Автореферат (1103647)

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

Текст из файла

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТимени М. В. ЛОМОНОСОВАФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТНа правах рукописиСечин Дмитрий АндреевичМАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВАДОМЕННЫХ ГРАНИЦ В ПЛЕНКАХФЕРРИТОВ ГРАНАТОВСпециальность 01.04.11 – физика магнитных явленийАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание учёной степеникандидата физико-математических наукМосква — 2014Работа выполнена на кафедре физики колебаний физического факультетаМосковского государственного университета имени М.В. Ломоносова.Научный руководитель:докторфизико-математическихнаук,доцентА.П.

ПятаковОфициальные оппоненты:доктор физико-математических наук, доцент,заведующий кафедрой В. Г. КостишинНациональныйисследовательскийтехнологическийуниверситет «МИСиС»доктор физико-математических наук, доцент,ведущий научный сотрудник Е. Д. МишинаМосковский государственный технический университетрадиотехники, электроники и автоматикиВедущая организация:Фрязинский филиал Федерального государственногобюджетногоучреждениянаукиИнститутарадиотехники и электроники им. В.А. КотельниковаРАНЗащита состоится «____» марта 2015 года в ____ часов ____ минут на заседаниидиссертационногосоветаД501.001.70приМосковскомгосударственномуниверситете им.

М.В. Ломоносова по адресу: 119991 ГСП-1 Москва, Ленинскиегоры, д. 1, стр. 35, конференц-зал ЦКП физического факультета МГУ им. М.В.Ломоносова.С диссертацией можно ознакомиться в отделе диссертаций Научной библиотекиМГУ им. М.В. Ломоносова (Ломоносовский пр-т., д. 27), а также в сети Интернет поадресу:Автореферат разослан«____»2015 года.Ученый секретарьдиссертационного совета Д 501.001.70кандидат физико-математических наукдоцентА. И. ЕфимоваОбщая характеристика работыАктуальность работы. Электронные устройства невероятно изменилиоблик нашей цивилизации. Однако последние несколько десятков лет внимание исследователей занимает не только традиционная электроника, но и новыееё ответвления, такие как спинтроника.

Спинтроника (от словосочетания spin”electronics“) изучает возможность использования не заряда электрона, а его механического момента — спина и магнитного момента, связанного со спином.Самым значительным достижением спинтроники на данный моментявляется эффект гигантского магнитосопротивления (Giant magnetoresistance,GMR), за который в 2007 году Альберу Ферту и Петеру Грюнбергу была вручена Нобелевская премия [1]. Суть открытого эффекта заключается в том, чтосопротивление структуры, состоящей из нескольких магнитных и немагнитныхслоев, существенно зависит от взаимной ориентации намагниченности в магнитных слоях.

Эффект GMR позволил значительно увеличить плотность записиинформации на жестких дисках (в настоящее время в таких устройствах применяются считывающие головки, основанные на сходном эффекте туннельногомагнитосопротивления), он также используется сейчас и в датчиках магнитногополя и других сенсорах [2].В рамках спиновой электроники разрабатывается концепция магниторезистивной памяти произвольного доступа (Magnetoresistive Random AccessMemory, MRAM [3,4]), которая предполагает хранение информации при помощимагнитных моментов. Важной проблемой при такой постановке задачи становится механизм считывания/записи, поскольку использование внешнего магнитного поля на практике малоэффективно.

Во-первых, при создании магнитногополя электрическим током значительная часть энергии расходуется на нагревпроводников (джоулево тепло), во-вторых, создать сильное поле в ограниченной области пространства – нетривиальная техническая задача. Возможен альтернативный механизм магнитной записи, основанный на использовании спинполяризованного тока [3] (тока, в котором преобладают электроны с положительной проекцией спина на заданную ось), но и он требует высоких плотностейтока ( ∼ 106 − 107 A/cм2 ), а значит, также приводит к излишней диссипацииэнергии. Кроме того, высокие плотности тока приводят к деградации проводников, поскольку являются причиной дрейфа ионов [5].С другой стороны, еще в 19 веке Пьером Кюри была высказана идеяо существовании магнитоэлектриков – веществ, в которых магнитная и электрическая подсистемы взаимодействуют друг с другом [6].

Такое взаимодействие приводит, в частности, к возникновению в веществе намагниченности поддействием электростатического поля и, наоборот, возникновению электрической3поляризации под действием магнитного поля – так называемому магнитоэлектрическому (МЭ) эффекту. Следовательно, возможен механизм управления магнитными моментами вещества при помощи постоянного электрического поля,создание и переключение полярности которого требует существенно меньшихрасходов энергии. Поиск и исследование такого механизма может привести кзначительному улучшению существующих устройств памяти.Наличие магнитоэлектрического взаимодействия обнаружено в широкомряде веществ, но наиболее сильно проявляется (при нормальных условиях) вкомпозитных материалах, состоящих из магнитострикционной и пьезоэлектрической компонент [7].

