Диссертация (1103648), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Отсутствие необходимости в токахвысокой плотности ослабляет ограничения на минимальный размер устройства и делает его более энергоэффективным.Научные положения и результаты, выносимые на защиту:∙ Зависимости знака и величины электроиндуцированного смещения искорости движения доменных границ в пленках феритов гранатов с кристаллографической ориентацией подложки (210) и (110) от величинымагнитного поля, перестраивающего микромагнитную структуру доменных границ.∙ Рассчитанные зависимости величины электрической поляризации доменной границы от напряженности магнитного поля и материальныхпараметров 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, Италия9∙ Euro-Asian Symposium on Magnetism: Nanospintronics (EASTMAG-2010),28 июня - 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 магнит”ных материалах“, 17-21 сентября 2012, АстраханьПубликации. Результаты диссертации опубликованы в 5 печатных работахв реферируемых журналах (две из них – в журналах из списка ВАК).Личный вклад автора.Проведенные экспериментальные исследования и результаты, полученныена основе микромагнитного моделирования, отражают персональный вкладавтора в опубликованные работы.
Обсуждение результатов и подготовка публикаций осуществлялись совместно с соавторами.Структура и объем диссертации: Диссертация состоит из введения, обзора литературы, трех глав, заключения и библиографии. Общий объем диссертации составляет 112 страниц, включающих 5 таблиц и 52 рисунка. Библиография содержит 87 наименования.10ГЛАВА1ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ1.1МагнитоэлектрикиМагнитоэлектрики – это вещества, в которых возникает намагниченностьпод действием внешнего электрического поля и электрическая поляризацияпод действием внешнего магнитного поля.В 1888 году В. Рентген заметил, что в диэлектрике, движущемся в электрическом поле, возникает намагниченность.
Несколько лет спустя, в 1894 году,П. Кюри, основываясь на соображениях симметрии, высказал идею о возможности существования магнитоэлектрических веществ. Последовавшие заэтим экспериментальные попытки найти такие вещества не увенчались успехом, поскольку сформулированные симметрийные критерии были слишкомабстрактны, однако в 1926 году П. Дебай ввел термин магнитоэлектрический”эффект“ [6]. Дальнейшее развитие эта область физики твердого тела получилапосле того, как Л. Д.
Ландау и Е. М. Лифшиц предложили ввести более строгое определение магнитоэлектриков [13]: считать таковыми только вещества, вкоторых наблюдается линейный МЭ эффект – = и = (здесь⃗ – магнитное поле, ⃗ – намагниченность, ⃗ – электриче⃗ – поляризация, ское поле, а – тензор МЭ эффекта). Наличие связи полярных векторов ⃗ и⃗ с аксиальными ⃗ и⃗ означает, что среди элементов симметрии искомоговещества должны отсутствовать инверсия пространства и обращение времени, но присутствует преобразование, которое является их произведением. Ужев 1959 г., И.
Е. Дзялошинский, руководствуясь новым определением, указал наCr2 O3 , как на потенциальный магнитоэлектрик [14], а в 1960 г. Д. Н. Астровобнаружил в нем предсказанный эффект и измерил индуцированную электрическим полем намагниченность [15]. Поиск МЭ веществ продолжался и,11к 1973 году было известно уже около 80 магнитоэлектрических соединений(Ti2 O3 , GaFeO3 , TbPO4 и другие). Тем не менее, вплоть до начала XXI векаисследования данного класса веществ оставались уделом узкой группы специалистов, поскольку МЭ эффекты в найденных соединениях были слабы илипроявляли себя только при низких температурах (гигантский магнитоэлектрический эффект в TbPO4 [16] и Ho2 BaNiO5 [17]), что делало их практическоеприменение невозможным.В настоящее время известно, что МЭ свойствами (в широком смысле1 ) могут обладать как вещества, имеющие магнитный или электрический параметрпорядка (в том числе и те вещества, в которых одновременно присутствует итот, и другой – мультиферроики), так и вещества, не обладающие ни тем, нидругим [18] (рис.
