Влияние подмагничивающих полей на доменную структуру в феррит-гранатовой пленке
Экспериментально исследовано поведение доменной структуры (ДС) в двухслойной феррит-гранатовой пленке при изменении магнитных полей и температуры. Показано влияние магнитостатического взаимодействия слоев на формирование ДС. Определена связь между величинами магнитостатического взаимодействия (намаг...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Физика и техника высоких давлений |
|---|---|
| Datum: | 2008 |
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
2008
|
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70403 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Влияние подмагничивающих полей на доменную структуру в феррит-гранатовой пленке / А.В. Безус, Т.Ю. Борисенко, Ю.А. Сирюк, В.В. Смирнов // Физика и техника высоких давлений. — 2008. — Т. 18, № 1. — С. 42-46. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860245650718851072 |
|---|---|
| author | Безус, А.В. Борисенко, Т.Ю. Сирюк, Ю.А. Смирнов, В.В. |
| author_facet | Безус, А.В. Борисенко, Т.Ю. Сирюк, Ю.А. Смирнов, В.В. |
| citation_txt | Влияние подмагничивающих полей на доменную структуру в феррит-гранатовой пленке / А.В. Безус, Т.Ю. Борисенко, Ю.А. Сирюк, В.В. Смирнов // Физика и техника высоких давлений. — 2008. — Т. 18, № 1. — С. 42-46. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Физика и техника высоких давлений |
| description | Экспериментально исследовано поведение доменной структуры (ДС) в двухслойной феррит-гранатовой пленке при изменении магнитных полей и температуры. Показано влияние магнитостатического взаимодействия слоев на формирование ДС. Определена связь между величинами магнитостатического взаимодействия (намагниченностью насыщения слоев) и фазовыми переходами в ДС другого слоя
The behaviour of domain structure (DS) in two-layer ferrite-garnet film has been experimentally investigated by magnetic field and temperature change. It is shown that the magnetostatic interaction between layers makes an influence on forming the DS. The dependence between magnetostatic interaction value (saturation magnetization of layers) and phase transitions in DS of another layer has been defined.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:36:23Z |
| format | Article |
| fulltext |
Физика и техника высоких давлений 2008, том 18, № 1
42
PACS: 75.70.Kw
А.В. Безус, Т.Ю. Борисенко, Ю.А. Сирюк, В.В. Смирнов
ВЛИЯНИЕ ПОДМАГНИЧИВАЮЩИХ ПОЛЕЙ НА ДОМЕННУЮ
СТРУКТУРУ В ФЕРРИТ-ГРАНАТОВОЙ ПЛЕНКЕ
Донецкий национальный университет
ул. Университетская, 24, г. Донецк, 83055, Украина
E-mail: Julia@sktel.com.ua
Статья поступила в редакцию 7 июня 2007 года
Экспериментально исследовано поведение доменной структуры (ДС) в двухслойной
феррит-гранатовой пленке при изменении магнитных полей и температуры. По-
казано влияние магнитостатического взаимодействия слоев на формирование ДС.
Определена связь между величинами магнитостатического взаимодействия (на-
магниченностью насыщения слоев) и фазовыми переходами в ДС другого слоя.
Поведение ДС в двухслойных пленках феррита-граната вызывает особый
интерес, т.к. на нее влияют не только наведенная и кубическая анизотропия,
но и взаимодействие слоев. Благодаря оптической прозрачности пленки
можно визуально наблюдать поведение ДС при изменении взаимодействия
между слоями, вызванном температурой или магнитным полем. Между
слоями существуют как магнитостатическое, так и обменное взаимодейст-
вия. В [1] обменное взаимодействие описывается введением дополнитель-
ных доменных границ (ДГ), параллельных поверхности раздела слоев и раз-
деляющих некоторые домены верхнего и нижнего слоев. Экспериментально
в [1] было установлено, что обменное взаимодействие между слоями фер-
рит-гранатовых пленок минимально и составляет ~ 1.4 K, если их соответст-
вующие железные подрешетки параллельны.
В [2] изучены ориентационные фазовые переходы (ФП) в двухслойной
пленке, индуцируемые полем смещения. Показано, что эти ФП обусловлены
наличием однонаправленной обменной анизотропии и качественно отлича-
ются по своей природе от известных в литературе. В [3] экспериментально
исследовано поведение ДС при изменении температуры пленки, имеющей в
одном из слоев точку компенсации Тc. Обнаружен спин-переориентаци-
онный ФП вблизи Tc. Предложены модели ДС, реализующиеся в исследуе-
мом температурном интервале [4]. Поскольку результаты, полученные раз-
ными авторами для различных пленок, отличаются друг от друга, следует
выбрать пленку с превалирующим типом взаимодействия, чтобы остано-
Физика и техника высоких давлений 2008, том 18, № 1
43
виться на одной и только одной концепции взаимодействия именно на этой
паре слоев.
