РОЗДІЛ 2
МЕТОДИ НВЧ СПЕКТРОСКОПІЇ ЕПІТАКСІАЛЬНИХ ПЛІВОК ОДНОВІСНИХ БАРІЄВИХ ГЕКСАФЕРИТІВ
В ММ – ДІАПАЗОНІ ЧАСТОТ
2.1. Виникнення доменної структури
В насиченому стані в намагніченому зразку відбувається однорідна прецесія
намагніченості всього зразка, але цей стан є рівноважним лише при достатньо
великих магнітних полях і для досить малих розмірів. При зменшенні напруженості
магнітного поля феромагнетик переходить у ненасичений стан і розбивається на
домени – області намагнічені в різних напрямках [70].
Утворення доменів обумовлено двома факторами: 1) наявністю обмінної взаємодії
між атомами, завдяки якій магнітні моменти атомів прагнуть до орієнтації в
одному напрямку; 2) існуванням розмагнічуючої дії поверхні феромагнетика, яка
прагне дезорієнтувати елементарні магнітні моменти. В результаті конкуренції
цих сил виникає деякий рівноважний розподіл магнітних моментів за напрямком
[71].
Домени орієнтуються вздовж напрямку легкого намагнічування (ЛН) (наявність
магнітної анізотропії), що відповідає мінімальній енергії магнітної
анізотропії. Під дією магнітного поля домени як ціле повертаються за напрямком
поля, долаючи сили анізотропії, при цьому присутня інверсія – збільшення одних
доменів за рахунок інших.
У високоякісних феритах характер ДС залежить від форми монокристалу, симетрії
його гратки, значень магнітних параметрів і того, яким чином здійснюється
перехід в ненасичений стан [70,72].
Перш ніж перейти до аналізу структур окремо, визначимо, що представляє собою
границя між доменами. На досить великій відстані від неї напрямок
намагніченостей М1 і М2 у сусідніх доменах співпадає з легкою віссю [70].
Енергія анізотропії була б мінімальною, якби поворот намагніченості від М1 до
М2 відбувався стрибком, але тоді була б великою величина обмінної енергії. Вона
тим менша, чим плавніше відбувається поворот намагніченості. Магнітна ж енергія
мінімальна, якщо цей поворот відбувається в площині границі, при цьому, не
виникає додаткових полів розмагнічування, пов’язаних із зміною нормальних
складових намагніченості. Часто саме такий випадок відповідає мінімуму повної
енергії, доменна стінка при цьому називається блохівською. Закон зміни кута
повороту намагніченості q в блохівській стінці визначається компромісом між
енергією анізотропії і обмінною енергією і може бути знайдений в результаті
вирішення варіаційної задачі про мінімізацію їх суми [70].
Останнім часом дослідженню доменної структури приділяється підвищена увага,
зокрема, пов’язана із застосуванням таких кристалів з ЦДС в якості елементів
магнітної пам’яті, логічних елементів та в пристроях обчислювальної техніки.
2.2. Створення регулярної доменної структури
Отриманню регулярної ДС шляхом попередньої дії зовнішнім насичуючим магнітним
полем на пластинку чи плівку одновісного кристалу присвячені роботи багатьох
авторів [69,73,74]. Однак, дослідження по візуалізації ДС [73,74] показали, що
у вихідному стані доменна гратка нерегулярна та характеризується цілим рядом
дефектів ДС. Зокрема, для структури ЦМД спостерігаються домени різного діаметру
з великою кількістю дрібних доменів (рис. 2.8). В результаті щільність ДС, що
спостерігається експериментально, значно перевищує розраховану теоретично
щільність. До того ж, різко погіршується гексагональна упаковка доменів – кожен
з них оточений 5–8 сусідніми доменами. У випадку створення смугової ДС
спостерігаються „перетяжки” (тобто, стоншення смугового домену) або розриви і
хвилястість такої структури. Це пов’язано з тим, що зародження ДС являє собою
спонтанний процес і навіть при однакових вихідних умовах (Нsat та кутом між цим
полем і площиною пластинки) вона не повторюється, що призводить до
неповторюваності результатів експерименту.
У роботі [75] експериментально досліджувався вплив зміни ДС барієвого
гексафериту в стані залишкового намагнічування на резонансне поглинання при
умові, що кут між полем насичення Нsat і площиною пластинки змінюється в межах
. Хвилевідним методом були зняті магнітні спектри при двох різних орієнтаціях
збуджуючого НВЧ – поля h, яке лежить в площині пластинки гексафериту барію
товщиною 32 мкм. У одному випадку – паралельне збудження hккHґ, де Hґ -
проекція Нsat на площину пластинки, в другому – перпендикулярне збудження
h^Hґ.
Очевидно, що в ізотропному випадку (лабіринтна структура смугових доменів чи
ЦМД) інтенсивності резонансних піків повинні співпадати для обох типів
збудження, тоді як у випадку кристала з ППДС інтенсивності резонансних ліній
змінюються по квадратичному закону в залежності від кута між збуджуючим полем і
площиною границь. У експерименті важливо було, щоб Нsat значно перевищувало
критичне поле, при якому зникає ДС (Нsat=22 кЕ). На рис. 2.1 приведені магнітні
спектри, виміряні в стані залишкового намагнічування після насичення кристалу в
напрямку, що складає кут з площиною пластинки [75].
При =0 виникає нерегулярна ДС, тому що в полях менших Ннас, відсутній
переважаючий напрямок для обертання намагніченості, а відповідно, існують умови
для створення як циліндричних, так і смугових доменів [73,75]. При =0є5ґ
структура з переважанням циліндричних доменів стає більш регулярною.
Інтенсивність низькочастотного піку не залежить від способу збудження
(відсутність смугових доменів), а високочастотного різко зростає. Аналіз
магнітних спектрів підтверджує нерегулярність ДС, яка спостерігалася.
Рис. 2.1. Частотна залежність уявної частини скалярної магнітної
сприйнятливості монокристалічної пластинки гексафериту барію товщиною 32 мкм в
стані залишкового намагнічування. · - h^Hґ, ґ - hккHґ.
Нами проведені додаткові дослідж
- Київ+380960830922