Поведение доменной структуры в феррит-гранатовой пленке с малой одноосной анизотропией
Экспериментально изучены особенности доменной структуры (ДС) и доменной границы (ДГ) в пленке с малой одноосной анизотропией, имеющей точку магнитной компенсации Tc. Обнаружены два вида спин-переориентационного фазового перехода (СПФП). При T < Tc СПФП из одной угловой фазы в другую происходил пу...
Saved in:
| Published in: | Физика и техника высоких давлений |
|---|---|
| Date: | 2008 |
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
2008
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70421 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Поведение доменной структуры в феррит-гранатовой пленке с малой одноосной анизотропией / А.В. Безус, Т.Ю. Борисенко, Ю.А. Сирюк, В.В. Смирнов // Физика и техника высоких давлений. — 2008. — Т. 18, № 2. — С. 70-76. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859595534711390208 |
|---|---|
| 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 | Поведение доменной структуры в феррит-гранатовой пленке с малой одноосной анизотропией / А.В. Безус, Т.Ю. Борисенко, Ю.А. Сирюк, В.В. Смирнов // Физика и техника высоких давлений. — 2008. — Т. 18, № 2. — С. 70-76. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Физика и техника высоких давлений |
| description | Экспериментально изучены особенности доменной структуры (ДС) и доменной границы (ДГ) в пленке с малой одноосной анизотропией, имеющей точку магнитной компенсации Tc. Обнаружены два вида спин-переориентационного фазового перехода (СПФП). При T < Tc СПФП из одной угловой фазы в другую происходил путем поворота вектора намагниченности домена в энергетически более выгодное состояние, а при T > Tc – от осевой фазы к угловой.
Domain structure (DS) and domain boundary (DB) peculiarities in the film of low uniaxial anisotropy with a magnetic compensation point Tc have been experimentally investigated. Moreover, the two types of the spin-reorientation phase transitions (SRPT) were detected. In the event of T < Tc the SRPT occurs from one angular phase to another by domain magnetization vector rotation to energetically advantageous state and for T > Tc – from an axial to angular phase.
|
| first_indexed | 2025-11-27T21:06:31Z |
| format | Article |
| fulltext |
Физика и техника высоких давлений 2008, том 18, № 2
70
PACS: 75.70.Kw
А.В. Безус, Т.Ю. Борисенко, Ю.А. Сирюк, В.В. Смирнов
ПОВЕДЕНИЕ ДОМЕННОЙ СТРУКТУРЫ В ФЕРРИТ-ГРАНАТОВОЙ
ПЛЕНКЕ С МАЛОЙ ОДНООСНОЙ АНИЗОТРОПИЕЙ
Донецкий национальный университет
ул. Университетская, 24, г. Донецк, 83055, Украина
Статья поступила в редакцию 6 июля 2007 года
Экспериментально изучены особенности доменной структуры (ДС) и доменной
границы (ДГ) в пленке с малой одноосной анизотропией, имеющей точку магнит-
ной компенсации Tc. Обнаружены два вида спин-переориентационного фазового
перехода (СПФП). При T < Tc СПФП из одной угловой фазы в другую происходил
путем поворота вектора намагниченности домена в энергетически более выгод-
ное состояние, а при T > Tc – от осевой фазы к угловой.
Введение
Большое многообразие ДС, наблюдаемых в пленках ферритов-гранатов,
определяется смешанным характером анизотропии. Магнитная анизотропия
наряду с кубической кристаллографической содержит дополнительную од-
ноосную компоненту, наведенную в процессе роста. Относительное влияние
двух видов анизотропии зависит от температуры, в результате чего в пленке
могут реализоваться ДС как типичные для одноосных или кубических маг-
нетиков, так и обладающие совершенно отличными свойствами.
В работе поставлена задача экспериментально изучить особенности поведе-
ния ДС при изменении температуры T или магнитного поля H в пленке с малой
одноосной анизотропией. Для исследования была выбрана пленка состава
(YBi)3(FeGa)5O12. Эта пленка отличается от изученных в [1] тем, что в ней
очень слабая одноосная анизотропия, наблюдающаяся при высоких значениях T.
