Автореферат (1105316)

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 рукописиСергеев Александр СергеевичЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВАМИКРОМАГНИТНЫХ СТРУКТУРСпециальность 01.04.11 – физика магнитных явленийАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукМосква – 2014Работа выполнена на кафедре физики колебаний физического факультетаМосковского государственного университета им. М.В. Ломоносова.Научный руководитель:доктор физико-математических наук, доцент А.П. ПятаковОфициальные оппоненты:доктор физико-математических наук, профессор Е.Г.

Екомасов,Башкирский государственный университет, Уфакандидат физико-математических наук, научный сотрудник Д.И. Плохов,Институт общей физики им. А.М. Прохорова Российской академиинаук, МоскваВедущая организация:Московский государственный технический университет радиотехники,электроники и автоматикиЗащита состоится «» мая 2014 года вчасовминут на заседаниидиссертационного совета Д 501.001.70 при Московском государственном университете 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 библиотеки МГУ им. М.В. Ломоносова (Ломоносовский пр-т., д. 27), а также в сетиИнтернет по адресу:http://phys.msu.ru/rus/research/disser/sovet-D501-001-70/Автореферат разослан «»2014 года.Ученый секретарьдиссертационного совета Д 501.001.70доктор физико-математических наук,профессорГ.С. ПлотниковОбщая характеристика работыАктуальность работы. Данная работа посвящена изучению магнитоэлектрических свойств пространственно-неоднородных спиновых структур.В магнитоупорядоченных средах сосуществуют и конкурируют различныевзаимодействия между магнитными моментами: обменное взаимодействиенескольких типов, взаимодействие Дзялошинского-Мория, диполь-дипольноевзаимодействие.

Их совместное действие приводит к стабилизации разнообразных неоднородных спиновых структур. Среди них — протяженные пространственно-модулированные структуры, характеризующиеся одним или несколькими волновыми векторами; соразмерные структуры с пространственным периодом, кратным постоянной кристаллической решетки; скирмионы— двумерные цилиндрически-симметричные солитоны, стабилизированныевзаимодействием Дзялошинского-Мория, и многие другие структуры.Неоднородные спиновые структуры, интересные сами по себе, стали предметом пристального внимания после обнаружения в некоторых из них электрической поляризации.

Ее появление обусловлено неоднородным магнитоэлектрическим эффектом, суть которого заключается в том, что электрическая поляризация может возникнуть в области магнитной неоднородности [1].Возможность сосуществования намагниченности и электрической поляризации в одном веществе устанавливает определенные требования к магнитнойгруппе симметрии кристалла. Но эти требования могут быть удовлетвореныи путем локального понижения симметрии за счет возникновения магнитной неоднородности, что, во-первых, существенно расширяет класс веществ,в которых может быть реализовано магнитоэлектрическое взаимодействие;во-вторых, обуславливает сильную связь между электрической поляризацией и распределением вектора намагниченности, открывающую возможностиуправления намагниченностью с помощью электрического поля и электрической поляризацией — с помощью магнитного [2].Однако специфика механизмов, стабилизирующих перечисленные вышеспиновые структуры, такова, что они образуются лишь при температурахсущественно ниже комнатной.

В то же время при высоких температурах в3магнитоупорядоченных средах существуют магнитные неоднородности, возникающие между областями однородного распределения параметра порядка— доменные границы [3]. Как правило, в силу стремления уменьшить поверхностную энергию, они являются плоскими, но обладают при этом богатой внутренней структурой, допускающей существование нескольких классовмагнитных неоднородностей. Доменная граница характеризуется определенной киральностью, в зависимости от того, по или против часовой стрелкипроисходит в ней разворот вектора намагниченности. Более того, участки сразличной киральностью могут соседствовать в одной доменной границе.

Вэтом случае они будут разделены “границей” пониженной размерности, называемой вертикальной блоховской линией. Наконец, существует свобода ив выборе направления вектора намагниченности в блоховской линии, делающая возможным существование точки Блоха — точечной “границы”, разделяющей разные участки вертикальной блоховской линии.Электростатические свойства магнитных доменных границ были экспериментально обнаружены в пленках феррит-гранатов: границы смещалисьиз положения равновесия под действием неоднородного электрического поля,создававшегося заостренным электродом [4,5].

