Теория спинового упорядочения в средах с магнитным дипольным взаимодействием при наличии микроскопических магнитных неоднородностей

• Автор: Акимов, Михаил Львович
• Шифр специальности: 01.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 107 с. : ил

Оглавление.
Введение.
Глава 1. Влияние точечных дефектов на форму полосовой доменной структуры в магнитных пленочных материалах.
§1.1. Постановка вариационной задачи для расчета пространственных двумерных магнитных структур.
§1.2. Искажение полосовой доменной структуры под влиянием симметричного точечного дефекта дипольного типа.
§1.3. Искажение полосовой доменной структуры под влиянием несимметричного точечного дефекта дипольного типа.
Глава 2. Влияние формы и размеров магнитной неоднородности на искажение полосовой доменной структуры.
§2.1. Искажение полосовой доменной структуры при наличии симметричной цилиндрической магнитной неоднородности.
§2.2. Форма полосовой доменной структуры при наличии несимметричной двумерной магнитной неоднородности.
§2.3. Полосовая доменная структура в магнитных пленках с наклонным цилиндрическим дефектом.
§2.4. Влияние неоднородного магнитного поля дефекта на искажение системы полосовых доменов.
Глава 3. Теория смешанной доменной структуры в магнитных пленочных материалах.
§3.1. Смешанная доменная структура в пленках феррит - гранатов.
§3.2. Смешанная доменная структура, состоящая из полосового домена и симметричного цилиндрического домена эллиптической формы.
§3.3. Смешанная доменная структура, состоящая из полосового домена и несимметричного цилиндрического домена эллиптической формы.
§3.4. Смешанная доменная структура, состоящая из полосового домена и несимметричного наклонного цилиндрического домена эллиптической формы.
Заключение.
Литература.

Введение.
Исследование спинового упорядочения в средах с магнитным
дипольным взаимодействием является актуальной задачей современной физики гиромагнитной электродинамики. Несмотря на то, что активное изучение магнитных спиновых систем происходит на протяжении почти ста лет, интерес к исследованиям различных особенностей подобных систем сохраняется и в настоящее время. Это обусловлено, во-первых,
фундаментальными научными интересами, связанными с выяснением закономерностей возникновения различных спиновых коллективных
стационарных и нестационарных структур и управлением этими структурами. Во-вторых, стимулируется важными современными прикладными задачами такими как, разработки надежных, компактных и емких носителей магнитной информации, создание миниатюрных датчиков магнитного поля, эффективных элементов радиофизических СВЧ устройств (фильтры, вентили, спиновые транзисторы, резонаторы, поглотители).
Важной особенностью магнитных систем, определяющей многие закономерности ее поведения, является возникновение коллективного
спинового упорядочения. Например, в ферромагнитных системах возможно возникновение доменного упорядочения разнообразного вида.
Рассмотрим кратко историю изучения доменной структуры в ферромагнетиках. В 1907 было введено П. Вейсом [1] представление о ферромагнитных доменах. Физические предпосылки, обуславливающие разбиение ферромагнетика на области самопроизвольной намагниченности -домены, впервые теоретически выяснили в 1930 Я.И. Френкель и Я.Г. Дорфман [2]. В 1931 году Н.С. Акулов и М.В. Дехтяр [3] (и одновременно Ф. Биттер в США) наблюдали полосы на поверхности кристалла, образующиеся у мест стыков поверхности доменов (полосы Акулова - Биттера). Строгую количественную теорию магнитных доменов построили Л.Д. Ландау и Е.М Лившиц [4] в 1935. В 1946-1949 г. Ч. Киттель сделал расчет магнитостатической энергии доменной структуры тонкой

ферромагнитной пленки и разработал физическую теорию ферромагнитных доменов [5,6]. После этих работ последовало большое количество экспериментальных и теоретических работ (как у нас в стране, так и за рубежом) по изучению доменов различной конфигурации и в различных материалах, их статических и динамических свойств.
Изучение магнитной доменной структуры до сих пор представляет собой актуальную задачу. Так как характер изменения магнитной доменной структуры оказывает существенное влияние на магнитные свойства материалов, которые широко используются в различных приборах и устройствах [7-13]. Последние годы характеризуются стремительным развитием физики магнитных микроструктур [14,15] и наноструктур [16,17]. Следует отметить, что в значительной степени это развитие обусловлено совершенствованием высоких технологий, позволяющих создавать такие структуры [18,19].
Развитие приборов и устройств, в которых используются магнитные пленки, в качестве магнитных носителей информации стимулировало экспериментальные и теоретические исследования доменных структур в различных материалах [20-24].
На реализацию доменной структуры в равновесных состояниях, в реальных условиях, оказывают влияние наличие в ферромагнетике неоднородностей и дефектов [7,13] магнитного и немагнитного происхождения: примеси, пустоты, дефекты атомной структуры, форма поверхности образца и т. д. Точный аналитический расчет доменной структуры при наличии таких дефектов представляет собой сложную проблему. В важном частном случае магнитных пленочных материалов при наличии сквозных доменов рассмотрение упрощается. Но даже в этой двумерной топологии не существовало строгих аналитических подходов для описания доменных структур с дефектами (например, полосовых доменов или решетки цилиндрических магнитных доменов (ЦМД)) [9-12, 25].

отношению к оси симметрии полосового домена. Таким образом, развитая теория решает поставленную задачу.
В работе [32] экспериментально было обнаружено, что точечное лазерное воздействие на магнитную пленочную среду может создавать локальную магнитную неоднородность, которая приводит к искажению формы полосовых доменов. Впоследствии в [79-80] было установлено, что воздействие сфокусированного лазерного импульса связано с тепловым влиянием электромагнитного поля на гиромагнитную среду, которое приводит к локальному изменению гиромагнитного вектора. Построение теоретической модели этого эффекта сталкивается с большими трудностями, обусловленными в основном разрушением симметрии магнитной структуры. Причины и механизмы, лежащие в основе этого явления, были не совсем ясны. Теория данного эффекта при симметричном точечном лазерном воздействии (в середину полосового домена магнитной пленки, с=0) была предложена в параграфах 1.1 и 1.2 с учетом влияния энергии взаимодействия полубесконечных полуплоскостей ограничивающих полосовой домен и поверхностей самого домена.
В данном параграфе построена обобщенная теория несимметричного точечного дефекта дипольного типа с учетом влияния энергии взаимодействия полубесконечных полуплоскостей, ограничивающих изолированный полосовой домен, и поверхностей домена с эффективными магнитными зарядами диполя моделирующего точечный дефект, созданный воздействием сфокусированного лазерного импульса [105]. При значении параметра с=0 несимметричная теория точечного дефекта дипольного типа переходит в симметричную теорию для локального дефекта.
В общем случае развитая в диссертации теория [103-105] позволяет описать несимметричное искажение доменных границ полосового домена. Используя формулы (1.13), построены теоретические кривые, описывающие формы искажений доменных границ полосового домена, для физических параметров с=0,625мкм, Я=1,25мкм, а=2,125мкм, Ь=7,5мкм