Параметры пленки: толщина h = 18·10–6 m, намагниченность насыщения
при комнатной температуре 4πMs = 10–2 T, поле анизотропии Ha = 15·105/4π A/m,
коэрцитивность Hcoer = 103/4π A/m. Исследования проводили на магнитооп-
тической установке, в которой были предусмотрены изменение температуры
от 90 K до температуры Нееля TN, а также действие магнитных полей, пер-
пендикулярных плоскости пленки: монополярное импульсное Hpul и поле
смещения H двух направлений. Если ↑↓H M (где M – намагниченность
Физика и техника высоких давлений 2008, том 18, № 2
71
внутри ЦМД), то H > 0, если ↓↓H M , то H < 0. ДС наблюдалась благодаря
эффекту Фарадея. Цветовая регистрация позволяла заметить изменение на-
правления вектора намагниченности в доменах.
Описание экспериментальных результатов
Было проведено два вида исследований: при первом на ДС периодически
воздействовали импульсным полем и полем смещения; при втором – влия-
ние магнитных полей отсутствовало.
Доменная структура под действием магнитных полей
Изучали равновесную доменную структуру, которую формировали при
каждой температуре импульсным полем. Ранее нами были измерены период
P и поле коллапса Hc равновесной ДС (рис. 1) [2].
Рис. 1. Температурные зависимости поля коллапса и периода ДС при охлаждении
(■ – Hс(T), ● – P(T)) и нагревании (□ – Hс(T), ○ – P(T))
При T5 > T > T1 наблюдались желтые и зеленые домены с отростками, на-
правленными вдоль трех осей, являющихся проекциями осей типа 〈111〉 на
плоскость пленки (рис. 2,а). В окрестности T1 ДГ широкие, красноватого
цвета, неодинаковой ширины и в некоторых местах неровные, как будто с
ворсинками. Если на ДС действовало поле смещения небольшой величины,
то после его снятия ширина красных ДГ изменялась, в некоторых местах ос-
тавалась только тонкая темная ДГ. На доменах местами наблюдались блек-
лые пятна. Появление белесого цвета могло быть связано с тем, что при ука-
занной температуре под действием магнитного поля изменялся угол ориен-
тации железных подрешеток по отношению друг к другу, т.е. появлялась не-
коллинеарность между подрешетками [3]. При понижении T период доменов
увеличивался, а поле коллапса уменьшалось (см. рис. 1). В интервале T2–T3
Физика и техника высоких давлений 2008, том 18, № 2
72
Рис. 2. Виды доменной структуры
Физика и техника высоких давлений 2008, том 18, № 2
73
между желтыми и зелеными доменами через один домен исчезала красная ДГ,
а вместо нее появлялась узкая темная граница (рис. 2,б). Затем при дальнейшем
уменьшении температуры между зелеными и желтыми доменами снова появ-
лялась широкая ДГ красного цвета. При приближении к Tc форма доменов из-
менялась, исчезали отростки (рис. 2,в). При T4 исчезали желтые домены и появ-
лялась монодоменность зеленого цвета, которая наблюдалась в интервале T4–Tc.
При Tc цвет монодоменности скачком изменялся с зеленого на желтый. Это
можно объяснить тем, что достигнута температура магнитной компенсации Tc.
Монодоменность желтого цвета наблюдалась до T5, а затем на желтом фоне
появлялись зеленые домены с коричневой ДГ, более четкой, чем наблюдавшая-
ся при приближении к Tc со стороны высокой температуры. При понижении T
период зеленых доменов уменьшался, Hc росло (см. рис. 1). При T6 коричневые
ДГ изменялись по ширине, а вместо зеленых наблюдались желтые домены. Это
означало, что между доменами произошел скачком обмен цветом, т.е. наблю-
дался СПФП. С понижением T уменьшался период желтых доменов.
С повышением температуры в интервале T7–Tc наблюдалась монодомен-
ность зеленого цвета, изменяющегося при Tc на желтый. При T8 появлялись
домены зеленого цвета с коричневой ДГ. По мере удаления от Tc ширина ДГ
уменьшалась.
Итак, результаты можно обобщить следующим образом. В области, близ-
кой к температуре магнитной компенсации, наблюдалась монодоменность,
цвет которой при Tc изменялся. Монодоменность сохранялась при охлажде-
нии в интервале T4–T5, при нагревании в интервале Т7–Т8, т.е. наблюдался
гистерезис. Вблизи Tc в интервале T1–T4 наблюдалась равновесная ДС и ши-
рокая ДГ красного цвета, неодинаковой ширины по всей длине домена. В
интервале T2–T3 широкая ДГ исчезала через каждый домен, а на ее месте на-
блюдалась тонкая контрастная ДГ темного цвета. При T1 < T ≤ T10 и в интер-
вале T6–T7 ДГ была более узкая, коричневого цвета.