Однако создание композитных структур сложнее, чем работа с однофазными материалами, а свойства МЭ взаимодействия существеннозависят от граничного слоя между компонентами, который также сложно контролировать при изготовлении [8].Другим направлением для исследований является изучение неоднородного магнитоэлектрического эффекта; он проявляет себя в том, что микромагнитные неоднородности могут обладать электрической поляризацией [9]. Например,поляризацией обладает спиновая циклоида“ в спиральных магнетиках [10], а в”1983 году В.Г.

Барьяхтаром и др. было теоретически показано, что неоднородный МЭ эффект может иметь место и в доменных границах (ДГ) [11]. При этомиз двух классических типов 180-градусных доменных границ – границы Блохаи границы Нееля – только последняя обладает отличной от нуля поляризацией.В 2007 году впервые экспериментально наблюдалось смещение доменных границ в эпитаксиальных пленках ферритов гранатов под действием статического электрического поля [12]. Особенности наблюдаемого явления (смена направления движения границы при смене полярности электрического поляи зависимость силы эффекта от кристаллографической ориентации подложкипленки) позволили предположить, что механизмом, лежащим в его основе, служит неоднородный магнитоэлектрический эффект.

Однако имеющиеся экспериментальные данные не дают возможности полностью исключить альтернативные интерпретации. Данная работа представляет дополнительные аргументы впользу неоднородного МЭ эффекта и демонстрирует возможность управлениявеличиной и знаком электрической поляризации доменной границы путем перестройки её внутренней структуры.Целью данной диссертационной работы было исследование возможности управления электрической поляризацией магнитных доменных границ. Длядостижения этой цели были экспериментально исследованы доменные границыв пленках ферритов гранатов, микромагнитная структура которых перестраивалась в результате действия внешнего магнитного поля.

Также были проведенычисленные расчеты электрической поляризации доменной границы, возникаю4щей вследствие неоднородного МЭ эффекта, и разработана процедура компьютерного моделирования динамики электроиндуцированного движения такой границы.Научная новизна работы заключается в следующем:∙ Впервые получены экспериментальные зависимости электроиндуцированного смещения ДГ от величины внешнего магнитного поля, перпендикулярного плоскости доменных границ. Данные результаты доказывают возможность изменения модуля и направления электрической поляризации границы путем перестройки ее магнитной структуры.

Впервые продемонстрировано значительное (на порядок величины) усиление электроиндуцированного смещения доменной границы (при той же напряженности электрического поля, вызывающего смещение границы).∙ Исследована динамика электроиндуцированного движения доменных границ, структура которых изменена постоянным внешним магнитным полем.∙ На основе результатов микромагнитного моделирования показано, что изменение направления электроиндуцированного движения доменных границ, структура которых изменена внешним магнитным полем, связано сизменением направления вращения вектора намагниченности в границе,а рост модуля поляризации границы по мере увеличения напряженностимагнитного поля происходит в результате роста неелевской компоненты вструктуре границы.∙ При помощи микромагнитного моделирования показано, что существуетвозможность создания элементов памяти на основе эффекта движения магнитных доменных границ в электрическом поле.Практическая значимость работы заключается в том, что исследуемыйэффект электроиндуцированного движения магнитных доменных границ можетбыть использован для создания устройств памяти, запись информации в которых будет осуществляться не перемагничиванием элемента памяти как целого,а смещением доменной границы.В более широком смысле подход к решению задачи взаимного превращения электрического и магнитного полей, основанный на магнитоэлектрическомэффекте, может быть использован при проектировании различных логическихэлементов электрических цепей.

Отсутствие необходимости в токах высокойплотности ослабляет ограничения на минимальный размер устройства и делает его более энергоэффективным.5Научные положения и результаты, выносимые на защиту:∙ Зависимости знака и величины электроиндуцированного смещения и скорости движения доменных границ в пленках феритов гранатов с кристаллографической ориентацией подложки (210) и (110) от величины магнитногополя, перестраивающего микромагнитную структуру доменных границ.∙ Рассчитанные зависимости величины электрической поляризации доменной границы от напряженности магнитного поля и материальных параметров вещества.∙ Результаты компьютерного моделирования электроиндуцированной динамики движения магнитных доменных границ.Апробация результатов. Основные результаты, изложенные в диссертации, доложены на следующих конференциях:∙ Фундаментальные и прикладные аспекты инновационных проектов Физического факультета МГУ, 18-19 ноября 2009, Москва∙ CIMTEC 2010, 12th International Ceramics Congress, 6-11 июня 2010,Монтекатини-Терме, Италия∙ Euro-Asian Symposium on Magnetism: Nanospintronics (EASTMAG-2010), 28июня - 2 июля, 2010, Екатеринбург∙ Moscow International Symposium on Magnetism, 21-25 августа, Москва, 2011∙ International School of Oxide Electronics, 3-15 октября, Каржес, Франция,2011∙ XXII Международная конференция Новое в магнетизме и магнитных ма”териалах“, 17-21 сентября 2012, АстраханьПубликации.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации