Магнитоэлектрическое взаимодействие в феррит-пьезоэлектрических структурах в области магнитоакустического резонанса

• Автор: Рябков, Олег Владимирович
• Шифр специальности: 05.27.01, 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Великий Новгород
• Количество страниц: 102 с. : ил.

1. МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ В
ТВЕРДОМ ТЕЛЕ (ОБЗОР)
1.1 Магнитоэлектрический эффект
1.2 Свойства композиционных структур
1.3 Магнитоэлектрические композиционные структуры
1.4 Выводы. Постановка задачи исследований
2. ПРЯМОЙ МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ В
ДВУХСЛОЙНЫХ ФЕРРИТ-ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
СТРУКТУРАХ
2.1 Модель и основные уравнения
2.2 Магнитоэлектрический эффект в нормально намагниченной
феррит-пьезоэлектрической структуре
2.3 Магнитоэлектрический эффект в тангенциально
намагниченной феррит-пьезоэлектрической структуре
2.4 Влияние обменного взаимодействия на прямой
магнитоэлектрический эффект
2.5 Выводы
3. ОБРАТНЫЙ МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ В
ДВУХСЛОЙНЫХ ФЕРРИТ-ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
СТРУКТУРАХ
3.1 Магнитоэлектрическая восприимчивость в двухслойной
феррит-пьезоэлектрической структуре
3.2 Магнитоэлектрическая восприимчивость трехслойной
феррит-пьезоэлектрической структуры
3.3 Магнитоэлектрический эффект в композиционной структуре
на подложке из диэлектрика
3.4 Расчет поглощенной мощности для тороидального
резонатора
3.5 Экспериментальные результаты
3.6 Выводы
4. ПРИМЕНЕНИЕ ФЕРРИТ-ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ
КОМПОЗИЦИОННЫХ СТРУКТУР
4.1 МЭ датчик СВЧ мощности на основе тороидального
резонатора
4.2 Параметрическая связь магнитостатической и электромеханической мод
4.3 Параметрическое возбуждение электромеханических мод меняющимся во времени модулем упругости при наличии магнитоупругой связи
4.4 Неустойчивости спиновых волн вблизи области перекрытия
4.5 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ. ТЕКСТ ПРОГРАММЫ В СРЕДЕ МАРЬЕ
Предмет исследований
В данной диссертационной работе исследуется магнитоэлектрический (МЭ) эффект в двухслойных композиционных структурах ферромагнетик -пьезоэлектрик в области магнитоакустического резонанса (МАР). МЭ эффект представляет собой взаимосвязь процессов намагничивания и поляризации в материале. В МЭ материалах внешнее магнитное поле индуцирует электрическую поляризацию (прямой МЭ эффект), а внешнее электрическое поле меняет намагниченность (обратный МЭ эффект). Поиск и исследование новых МЭ материалов является актуальной задачей физики конденсированного состояния, особенно в связи с возможностями их практического использования. Наличие МЭ взаимодействия в этих материалах делает их перспективными для создания устройств твердотельной электроники.
На сегодняшний день известно множество монокристаллических МЭ материалов. Однако недостаточная величина МЭ коэффициентов, характерная для монокристаллических материалов, затрудняет их практическое использование. В этой связи исследование композиционных структур на основе пьезоэлектрических и магнитострикционных материалов, в которых величина МЭ коэффициентов на два-три порядка больше, чем в оксиде хрома, представляет большой научный и практический интерес.
К настоящему времени проведены исследования МЭ эффекта в различных материалах (монокристаллах, объемных и многослойных композитах), однако актуальным является переход к тонкопленочной технологии реализации МЭ эффекта, который позволит интегрировать устройства на их основе непосредственно с микросхемой на одной подложке.
В композиционных феррит-пьезоэлектрических структурах МЭ эффект имеет место благодаря механическому взаимодействию ферритовой и пьезоэлектрической фаз, поэтому использование электромеханических резонансов позволяет увеличить МЭ эффект. В слоистых структурах на основе

3. ОБРАТНЫЙ МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ В ДВУХСЛОЙНЫХ ФЕРРИТ-ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТРУКТУРАХ
Данная Глава IIосвящена исследованию обратного МЭ эффекта в слоистых феррит-пьезоэлектрических структурах, заключающегося в индуцировании переменным электрическим полем переменной намагниченности. Образец предполагается помещенным во внешнее электрическое СВЧ-поле, под действием которого в пьезоэлектрическом слое благодаря пьезоэффекту возникают упругие волны. Поскольку фазы в композиционной структуре механически связаны, то в ферритовой фазе также возникают магнитоупругие волны, порождающие намагниченность посредством пьезомагнитного эффекта. При отсутствии внешнего переменного поля будет отсутствовать и однородная прецессия намагниченности в
феррИТОВОИ фазе. Equation Chapter (Next) Section I
3.1 Магнитоэлектрическая восприимчивость в двухслойной феррит-пьезоэлектрической структуре
Рассмотрим расположенную в плоскости хОу двухслойную структуру феррит - ЦТС, помещенную в направленное вдоль оси z подмагничивающее поле Н0 (рис. 13). Величина поля Н0 предполагается достаточной для однодоменности ферритовой фазы, что минимизирует магнитные потери.
Рисунок 13 - Ориентация нормально намагниченного образца во внешних полях