Магнитостатические колебания и волны в пленках феррошпинелей

• Автор: Великанова, Юлия Владимировна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 162 с. : ил.

1 ВВЕДЕНИЕ

1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Механизмы роста, дефектообразования и релаксации напряжений при

ГЕТЕРОЭПИТАКСИИ ФЕРРОШПИНЕЛЕЙ

1.1.1 Закономерности формирования эпитаксиального слоя феррошпинели

1.1.2 Механизмы релаксации напряжений и дефектообразования при гетеропитаксии феррошпинелей20

1.2 ВЛИЯНИЕ ДЕФЕКТОВ СТРУКТУРЫ НА МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ЭПИТАКСИАЛЬНЫХ

ФЕРРОШПИНЕЛЕЙ

1.3 Наблюдение распространения магнитостатических волн в пленках

ФЕРРОШПИНЕЛЕЙ

1.4 Магнитостатические волны в ферромагнетиках и их применение в СВЧ

устройствах
1.4.1 Теория
1.4.2 Устройства
1.5 Постановка задачи
г ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Физико-химические аспекты технологии выращивания феррошпинелей газофазным методом
2.1.1 Методы получения пленок феррошпинелей
2.1.2 Описание установки эпитаксиального выращивания пленок феррошпинелей
2.1.3 Факторы, определяющие кинетику роста
2.1.4 Рентгеноструктурный и микроструктурный анализ
2.2 Методы исследования магнитных параметров магнитостатических волн
2.2.1 Ферромагнитный резонанс
2.2.2 Метод движущегося преобразователя
3 РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ И ЭКСПЕРИМЕНТА
3.1 Исследование магнитостатических волн в пленках магранцевых и
МАГНИЙ-МАГРАНЦЕВЫХ ФЕРРОШПИНЕЛЕЙ

3.2 Дисперсионные характеристики МСВ в пленках магний марганцевого
ФЕРРИТА С УЧЕТОМ ВЕЛИЧИНЫ СИГНАЛА НАВОДКИ В ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ 8
3.2.1 Амплитудно-частотные характеристики макета ЛЗ
3.2.2 Дисперсионные характеристики пленок феррошпинелей
3.3 ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЛЕНОК ФЕРРОПШИНЕЛЕЙ, ПОЛУЧЕННЫЕ РАЗЛИЧНЫМИ
МЕТОДАМИ
3.4 ЗАТУХАНИЕ СПИНОВЫХ КОЛЕБАНИЙ И ВОЛН В ПЛЕНКАХ ФЕРРОШПИНЕЛЕЙ
3.4.1 Константа обменного взаимодействия, радиусы магнитно-дипольного и обменного взаимодействия
3.4.2 Эффективный параметр затухания и время релаксации
3.5 О СПЕКТРЕ ПМСВ В ФЕРРИТОВОЙ ПЛЕНКЕ С ПОТЕРЯМИ
3.6 Различные эффекты, возникающие при распространении
ПОВЕРХНОСТНЫХ МАГНИТОСТАТИЧЕСКИХ волн
3.7 Магнитостатические моды в спектре ферромагнитного резонанса в
ПЛЕНКАХ ФЕРРОШПИНЕЛЕЙ 13
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА:

1 ВВЕДЕНИЕ
Электроника сверхвысоких частот (СВЧ) - область науки и техники, охватывающая вопросы генерирования, передачи, усиления и преобразования СВЧ сигналов. Естественные периодические структуры - периодические кристаллические решетки — представляют интересный объект для изучения с точки зрения возможностей использования колебательных и волновых СВЧ процессов в этих структурах. В твердом теле в зависимости от его характеристик, внешних условий и частоты возбуждения могут распространяться волны различных классов и типов - электромагнитные (быстрые), акустические (медленные) и спиновые (очень медленные). Первые представляют собой обычные электромагнитные волны в среде, вторые -упругие волны смещений атомов в решетке кристалла, третьи — распространение возмущений прецессии магнитных моментов атомов в узлах кристаллической решетки в магнитоупорядоченных структурах.
Эти волны могут связываться между собой и с волнами в потоках носителей заряда в твердотельной плазме, что обеспечивает их взаимное преобразование и открывает возможности для создания устройств, управляющих амплитудой, фазой, полосой, временем задержки высокочастотного сигнала, т.е. устройств, используемых для обработки СВЧ сигнала [1-4].
В современных устройствах обработки СВЧ-сигналов важнейшая роль отводиться приборам на поверхностных акустических волнах (ПАВ) [5, 6]. Однако верхняя граница рабочих частот ПАВ-приборов невелика (2 ГГц). Поиски устройств, аналогичных ПАВ-приборам, привели к возникновению и развитию нового направления в СВЧ-технике - приборов на магнитостатических волнах (МСВ), способных работать на частотах от 1 до 60 ГГц. Скорость распространения МСВ составляет и=105 м/с, что приблизительно на два порядка выше скорости ПАВ. Именно этот фактор позволяет при данной длине волны обеспечить более высокую рабочую частоту.

ограничителя мощности. Это устройство, мощность на выходе которого, начиная с некоторого уровня входной мощности Рь остается почти постоянной вплоть до некоторого уровня Р2. Таким ограничителем является и рассмотренный ферритовый фильтр при мощности на его входе, превышающей несколько милливатт. Механизм ограничения связан в этом случае с параметрическим возбуждением спиновых волн в образце (см. [4], а также [5]).
Может быть создано и нелинейное устройство с функцией, противоположной функции ограничителя мощности, - подавитель слабых сигналов (его называют также увеличителем отношения сигнала к шуму). Наиболее интересный вариант этого устройства использует когерентные спиновые волны в ферритовой пленке - магнитостатические волны.
К нелинейным СВЧ ферритовым устройствам принадлежат также детектор, удвоитель частоты и смеситель. Эффекты детектирования колебаний и получения кратных и комбинационных частот, которые используются в этих устройствах, присущи всем нелинейным системам, к которым принадлежат и ферритовые пленки.
Одним из важных устройств является бездисперсионная линия задержки, в которой задержка сигнала на всех частотах одинакова [6].
Один из путей построения таких линий задержки - приложение постоянного магнитного поля перпендикулярно к пленке железо-иттриевого граната (ЖИГ) таким образом, чтобы способствовать распространению прямой объемной волны. Затем, помещая две заземленные обкладки (одну сверху, а другую снизу пленки ЖИГ) на соответствующем расстоянии от пленки, можно изменить параметры распространения волны таким образом, чтобы обеспечить постоянное время задержки в пределах используемого частотного диапазона.
Для радиосистем представляют интерес широкополосные бездисперсионные линии задержки [7-9], время задержки в которых могло