего поля,энергию намагниченности во внешнем поле, энергию анизотропии типа “лѐгкаяплоскость”, энергию одноосной и энергию двухосной анизотропий. Для учѐтапоследней мы воспользовались известным выражением [1]:W2 K2 cos 4 ,(4)где K2 – константа двухосной анизотропии. В итоге имеем:W K p 2 K1 sin 2 K 2 cos 4 2 M S2 2 M S H 0 cos M S H m sin ,(5)где Kp, K1 – константы анизотропии типа “лѐгкая плоскость” и, соответственно,одноосной анизотропии. Здесь учтено, что угол выхода вектора намагниченности изплоскости плѐнки мал.ДляплѐноксэффективнымполемдвухоснойанизотропииHK2 ≤ 40 Э(HK2 = 16K2/MS) и HKp ≥ 1 кЭ членом со второй производной в выражении (3) можнопренебречь и для анализа переходных процессов пользоваться более простымуравнением: a a 2 10W 0.(6)В параграфе 3.2 анализируются свободные колебания намагниченности в плѐнкахферритов-гранатов.
Учитывая малость угла φ ( 10-12) уравнение (1) можнолинеаризовать. Его решение для реальных плѐнок (с коэффициентом затухания ≤ 2108 Гц [A2]) принимает вид: (t ) Hm 1 cos(2 F t ) sin(2 F t ) e t ,H K 2 H0 2 F(7)гдеF12 a 2 M S (H K 2 H0 )(8) частота колебаний, Hm – амплитуда импульсного намагничивающего поля, H0 –амплитуда установочного поля. Из анализа уравнений (1) и (6) следует, чтокоэффициент затухания:a* ,2(9)для плѐнок с HK2 > 40 Э и HKp < 1 кЭ.
Для плѐнок же с HK2 ≤ 40 Э и HKp ≥ 1 кЭ:Впараграфе3.3a.2рассматриваетсяприменение(10)свободныхколебанийнамагниченности для определения эффективных полей анизотропии в плѐнкахферритов-гранатов [A13,A3,A2,A15,A10].Внашихэкспериментахчастота колебаний F изменялась впределах 0.8-1.2 ГГц.Экспериментсоответствииспоказал,чтовыражениемв(8)зависимости квадрата частоты колебаний от напряжѐнности установоч- Рис.1.
Зависимость квадрата частоты свободныхного поля H0 действительно аппрок- колебанийсимируютсяпрямыминамагниченности от напряжѐнностиустановочного поля H0. Плѐнка 3. ▲ – поле H0линиями, направлено вдоль одной из ОЛН, ■ – вдоль другой ОЛН.причѐм для большинства плѐнок экспериментальные точки, полученные для двухвозможных направлений полей Hm и H0, соответствующих каждой из ОЛН,укладываются вблизи одной прямой (рис.1).
По точкам пересечения прямых с осями11абсцисс можно определить значения эффективного поля HK2 двухосной анизотропии,проявляющейся в плоскости плѐнок, а по угловому коэффициенту можно определитьзначение эффективного поля H, и по известному значению MS найти величину HKp.Полученные нами значения эффективных полей HK2 и H, а также другие данныеисследованных плѐнок приведены в таблице 1.Таблица 1. Основные данные исследуемых плѐнок.Плѐнка12345Состав(LuBi)3(FeGa)5O12(LuBi)3(FeGa)5O12(LuBi)3(FeGa)5O12(LuBi)3(FeGa)5O12(YLuBi)3(FeGa)5O12Толщина,MS, ГcHK2, ЭH, кЭ108, Гц1.816670.570.9616550.91.252.816501.21.64.016621.362.04.014HK2 = 32HK2 = 401.271.1мкмВ общем же случае ОЛН могут отличаться друг от друга.
Для плѐнки 5экспериментальные зависимости F2(H0), полученные для двух обсуждаемых геометрийопыта, чѐтко различаются: каждой из них соответствует своя аппроксимирующаяпрямая. Обе прямые параллельны друг другу и пересекают ось абсцисс при разныхзначениях поля H0: HK2 и HK2 (значения приведены в таблице 1). СогласноИ.С. Эдельман [1], неэквивалентность осей лѐгкого намагничивания объясняется тем,что в плоскости плѐнки проявляется и одноосная анизотропия с эффективным полемHK1 (HK1 = 2K1/MS = 4 Э для плѐнки 5).Отметим, что информация о значениях HK2 получена нами первыми [A13,A3,A2].Мы также впервые использовали анализ свободных колебаний намагниченности дляопределения эффективного поля анизотропии типа “лѐгкая плоскость”, причѐмзначения измеряемой нами величины хорошо совпадают со значениями, найденныемагнитооптическим методом, разработанным Е.Н.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
