Модификация спектров спин-волнового резонанса в тонких магнитных пленках

• Автор: Носов, Роман Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Ульяновск
• Количество страниц: 131 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1Л. Ферромагнитный резонанс

1.2. Спиновые волны и спин-волновой резонанс

1.3. Особенности магнитного резонанса

в проводящих пленках

1.4. Спин-волновой резонанс в тонких магнитных пленках

ГЛАВА II. МОДИФИКАЦИЯ СПЕКТРОВ СВР В НЕПРОВОДЯЩИХ ТОНКИХ МАГНИТНЫХ ПЛЕНКАХ

2.1. Спектры спин-волнового резонанса в условиях симметричного поверхностного закрепления спинов
с учетом затухания
2.2. Спектр спин-волнового резонанса в условиях несимметричного поверхностного закрепления спинов
с учетом затухания
2.3. Спектры спин-волнового резонанса в двухслойных магнитных структурах при наличии закрепления спинов
на границах слоев и учете затухания

ГЛАВА III. МОДИФИКАЦИЯ СПЕКТРОВ СВР В ПРОВОДЯЩИХ ТОНКИХ МАГНИТНЫХ ПЛЕНКАХ
3.1. Глубина проникновения СВЧ поля в магнетик в
условиях ферромагнитного и спин-волнового резонанса
3.2. Влияние скин-эффекта на спектр спин-волнового резонанса
3.3. Спектры спин-волнового резонанса при двухстороннем проявлении скин-эффекта
3.4. Спектры спин-волнового резонанса в двухслойных структурах с учетом скин-эффекта
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Сущность явления ферромагнитного резонанса заключается в избирательном поглощении ферромагнетиком энергии высокочастотного электромагнитного поля [1, 2]. Честь открытия и правильного
теоретического объяснения явления ФМР принадлежит отечественным ученым. Так, резонансное поглощение СВЧ поля ферромагнетиком было впервые замечено Аркадьевым еще в 1911 году. Первое качественное квантовомеханическое объяснение этому явлению дал Дорфман. При этом сама теория ферромагнитного резонанса была детально разработана лишь в 1935 г. в работах Ландау и Лифшица [3]. Экспериментально же впервые ферромагнитный резонанс наблюдался в 1946 г. в металлических пленках Завойским [4] и, независимо от него, Гриффитсом [5].
При ферромагнитном резонансе, когда прецессия магнитных моментов вызывается однородным переменным магнитным полем, все магнитные моменты совершают колебания синфазно (однородная прецессия). Однако, наряду с такой прецессией в магнитоупорядоченных веществах возможно существование и неоднородных колебаний (неоднородной прецессии) магнитных моментов, вызванных неоднородным переменным магнитным полем. Причинами таких колебаний служат диполь-дипольное взаимодействие, приводящее к возникновению магнитостатических волн, а также обменное взаимодействие между спиновыми моментами, приводящее к возникновению коротковолновых обменных спиновых волн. Впервые возможность существования спиновых волн была предсказана Блохом [6].
Впоследствии, в работе Киттеля [7] было показано, что при определенных условиях, приводящих к закреплению спинов на поверхностях тонких пленок, возможно возбуждение спиновых волн однородным высокочастотным магнитным полем. При этом возбуждаются стоячие спиновые волны. Это явление получило название спин-волнового резонанса. Впервые экспериментально спин-волновой резонанс был

граничных условий, различных по своей природе: с11> 0 - на обеих поверхностях пленки реализована одноосная анизотропия типа «легкая ось»; с1. < О - соответствует поверхностной анизотропии типа «легкая плоскость»; сI, > 0, с1, < 0 отвечают смешанным граничным условиям. Рассмотрим некоторые часто встречающиеся случаи поверхностного закрепления спинов.
1. й, = -с/, = с1 - антисимметричное закрепление. В этом случае

х = —Г

±{сҐ+’2)
(2.10)
и спектр спиновых волн определяется волновыми числами VрЬ = (2р - 1)л / 2, где р - целые числа. При этом положение спин-волновых
мод не зависит от степени закрепления. Указанные моды в соответствии с номером 2/)-1 могут идентифицироваться как нечетные. Расстояние между соседними модами зависит от толщины пленки - уменьшение толщины приводит к его увеличению, а именно - Аулр+1 = 71/X.
2. с1,=с12 = (1 - симметричное закрепление. В этом случае

(2.11)
LidctgvL - ) и спектр СВР определяется решениями уравнения
- V/<Л - 0. (2.12)
Из полученного выражения следует, что в этом случае положение спин-волновых мод зависит от степени закрепления поверхностных спинов. Для полного закрепления при й —» ±со положение спин-волновых резонансных мод определяется волновыми числами V I = (2/?-1)л:/2 и, как и в случае
антисимметричного закрепления, включает нечетные моды.
3. <1, -»со,с12 =0, то есть на одной из поверхностей образца
реализуется случай полного закрепления спинов, в то время как на другой - спины полностью свободны. В этом случае