Доменная структура при отсутствии магнитных полей
Если ДС сформировать при определенной температуре, а затем выклю-
чить поле, то в исследуемом температурном интервале она будет неравно-
весной. Ранее нами в [4] изучалось поведение неравновесной ДС в окрестно-
сти Tc. Было замечено, что в интервале T3–T1 желтый и зеленый домены
приобрели розовый оттенок, а в интервале T6–T7 – лимонный. При охлажде-
нии в районе T11 наблюдался интересный цветовой обмен. Зеленые домены
приобрели желтый цвет окружающего поля, и на сплошном желтом поле
видна была только коричневая ДГ. Потом те домены, что раньше были жел-
тыми, приобрели зеленый цвет (рис. 2,г–е). Следовательно, произошел такой
же СПФП, как и при T6 в эксперименте с полем. Но тогда СПФП произошел
быстро, а теперь он происходил медленнее, в интервале 174–177 K, и при
нагревании повторился в обратном порядке.
Физика и техника высоких давлений 2008, том 18, № 2
74
Из результатов эксперимента видно, что вблизи Tc поведение равновес-
ной ДС отличается от поведения неравновесной. Если эксперимент прово-
дили при воздействии полей на пленку, то вблизи Tc имела место монодо-
менность. При охлаждении ниже Tc цвет монодоменности изменялся, как и
должно быть при переходе через Tc в однородном образце. Если же наблю-
дение ДС происходило без действия полей, то вблизи Tc монодоменность не
наблюдалась, т.к. образец был многодоменным. Приведенные результаты
можно объяснить тем, что вдали от Tc при T > T9 и T < T6 существуют две
коллинеарные магнитные фазы с направлениями результирующей намагни-
ченности вдоль трех осей типа 〈111〉, расположенных под углом к плоскости
пленки (желтые и зеленые домены). При приближении к Tc в интервалах T4–T8
и T6–T7 появляются две неколлинеарные фазы, так как магнитные подре-
шетки становятся неколлинеарными [5–7], что подтверждается изменением
цвета ДС и видом ДГ. Результирующий магнитный момент направлен по-
прежнему вдоль одной из осей 〈111〉 под углом к плоскости пленки, но из-за
неколлинеарности домены приобретают другие оттенки.
СПФП, наблюдаемый при T11, происходил путем переориентации намаг-
ниченности всего домена. Изменение направления вектора намагниченности
насыщения схематически показано на рис. 2,г–е. Приложение поля сместило
температуру этого СПФП в область низких температур и привело к необра-
тимости спиновой переориентации. В [8,9] проведен теоретический расчет
энергии ДС ферритов-гранатов, обладающих смешанной анизотропией. Пока-
зано, что ДС перестраиваются так, чтобы достичь минимальной энергии. При
этом происходит поворот вектора намагниченности в одном из доменов.
Формирование ЦМД и решетки ЦМД
Особый интерес вызывает в этой пленке формирование ЦМД и его пове-
дение. ЦМД можно было создать только при T ≥ 370 K. В отличие от пленок
с большой одноосной анизотропией, где ЦМД можно было создать Hpul при
отсутствии поля смещения [1], в этой пленке таким способом сформировать
ЦМД не удалось. Были найдены два способа формирования ЦМД. При пер-
вом ЦМД создавали импульсным полем только в присутствии H > 0, близко-
го по величине полю коллапса, например, зеленого полосового домена (ПД).
На обоих концах ПД, словно мыльные пузыри, создавались ЦМД, отрыва-
лись и сохранялись в присутствии H при выключенном импульсном поле
(рис. 2,ж). Но при уменьшении H до нуля ЦМД теряли свою форму и вновь
превращались в ПД. При втором способе импульсным полем при H < 0 (до
3·104/4π A/m) из зеленых ПД формировались округлые домены. При выклю-
чении полей они превращались в ЦМД. При 370 K была создана гексаго-
нальная решетка ЦМД (рис. 2,з). Поскольку решетка ЦМД создается Hpul,
перпендикулярным плоскости пленки, значит, при высокой T пленка имеет
слабую осевую анизотропию. При понижении T ЦМД не создаются. Следо-
вательно, с уменьшением T анизотропия уменьшается (рис. 3).
