Дипольно-обменные спиновые волны в периодических структурах на основе тонких ферромагнитных пленок

• Автор: Григорьева, Наталия Юрьевна
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 203 с. : ил.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ГЛАВА 1.
ТЕОРИЯ ДИПОЛЬНО-ОБМЕННЫХ СПИНОВЫХ ВОЛН В МНОГОСЛОЙНЫХ ФЕРРИТ-ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТРУКТУРАХ
1.1. Современное состояние теории спиновых волн в магнитных многослойных структурах

1.2. Постановка задачи

1.3. Обменные граничные условия

1.4. Учет межслойного диполь-дипольного взаимодействия в многослойной феррит-диэлектрической структуре
1.5. Построение теории дипольно-обменных спиновых волн для многослойной феррит-диэлектрической структуры с учетом объемной и поверхностной анизотропии
1.6. Закон дисперсии спиновых волн в многослойной ферриг-диэлекгри-ческой структуре с произвольным закреплением поверхностных спинов

1.6.1. Точное дисперсионное соотношение

1.6.2. Приближенное дисперсионное соотношение

1.6.3. Анализ блочно-матричной структуры точного дисперсионного соотношения
1.6.4. Секулярное уравнение. Дипольная гибридизация спектра
1.6.5. Пределы применимости теории возмущений
1.7. Исследование спектра спиновых волн в многослойной феррит-диэлектрической структуре с произвольным закреплением поверхностных спинов
1.7.1. Анализ межмодового диполь-дипольного взаимодействия
1.7.2. Анализ межслойного диполь-дипольного взаимодействия
Выводы
ГЛАВА 2.
СПЕКТР ДИПОЛЬНО-ОБМЕННЫХ СПИНОВЫХ ВОЛН В ПЕРИОДИЧЕСКИХ МНОГОСЛОЙНЫХ СТРУКТУРАХ НА ОСНОВЕ ТОНКИХ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ПЛЕНОК
2.1. Классификация магнитных периодических многослойных структур
2.2. Особенности распространения спиновых волн в периодических магнитных многослойных структурах

2.3. Точное и приближенное дисперсионные соотношения для диполь-но-обменных спиновых волн, распространяющихся в периодической многослойной структуре в плоскости пленок
2.4. Сравнение полученных обобщенных соотношений с частными случаями, приведенными в литературе
2.5. Спектры спиновых волн в перпендикулярно и касательно намагниченных бесконечных периодических многослойных структурах
2.6. Анализ влияния геометрических параметров структуры на дисперсионные характеристики спиновых волн
Выводы
ГЛАВА 3.
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПОВЕРХНОСТНОЙ АНИЗОТРОПИИ НА ДИСПЕРСИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДИПОЛЬНО-ОБМЕННЫХ СПИНОВЫХ ВОЛН В ТОНКИХ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ПЛЕНКАХ
3.1. Виды поверхностной анизотропии. Смешанные обменные граничные условия
3.2. Влияние параметра закрепления поверхностных спинов на спектр спиновых волн в тонких ферромагнитных пленках. Обзор экспериментальных работ
3.3. Исследование характеристического уравнения
3.4. Влияния параметров закрепления поверхностных спинов на форму спин-волновых мод
3.5. Анализ спектра спиновых волн в свободных и экранированных ферромагнитных пленках с произвольным закреплением поверхностных спинов
3.5.1. Спектр спиновых волн в пленках с однородно и симметрично закрепленными поверхностными спинами
3.5.2. Особенности формирования спектра спиновых волн в пленках с асимметричным закреплением поверхностных спинов
3.5.3. Влияние параметров закрепления спинов на поверхностях ферромагнитной пленки на дипольную гибридизацию спектра
Выводы
ГЛАВА 4.
ДИСПЕРСИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СПИНОВЫХ ВОЛН В ПЛА-' ПАРНЫХ ПЕРИОДИЧЕСКИХ СТРУКТУРАХ НА ОСНОВЕ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ПЛЕНОК