Наиболее вероятным механизмом возникновения электрической поляризации у доменных границ являетсянеоднородный магнитоэлектрический эффект. В этом случае вертикальныеблоховские линии и точки Блоха также могут обладать электрической поляризацией. Актуальность данной работы связана с необходимостью построения теоретической модели наблюдаемого магнитоэлектрического поведениядоменных границ, а также изучения электростатических свойств микромагнитных объектов, экспериментальные исследования которых предстоят в будущем.Целью диссертационной работы является теоретическое изучениеэлектростатических свойств микромагнитных структур, обусловленных неоднородным магнитоэлектрическим эффектом.

В работе решены следующиезадачи:1. Построение модели микромагнитной структуры доменной границы в4пленке феррит-граната и расчет соответствующего распределения электрической поляризации.2. Теоретический анализ влияния внешнего магнитного поля на микромагнитную структуру и на электростатические свойства доменных границс учетом одноосной, ромбической и кубической магнитной анизотропии.3. Изучение распределения электрического заряда магнитных неоднородностей внутри доменных границ — вертикальной блоховской линии иточки Блоха.4. Доказательство возможности зарождения магнитного скирмиона с помощью электрического поля в кристалле с неоднородным магнитоэлектрическим эффектом.Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:1.

Теоретически объяснены качественные особенности экспериментальныхзависимостей смещения границы под действием электрического поля отнапряженности внешнего магнитного поля.2. Впервые рассчитано распределение объемной и поверхностной плотности электрического заряда в скрученной доменной границе, распределение вектора намагниченности в которой изменяется по толщине пленкипод действием полей размагничивания.3. С помощью численного микромагнитного моделирования методом имитации отжига изучено распределение векторов намагниченности и электрической поляризации в доменной границе в пленке феррит-гранатас учетом наведенной магнитной анизотропии в присутствии внешнегомагнитного поля.4.

Впервые рассчитаны величины полного поверхностного электрического заряда, присущего вертикальной блоховской линии, и объемного заряда точки Блоха. Методом непрерывных деформаций распределения5вектора намагниченности установлено отсутствие связи между электрическим зарядом точки Блоха и ее топологическим зарядом.5. Путем численного моделирования впервые продемонстрирована возможность зарождения и стабилизации кирального магнитоэлектрическогоскирмиона с помощью электрического поля.Практическая значимость работы обусловлена тем, что магнитоэлектрические свойства микромагнитных объектов открывают перспективысоздания технологий хранения информации, характеризующихся высокой плотностью записи и малым энергопотреблением.

Среди предложенных на сегодняшний день концепций устройств памяти присутствуют основанные на использовании как доменных границ, так и скирмионов. Однако для управления микромагнитными объектами традиционно используются электрическиетоки. Электростатические свойства доменных границ и других объектов, рассмотренные в данной работе, делают возможным управление ими с помощьюэлектрического поля, что сопровождается меньшими энергозатратами.Научные положения и результаты, выносимые на защиту:1. Характер зависимости плотности поверхностного электрического заряда доменной границы от угла скручивания, обусловленного внешниммагнитным полем.2. Вид пространственного распределения плотности объемного и поверхностного электрических зарядов в скрученной доменной границе, вертикальной блоховской линии и точке Блоха.3.

Влияние параметров ромбической анизотропии Kr и ϕr на вид зависимости линейной плотности поверхностного электрического заряда доменной границы от напряженности внешнего магнитного поля, направленного перпендикулярно плоскости границы. Здесь Kr — константаанизотропии, а ϕr — угол между ортом анизотропии и нормалью к плоскости доменной границы.64. Линейный характер зависимости переходного значения напряженностимагнитного поля HxT от напряженности эффективного электрического поля E0 , характеризующего нарушение центральной симметрии вкристалле, где HxT — значение напряженности магнитного поля, прикотором доменные границы различной киральности обладают равнойэнергией.5. Возможность зарождения и стабилизации кирального магнитоэлектрического скирмиона с помощью электрического поля. Необходимая дляэтого величина напряженности электрического поля может быть оценена по порядку величины как 106 В/см, что лежит в диапазоне экспериментально достижимых значений.Апробация результатов.

Основные результаты, изложенные в диссертационной работе, были представлены на следующих конференциях:1. XXI Международная конференция “Новое в магнетизме и магнитныхматериалах”, Москва, 2009.2. XVI Международная конференция студентов, аспирантов и молодыхученых “Ломоносов-2009”, Москва, 2009.3. 12th International Ceramics Congress, Монтекатини-терме, Италия, 2010.4. Euro-Asian Symposium on Magnetism: Nanospintronics, Екатеринбург, 2010.5. Moscow International Symposium on Magnetism, Москва, 2011.6. International School of Oxide Electronics, Франция, Каржез (о. Корсика),2011.7.

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