Физика и техника высоких давлений 2008, том 18, № 2
75
Рис. 3. Схематическое изображение распределения магнитных фаз по температуре, K:
Тс – точка компенсации, ТSR – температура спиновой переориентации, ТN – темпе-
ратура Нееля
В интервале температур 370–350 K наблюдалось изменение цвета ДС:
темно-зеленые ЦМД становились светло-зелеными, а оранжевое поле – жел-
тым. Таким образом, в этом интервале происходил СПФП от осевой к угло-
вой фазе (рис. 3), как в [10]. При приближении к Tc некоторые ЦМД умень-
шались и затем, как ртутные капли, сливались с большими ЦМД (см. рис.
2,и). Большие ЦМД двигались, при этом неравномерно изменялась шири-
на ДГ. С уменьшением T ЦМД теряли свою форму и превращались в ПД.
Следовательно, в угловой фазе ЦМД не являлись устойчивыми, отве-
чающими минимуму энергии. Движение ЦМД происходило вдоль про-
екции оси легкого намагничивания на плоскость пленки. В этих направ-
лениях ДГ была более широкая.
Выводы
Из приведенных результатов исследований можно сделать такие выводы.
Вдали от Tc существуют две коллинеарные магнитные фазы с направлением
результирующей намагниченности вдоль трех осей типа 〈111〉, расположен-
ных под углом к плоскости пленки. Вблизи Tc наблюдаются две неколлине-
арные фазы. Отмечено изменение ширины ДГ через один домен.
При T < Tc обнаружен СПФП из одной угловой фазы в другую, который
происходил путем поворота вектора намагниченности домена в энергетиче-
ски более выгодное состояние. Под действием магнитных полей СПФП
смещался в область более низкой температуры и оказывался необратимым.
При T > Tc обнаружен СПФП из осевой фазы в угловую. ЦМД формируется
при высоких T, где существует осевая фаза.
1. Ю.А. Мамалуй, Ю.А. Сирюк, А.В. Безус, ФТТ 45, 1645 (2003).
2. Ю.А. Сирюк, Ю.А. Кузин, А.В. Безус, А.А. Леонов, Сб. трудов 7-го Международ-
ного симпозиума «Фазовые превращения в твердых растворах и сплавах»
(ОМА-2004), 6–10 сентября 2004 г., г. Сочи, Россия, с. 38.
3. P. Molho, M.P. Albuquerque, JMMM 226–230, 1388 (2001).
Физика и техника высоких давлений 2008, том 18, № 2
76
4. А.А. Леонов, Ю.А. Мамалуй, Ю.А. Сирюк, Сб. трудов 20-й Международной
школы-семинара «Новые магнитные материалы микроэлектроники» (НМММ-
ХХ), 12–16 июня 2006 г., г. Москва, Россия, с. 455.
5. Ф.В. Лисовский, В.И. Шаповалов, Письма в ЖЭТФ 20, № 2, 128 (1974).
6. Н.Ф. Харченко, В.В. Еременко, С.А. Гнатченко, ЖЭТФ 69, 1697 (1975).
7. К.П. Белов, А.К. Звездин, А.М. Кадомцева, Р.З. Левитин, Ориентационные пере-
ходы в редкоземельных магнетиках, Наука, Москва (1979).
8. Я.И. Грановский, А.А. Леонов, Ю.А. Мамалуй, Ю.А. Сирюк, Сб. трудов 8-го Ме-
ждународного симпозиума «Фазовые превращения в твердых растворах и спла-
вах» (ОМА-2005), 12–16 сентября 2005 г., г. Сочи, Россия, ч. I, с. 223.
9. Я.И. Грановский, А.А. Леонов, Ю.А. Мамалуй, Ю.А. Сирюк, Изв. РАН. Сер. физ.
70, 956 (2006).
10. А.В. Безус, А.А. Леонов, Ю.А. Мамалуй, Ю.А. Сирюк, ФТТ 46, 277 (2004).
A.V. Bezus, T.Yu. Borisenko, Ju.А. Siryuk, V.V. Smirnov
THE BEHAVIOUR OF DOMAIN STRUCTURE
IN THE FERRITE-GARNET FILM OF LOW UNIAXIAL ANISOTROPY
Domain structure (DS) and domain boundary (DB) peculiarities in the film of low uniax-
ial anisotropy with a magnetic compensation point Tc have been experimentally investi-
gated. Moreover, the two types of the spin-reorientation phase transitions (SRPT) were
detected. In the event of T < Tc the SRPT occurs from one angular phase to another by
domain magnetization vector rotation to energetically advantageous state and for T > Tc –
from an axial to angular phase.