4.1. Современное состояние в области исследований планарных периодических структур на основе тонких ферромагнитных пленок
4.2. Постановка задачи
4.3. Спектр дипольно-обменных спиновых волн в касательно намагниченных слоистых структурах металл-диэлектрик-ферромагнетик при произвольном закреплении спинов на поверхности ферромагнитной пленки
4.4. Аппарат матриц передачи применительно к задачам распространения спиновых волн в планарных периодических магнитных системах
4.5. Анализ дисперсионных характеристик дипольно-обменных спиновых волн в касательно намагниченной слоистой структуре на основе ферромагнитной пленки с решеткой металлизации вблизи ее поверхности
4.6. Исследование зависимости параметров зонной структуры продольных спиновых волн от характеристик периодической магнитной системы при касательном намагничивании
4.6.1. Зависимость ширины и положения первой запрещенной зоны
от характеристик периодической магнитной системы
4.6.2. Вторая и последующие запрещенные зоны в спектре спиновых волн периодической магнитной системы
4.7. Сравнение расчетных дисперсионных зависимостей по полученным
соотношениям с результатами эксперимента
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
СПИСОК РАБОТ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
ПРИЛОЖЕНИЯ
1. Схема расчета дисперсионных характеристик многослойных структур
на основе ферромагнитных пленок
2. Выражения для компонент тензорной функций Грина слоистой структуры металл-диэлектрик-ферромагнетик
3. Явный вид матричных элементов для свободной и экранированной с одной стороны ферромагнитной пленки с произвольными параметрами закрепления поверхностных спинов

ресечения дисперсионных кривых. Таким образом, совместное рассмотрение дисперсионного уравнения в диагональном приближении теории возмущений (1.45) и секу-лярньтх уравнений (1.50), (1.51) дает приемлемые результаты для описания спектра спиновых волн в широком диапазоне волновых векторов /с^.
Кроме того, плотность спектра, а следовательно, и число спектральных областей, где малые параметры теории возмущений не удовлетворяют требованию малости, уменьшается с уменьшением толщины пленок Ц, а также, уменьшается и величина межмодовых дипольных матричных элементов. Другими словами, область применимости теории возмущений становится шире с уменьшением толщины пленок.
1.7. Исследование спектра спиновых волн в многослойной феррит-диэлектрической структуре с произвольным закреплением поверхностных спинов
Рассмотрим вначале качественно процесс формирования спектра многослойной феррит-диэлектрической структуры. Очевидно, что основные принципы формирования дипольно-обмеипого спектра .многослойных магнитных структур подобны процессам формирования спектра в двухслойной структуре.
Процесс формирования волнового спектра двухслойной феррит-диэлектрической структуры под действием межслойного диполь-дипольного взаимодействия физически может быть описан следующим образом. Прецессирующие магнитные моменты в каждой из пленок создают макроскопическое переменное магнитное поле вокруг пленок, частота и волновой вектор которого соответствуют частоте и волновому вектору спиновой волны. Если одна пленка находится на расстоянии с! от другой, то они будут связаны через переменные дипольные магнитные поля, возбуждаемые распространяющимися спин-волновыми модами. Такое диполь-дипольное взаимодействие мод разных пленок, во-первых, вызывает перераспределение динамической намагниченности в каждом ферромагнитном слое и, во-вторых, приводит к изменению спектра собственных состояний такой системы, так как моды в ней становятся связанными.
Рассмотрим взаимодействие двух ферромагнитных пленок со сложными многомодовыми спектрами, используя для наглядности случай перпендикулярного намагничивания. При этом возможны три варианта (рис. 1.5). Первый вариант, когда структура состоит из одинаковых пленок, исходный спектр которых описывается непере-секагощимися дисперсионными кривыми (рис. 1.5, а). Такая ситуация имеет место, например, для пленок ЖИГ толщиной менее 0.2 мкм. Второй вариант, когда исходные пленки тоже одинаковые, но спектры изначально уже гибридизированы