В настоящей работе поставлена задача экспериментально исследовать по-
ведение ДС в двухслойной пленке, отличающейся от изученных в [1−4]:
один из слоев пленки имеет большую намагниченность насыщения, т.е. соз-
дает большое подмагничивающее поле Нbf. Влияние этого поля на ДС и яв-
ляется предметом изучения.
Описание экспериментальных результатов
Пленка выращена методом жидкофазной эпитаксии на гадолиний-
галлиевом гранате с наведенной одноосной анизотропией вдоль оси 〈111〉
перпендикулярно поверхности пленки. Верхний слой пленки состава
(TmBi)3(FeGa)5O12, нижний – (YGdTm)3(FeGa)5O12. При комнатной темпе-
ратуре намагниченность насыщения верхнего слоя 2.5·10−2 T, а нижнего –
1.42·10−2 T. Исследования проводили на магнитооптической установке, в
которой предусмотрены изменение температуры и действие магнитных по-
лей: импульсного монополярного (
310
~ 60
4
H ⋅
π
A/m, Hpul↑↑Hb > 0) и поля
смещения двух направлений. Если вектор Hb антипараллелен намагниченно-
сти внутри ЦМД, будем считать H > 0, если параллелен – H < 0. ДС наблю-
дали благодаря эффекту Фарадея.
В размагниченном состоянии пленки в верхнем слое наблюдали огром-
ные домены неопределенной формы оранжевого и желтого цвета, создаю-
щие подмагничивающие поля разного знака, в нижнем слое – полосовую
доменную структуру (ПДС). Модель ДС двухслойной пленки в размагни-
ченном состоянии представлена на рис. 1. Если на пленку действовать полем
смещения Н > 0, то оранжевый домен увеличивается, а желтый уменьшает-
ся, т.е. вектор намагниченности М внутри оранжевого домена параллелен
Н > 0 (М↑), в желтом – антипараллелен (М↓). Если же на пленку действо-
вать импульсным полем (Hpul↑), то в области, находящейся под доменом с
М↑, в нижнем слое формируется гексагональная решетка ЦМД (РЦД1), а
под доменом с М↓ сохраняется ПДС (рис. 2). Наблюдается «неоднород-
ность» в распределении ДС нижнего слоя под границей между доменами с
М↑ и М↓ верхнего слоя: у границы со стороны РЦД – короткие полосовые
домены, на полосовом домене темного цвета со стороны ПДС − утолщения в
виде ЦМД (зародыши ЦМД). Если увеличить поле смещения до
310
155
4
⋅
π
A/m,
то под доменом с М↑ исчезает решетка ЦМД, а под доменом с М↓ − полосо-
вая структура, но вдоль границы наблюдаются ЦМД темного цвета. Из на-
блюдений можно сделать выводы о существовании влияния подмагничивающе-
го поля одной пленки на ДС в другой. Во-первых, вектор намагниченности
внутри ЦМД и полосовых доменов темного цвета направлен антипараллельно
Физика и техника высоких давлений 2008, том 18, № 1
44
Рис. 1. Модель доменной структуры двухслойной пленки. Направления векторов H
магнитных полей: Hpul↑↑Hb > 0; Hpul↑↓Hb < 0
Рис. 2. Доменная структура двухслойной пленки состава (TmBi)3(FeGa)5O12/
/ (YGdTm)3(FeGa)5O12 после действия импульсного поля
приложенному полю. Во-вторых, ДГ между доменами с М↑ и М↓ верхнего
слоя создает неоднородную намагниченность в нижнем слое, благодаря
чему создается ЦМД из зародышей, наблюдавшихся ранее в полосовом
домене.
Экспериментально исследованы условия формирования ДС в нижнем
слое при различном знаке подмагничивающих полей (рис. 3). Под доменом с
М↑ импульсным полем при H ≥ 0 (Hpul↑↑Hb > 0) формируется гексагональная
РЦД1 с ЦМД темного цвета (рис. 3,а). При H0 < H < 0 (Н0 =
310
100
4
− ⋅
π
A/m)
формируется ПДС, а при Н = Н0 – сотовая структура: гексагональная решет-
ка из шестиугольных доменов темного цвета на светлом фоне. Под доменом
с М↓ импульсным полем при Н > H0 формируется ПДС, а при H < H0 – гек-
сагональная РЦД2 из светлых ЦМД c М↑ на темном фоне (рис. 3,б). При
этом вектор Hpul антипараллелен H. При снятии H < 0 диаметр ЦМД увели-
чивается, и РЦД2 сохраняется. При Н > 0 РЦД2 приобретает форму сот. Та-
ким образом, экспериментальные результаты показывают влияние двух на-
правлений подмагничивающего поля верхнего слоя на условия формирова-
ния ДС в нижнем слое, поскольку при разном направлении M в доменах
верхнего слоя формируется различная ДС в нижнем слое.