Fig. 1. Temperature dependences of collapse field and period of DS under cooling (■ –
Hс(T), ● – P(T)) and heating (□ – Hс(T), ○ – P(T))
Fig. 2. Domain structure types
Fig. 3. Areas occupied by magnetic phases at different temperatures, K: Тс – compensa-
tion point, ТSR – spin-reorientation temperature, ТN – the Neel temperature
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-70421 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0868-5924 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-27T21:06:31Z |
| 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. 2014-11-04T18:50:23Z 2014-11-04T18:50:23Z 2008 Поведение доменной структуры в феррит-гранатовой пленке с малой одноосной анизотропией / А.В. Безус, Т.Ю. Борисенко, Ю.А. Сирюк, В.В. Смирнов // Физика и техника высоких давлений. — 2008. — Т. 18, № 2. — С. 70-76. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 0868-5924 PACS: 75.70.Kw https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70421 Экспериментально изучены особенности доменной структуры (ДС) и доменной границы (ДГ) в пленке с малой одноосной анизотропией, имеющей точку магнитной компенсации Tc. Обнаружены два вида спин-переориентационного фазового перехода (СПФП). При T < Tc СПФП из одной угловой фазы в другую происходил путем поворота вектора намагниченности домена в энергетически более выгодное состояние, а при T > Tc – от осевой фазы к угловой. Domain structure (DS) and domain boundary (DB) peculiarities in the film of low uniaxial anisotropy with a magnetic compensation point Tc have been experimentally investigated. Moreover, the two types of the spin-reorientation phase transitions (SRPT) were detected. In the event of T < Tc the SRPT occurs from one angular phase to another by domain magnetization vector rotation to energetically advantageous state and for T > Tc – from an axial to angular phase. ru Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України Физика и техника высоких давлений Поведение доменной структуры в феррит-гранатовой пленке с малой одноосной анизотропией Поведінка доменної структури в ферит-гранатовій плівці з малою одновісною анізотропією The behaviour of domain structure in the ferrite-garnet film of low uniaxial anisotropy Article published earlier |
| spellingShingle | Поведение доменной структуры в феррит-гранатовой пленке с малой одноосной анизотропией Безус, А.В. Борисенко, Т.Ю. Сирюк, Ю.А. Смирнов, В.В. |
| title | Поведение доменной структуры в феррит-гранатовой пленке с малой одноосной анизотропией |
| title_alt | Поведінка доменної структури в ферит-гранатовій плівці з малою одновісною анізотропією The behaviour of domain structure in the ferrite-garnet film of low uniaxial anisotropy |
| title_full | Поведение доменной структуры в феррит-гранатовой пленке с малой одноосной анизотропией |
| title_fullStr | Поведение доменной структуры в феррит-гранатовой пленке с малой одноосной анизотропией |
| title_full_unstemmed | Поведение доменной структуры в феррит-гранатовой пленке с малой одноосной анизотропией |
| title_short | Поведение доменной структуры в феррит-гранатовой пленке с малой одноосной анизотропией |
| title_sort | поведение доменной структуры в феррит-гранатовой пленке с малой одноосной анизотропией |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70421 |
| work_keys_str_mv | AT bezusav povedeniedomennoistrukturyvferritgranatovoiplenkesmaloiodnoosnoianizotropiei AT borisenkotû povedeniedomennoistrukturyvferritgranatovoiplenkesmaloiodnoosnoianizotropiei AT sirûkûa povedeniedomennoistrukturyvferritgranatovoiplenkesmaloiodnoosnoianizotropiei AT smirnovvv povedeniedomennoistrukturyvferritgranatovoiplenkesmaloiodnoosnoianizotropiei AT bezusav povedínkadomennoístrukturivferitgranatovíiplívcízmaloûodnovísnoûanízotropíêû AT borisenkotû povedínkadomennoístrukturivferitgranatovíiplívcízmaloûodnovísnoûanízotropíêû AT sirûkûa povedínkadomennoístrukturivferitgranatovíiplívcízmaloûodnovísnoûanízotropíêû AT smirnovvv povedínkadomennoístrukturivferitgranatovíiplívcízmaloûodnovísnoûanízotropíêû AT bezusav thebehaviourofdomainstructureintheferritegarnetfilmoflowuniaxialanisotropy AT borisenkotû thebehaviourofdomainstructureintheferritegarnetfilmoflowuniaxialanisotropy AT sirûkûa thebehaviourofdomainstructureintheferritegarnetfilmoflowuniaxialanisotropy AT smirnovvv thebehaviourofdomainstructureintheferritegarnetfilmoflowuniaxialanisotropy |