1.1). Более того, в качестве МЭ веществ рассматриваются икомпозитные материалы, в которых магнетик и сегнетоэлектрик связаны через механическую деформацию [19] – именно в них можно получить большиезначения константы МЭ взаимодействия при комнатной температуре [7].Рисунок 1.1: Классификация веществ, обладающих магнитными и/или электрическимисвойствами [18].1Здесь и далее, в отличие от определения, предложенного Ландау и Лифшицем, под магнитоэлектрикамипонимаются вещества, в которых возникает намагниченность при приложении электрического поля и электрическая поляризация при приложении магнитного поля.12Наличие в веществе магнитоэлектрического взаимодействия приводит комножеству различных эффектов:∙ линейный магнитоэлектрический эффект (индуцированная магнитнымполем электрическая поляризация и индуцированная электрическим полем намагниченность) [15]∙ квадратичный МЭ эффект ( = , = ) и эффектыболее высоких порядков [20]∙ поперечный магнитоэлектрический эффект в материалах с ферротороидным упорядочением2 [21, 22]∙ возникновение/подавление пространственно модулированных спиновых структур и связанные с этим скачки электрической поляризации( 3 и спиральные магнетики) [10, 23]∙ связь между сегнетоэлектрическими и магнитными доменными границами в результате неоднородного МЭ взаимодействия [24–26]Растущее число классов веществ, в которых находят магнитоэлектрические эффекты, и само разнообразие таких эффектов значительно расширяютвозможности их экспериментального исследования и, вероятно, практического применения.
В данной работе рассматривается один из видов МЭ взаимодействия – неоднородное магнитоэлектрическое взаимодействие – как причина возникновения электрической поляризации у магнитных доменных границ2Рассмотрим в качестве примера систему магнитных ионов со спинами, упорядоченными по кругу.
В такойсистеме выражение для вектора тороидного момента ⃗ , характеризующего это упорядочение, можно записать∑︀⃗ , здесь ⃗ , ⃗ – радиус-векторы и спины магнитных ионов. Приложениеследующим образом: ⃗ = 21 ⃗ × ⃗ вызывает перераспределение спиновой плотности и соответствующее смещениевнешнего магнитного поля ()⃗ и ⃗магнитных ионов, которое приводит к возникновению электрической поляризации. При этом векторы ⃗ , ⃗ ].образуют тройку взаимно перпендикулярных векторов: ⃗ ∼ [⃗ × 13(исследуемые ферриты гранаты являются ферримагнетиками и не обладаютсегнетоэлектрическим упорядочением).1.2Неоднородный магнитоэлектрический эффектВ магнитоупорядоченном материале сосуществуют различные силы, конкуренция между которыми приводит к образованию неоднородностей в распределении намагниченности. При этом, если такая неоднородность обладаетопределенными симметрийными свойствами, то в ней возможно образованиеэлектрической поляризации [11] – данное явление и называется неоднородныммагнитоэлектрическим эффектом.Для теоретического анализа МЭ взаимодействия вводятся дополнительныеслагаемые в свободную энергию вещества.
В работах [27, 28] было показано,что вклад неоднородного взаимодействия (для кристалла с кубической симметрией) можно описать при помощи инварианта типа Лифшица:⃗ · (⃗ (∇⃗ ·⃗ ) − (⃗ · ∇)⃗ ⃗ )). ℎ = ((1.1)⃗ – напряженность электрического поля, ⃗Здесь – константа МЭ-эффекта, ⃗ можно получить выражение– вектор намагниченности. Дифференцируя по ,для электрической поляризации: ℎ⃗ (∇⃗ ·⃗ ) − (⃗ · ∇)⃗ ⃗ ).⃗ = −= −((1.2)⃗Из формулы (1.2) следует, что поляризацией будут обладать именно неоднородности в распределении вектора намагниченности, поскольку в оба слагае⃗ (⃗).мых входят пространственные производные от В работе [11] модельными объектами, которые рассматриваются в соответствии с изложенной выше идеологией, являются доменные границы Блоха иНееля (рис. 1.2) – классические типы границ, реализующиеся в результате конкуренции между обменным взаимодействием и одноосной анизотропией [29].14Для блоховской границы поляризация равна нулю, а для неелевской, в которойвектор намагниченности разворачивается перпендикулярно плоскости границы, поляризация отлична от нуля.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