Как видно из рис. 4, поле коллапса Нc для ДС с М↓ (кривые 3, 4) остается
постоянным в широком температурном интервале, в то время как для ДС с
М↑ Нc уменьшается при повышении температуры. Температура Нееля ниж-
него слоя
2NT больше
1NT верхнего слоя. Такое различие температурной за-
висимости Нc кривых 3, 4 и 5 еще раз подтверждает влияние подмагничи-
вающего поля, указывая на влияние температурной зависимости подмагни-
чивающих полей разного знака верхнего слоя, т.е. Нbf (Т).
Физика и техника высоких давлений 2008, том 18, № 1
45
Рис. 3. Доменная структура нижнего слоя пленки в зависимости от поля формирования
Рис. 4. Н−Т-диаграмма двухслойной пленки: 1, 2 – температурные зависимости Нc
соответственно доменов M↓ и M↑ верхнего слоя; 3, 4 – температурные зависимости Нc
ПДС и ЦМД с M↓ нижнего слоя (темного цвета); 5 – Нc ПДС с M↑ нижнего слоя
(светлого цвета)
При 293 K импульсным полем в нижнем слое под доменом с М↑ была
сформирована РЦД1 с периодом a = 11·10−6 m и диаметром ЦМД d = 7.5·10−6 m,
а под доменом с М↓ − полосовая ДС с периодом P = 8.5·10−6 m. Затем поле
было снято, и пленка нагревалась. ДС сохранялась при изменении темпера-
туры в интервале ΔТ = 60 grad. При ТФП = 353 K РЦД1 скачком распалась на
разделенные страйпами блоки новой РЦД с другими параметрами, т.е. про-
изошел спонтанный ФП первого рода с образованием зародышей страйпов и
сохранением числа частиц [5]. Полосовая ДС также скачком перешла в вол-
нообразную ДС, т.е. в ПДС тоже наблюдался ФП первого рода [6]. Как вид-
но из рис. 4, фазовые переходы в ДС произошли при температуре, при кото-
рой величина поля коллапса домена с М↓ верхнего слоя близка по величине
Нc РЦД1 и ПДС. Из этого можно заключить, что РЦД1 и ПДС распадаются
тогда, когда исчезает подмагничивающее поле верхнего слоя в домене с М↓.
Выводы
Приведенные экспериментальные результаты показывают, что в данной
двухслойной пленке взаимодействие между слоями носит магнитостатиче-
ский характер, и для объяснения полученных особенностей ДС не надо учи-
тывать другие виды взаимодействия и компенсационные границы между
слоями. Это связано с тем, что один из слоев имеет намагниченность насы-
щения гораздо больше, чем второй, что приводит к значительной величине
подмагничивающих полей от этого слоя.
Физика и техника высоких давлений 2008, том 18, № 1
46
1. A.H. Bobeck, S.L. Blank, H.J. Levinstein, Bell Syst. Tech. J. 51, 431 (1972).
2. A.И. Беляева, О.В. Милославская, В.П. Юрьев, В.А. Потакова, ФТТ 26, 3250
(1984).
3. Ю.А. Мамалуй, Ю.А. Сирюк, Изв. РАН. Сер. физ. 71, 556 (2007).
4. А.В. Безус, Ю.А. Мамалуй, Ю.А. Сирюк, Функциональные материалы 11, 491
(2004).
5. Ю.А. Мамалуй, Ю.А. Сирюк, А.В. Безус, ФТТ 45, 1645 (2003).
6. В.А. Заблоцкий, К.В. Ламонова, Ю.А. Мамалуй, Ю.А. Сирюк, ФТВД 6, № 2, 34
(1996).
A.V. Bezus, T.Yu. Borisenko, Ju.А. Siryuk, V.V. Smirnov
THE INFLUENCE OF BIAS FIELDS ON DOMAIN STRUCTURE
IN FERRITE-GARNET FILM
The behaviour of domain structure (DS) in two-layer ferrite-garnet film has been experi-
mentally investigated by magnetic field and temperature change. It is shown that the
magnetostatic interaction between layers makes an influence on forming the DS. The de-
pendence between magnetostatic interaction value (saturation magnetization of layers)
and phase transitions in DS of another layer has been defined.
Fig. 1. The model of domain structure of two-layer film. Directions of vectors H of the
magnetic fields: Hpul↑↑Hb > 0; Hpul↑↓Hb < 0
Fig. 2. The domain structure of two-layer film of the (TmBi)3(FeGa)5O12/
/ (YGdTm)3(FeGa)5O12 composition after action of the pulsed field
Fig. 3. The domain structure of lower film layer against the forming field
Fig. 4. Н−Т-diagram of two-layer film: 1, 2 – temperature dependences of Нc for M↓ and
M↑ domains, respectively of the upper layer; 3, 4 – temperature dependences of Нc for
stripe domain structure and bubble domain structure with M↓ of the lower layer (dark
colour); 5 − Hc of stripe domain structure with M↑ of the lower layer (light colour)
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-70403 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0868-5924 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:36:23Z |
| publishDate | 2008 |
| publisher | Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Безус, А.В. Борисенко, Т.Ю. Сирюк, Ю.А. Смирнов, В.В. 2014-11-04T15:13:19Z 2014-11-04T15:13:19Z 2008 Влияние подмагничивающих полей на доменную структуру в феррит-гранатовой пленке / А.В. Безус, Т.Ю. Борисенко, Ю.А. Сирюк, В.В. Смирнов // Физика и техника высоких давлений. — 2008. — Т. 18, № 1. — С. 42-46. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 0868-5924 PACS: 75.70.Kw https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70403 Экспериментально исследовано поведение доменной структуры (ДС) в двухслойной феррит-гранатовой пленке при изменении магнитных полей и температуры. Показано влияние магнитостатического взаимодействия слоев на формирование ДС. Определена связь между величинами магнитостатического взаимодействия (намагниченностью насыщения слоев) и фазовыми переходами в ДС другого слоя The behaviour of domain structure (DS) in two-layer ferrite-garnet film has been experimentally investigated by magnetic field and temperature change. It is shown that the magnetostatic interaction between layers makes an influence on forming the DS. The dependence between magnetostatic interaction value (saturation magnetization of layers) and phase transitions in DS of another layer has been defined. ru Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України Физика и техника высоких давлений Влияние подмагничивающих полей на доменную структуру в феррит-гранатовой пленке Вплив підмагнічуючих полів на доменну структуру у феріт-гранатовій плівці The influence of bias fields on domain structure in ferrite-garnet film Article published earlier |
| spellingShingle | Влияние подмагничивающих полей на доменную структуру в феррит-гранатовой пленке Безус, А.В. Борисенко, Т.Ю. Сирюк, Ю.А. Смирнов, В.В. |
| title | Влияние подмагничивающих полей на доменную структуру в феррит-гранатовой пленке |
| title_alt | Вплив підмагнічуючих полів на доменну структуру у феріт-гранатовій плівці The influence of bias fields on domain structure in ferrite-garnet film |
| title_full | Влияние подмагничивающих полей на доменную структуру в феррит-гранатовой пленке |
| title_fullStr | Влияние подмагничивающих полей на доменную структуру в феррит-гранатовой пленке |
| title_full_unstemmed | Влияние подмагничивающих полей на доменную структуру в феррит-гранатовой пленке |
| title_short | Влияние подмагничивающих полей на доменную структуру в феррит-гранатовой пленке |
| title_sort | влияние подмагничивающих полей на доменную структуру в феррит-гранатовой пленке |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70403 |
| work_keys_str_mv | AT bezusav vliâniepodmagničivaûŝihpoleinadomennuûstrukturuvferritgranatovoiplenke AT borisenkotû vliâniepodmagničivaûŝihpoleinadomennuûstrukturuvferritgranatovoiplenke AT sirûkûa vliâniepodmagničivaûŝihpoleinadomennuûstrukturuvferritgranatovoiplenke AT smirnovvv vliâniepodmagničivaûŝihpoleinadomennuûstrukturuvferritgranatovoiplenke AT bezusav vplivpídmagníčuûčihpolívnadomennustrukturuuferítgranatovíiplívcí AT borisenkotû vplivpídmagníčuûčihpolívnadomennustrukturuuferítgranatovíiplívcí AT sirûkûa vplivpídmagníčuûčihpolívnadomennustrukturuuferítgranatovíiplívcí AT smirnovvv vplivpídmagníčuûčihpolívnadomennustrukturuuferítgranatovíiplívcí AT bezusav theinfluenceofbiasfieldsondomainstructureinferritegarnetfilm AT borisenkotû theinfluenceofbiasfieldsondomainstructureinferritegarnetfilm AT sirûkûa theinfluenceofbiasfieldsondomainstructureinferritegarnetfilm AT smirnovvv theinfluenceofbiasfieldsondomainstructureinferritegarnetfilm |