ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. eISSN 1684-1719. 2024. №5
Текст статьи (pdf)
DOI: https://doi.org/10.30898/1684-1719.2024.5.2
УДК: 537.874; 537.624
АЛГОРИТМ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАМАГНИЧЕННОСТЕЙ ПОДРЕШЕТОК
ДВУХПОДРЕШЕТОЧНОГО ФЕРРИМАГНЕТИКА
С ТОЧКОЙ КОМПЕНСАЦИИ.
Д.А. Суслов, В.Г. Шавров, В.И. Щеглов
Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН
125009, Москва, ул. Моховая, 11 к.7
Статья поступила в редакцию 2 апреля 2024 г.
Аннотация. Рассмотрен алгоритм определения намагниченностей подрешеток двухподрешеточного ферримагнетика с точкой компенсации. На основе обзора предшествующих работ поставлена задача определения намагниченностей подрешеток по отдельности. Рассмотрена общая схема формирования полной намагниченности ферримагнетика, содержащего две магнитные подрешетки, связанные обменным взаимодействием друг с другом. В геометрии осевой симметрии вдоль направления постоянного поля рассмотрена зависимость ориентации намагниченностей подрешеток от поля. Отмечены условия формировании антипараллельной и параллельной коллинеарных фаз, а также угловой фазы между ними. Введено модельное представление зависимости намагниченности от температуры, включающее в себя степенную зависимость отношения общей температуры к температуре Кюри для данной подрешетки по отдельности. Для простоты и наглядности представления показатель степени положен равным двум. Отмечены условия, необходимые для формирования температурной точки компенсации. Получены зависимости углов отклонения векторов намагниченности той и другой подрешеток от поля с учетом заданной температуры. Решение полученного уравнения для магнитного поля позволило определить границы переходов системы подрешеток между фазами. На основе полученных температурных зависимостей критических полей переходов построена фазовая диаграмма двухподрешеточного ферримагнетика. Отмечены две расположенные по полю друг над другом ветви, нижняя из которых соответствует антипараллельной фазе, а верхняя – параллельной. Установлено, что нижняя ветвь содержит в себе достаточное количество информации для определения намагниченностей той и другой решеток по отдельности. Предложена методика определения намагниченностей подрешеток по отдельности на основе характерных значений температур и суммарных намагниченностей. На нижней ветви отмечены четыре характерные точки, соответствующие четырем температурам и двум значениям суммарной намагниченности. С использованием этих точек получена система уравнений, решение которой позволило определить значения намагниченностей подрешеток по отдельности. Приведены некоторые рекомендации по дальнейшему развитию работы.
Ключевые слова: смешанные ферриты-гранаты, температура компенсации, намагниченности подрешеток.
Финансирование: Работа выполнена в рамках государственного задания Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН.
Автор для переписки: Щеглов Владимир Игнатьевич, vshcheg@cplire.ru
Литература
1. Лакс Б., Баттон К. Сверхвысокочастотные ферриты и ферримагнетики. М.: Мир. 1965.
2. Гуревич А.Г. Ферриты на сверхвысоких частотах. М.: Гос.Изд.физ.-мат.лит. 1960.
3. Гуревич А.Г. Магнитный резонанс в ферритах и антиферромагнетиках. М.: Наука. 1973.
4. Гуревич А.Г., Мелков Г.А. Магнитные колебания и волны. М.: Физматлит. 1994.
5. Моносов Я.А. Нелинейный ферромагнитный резонанс. М.: Наука. 1971.
6. Курушин Е.П., Нефедов Е.И. Применение тонких монокристаллических пленок ферритов в устройствах СВЧ микроэлектроники. // Микроэлектроника. 1977. Т.6. №6. С.549-561.
7. Гласс Х.Л. Ферритовые пленки для СВЧ-устройств. // ТИИЭР. 1988. Т.76. №2. С.64-72,
8. Шавров В.Г., Щеглов В.И. Магнитостатические волны в неоднородных полях. М.: Физматлит. 2016.
9. Шавров В.Г., Щеглов В.И. Магнитостатические и электромагнитные волны в сложных структурах. М.: Физматлит. 2017.
10. Шавров В.Г., Щеглов В.И. Ферромагнитный резонанс в условиях ориентационного перехода. М.: Физматлит. 2018.
11. Шавров В.Г., Щеглов В.И. Динамика намагниченности в условиях изменения ее ориентации. М.: Физматлит. 2019.
12. Шавров В.Г., Щеглов В.И. Спиновые волны в средах с обменом и диссипацией. М.: Физматлит. 2021.
13. Шавров В.Г., Щеглов В.И., Иванов А.П. Нелинейные колебания в задаче возбуждения гиперзвука. Сыктывкар: ООО «Коми республиканская типография». 2021.
14. Лисовский Ф.В. Физика цилиндрических магнитных доменов. М.: Сов.Радио. 1979.
15. О’Делл Т. Ферромагнитодинамика. Динамика ЦМД, доменов и доменных стенок. М.: Мир. 1983.
16. Малоземов А., Слонзуски Дж. Доменные стенки в материалах с цилиндрическими магнитными доменами. М.: Мир. 1982.
17. Магниторезистивная оперативная память. Электронный ресурс: ru.wikipedia.org/wiki/магниторезистивная оперативная память.
18. Романова И. Магниторезистивная память MRAM компании Everspin Technologies. // Электроника НТБ. 2014. №8.
19. Logunov M., Safonov S., Fedorov A., Danilova A., Moiseev N., Safin A., Nikitov S., Kirilyuk A. Domain wall motion across magnetic and spin compensation points in magnetic garnets. // Phys. Rev. Appl. 2021. V.15. P.064024.
20. Gerasimov M.V., Logunov M.V., Nikitov S.A., Nozdrin Yu.N., Spirin A.V., Tokman I.D. Experimental observation of domain wall motion induced by laser pump-pulse. // Book of Abstracts of Moscow International Symposium on Magnetism (MISM). Moscow. 2017. Published by “Изд-во Физ.фак. МГУ». Moscow. P.36.
21. Kirilyuk A., Kimel A.V., Rasing T. Ultrafast optical manipulation of magnetic order. // Rev. Mod. Phys. 2010. V.82. №3. P.2731.
22. Bigot J.V., Vomir M. Ultrafast magnetization dynamics of nanostructures. // Ann. Phys. (Berlin). 2013. V.525. №1-2. P.2.
23. Jäger J.V., Scherbakov A.V., Linnik T.I., Yakovlev D.R., Wang M., Wadley P., Holy V., Cavill S.A., Akimov A.V., Rushforth A.W., Bayer M. Picosecond inverse magnetostriction in garfenol thin films. // Appl. Phys. Lett. 2013. V.103. №3. P.032409(5).
24. Walowski J., Münzenberg M. Perspective: Ultrafast magnetism and THz spintronics. // J. Appl. Phys. 2016. V.120. №14. P.140901(16).
25. Власов В.С., Голов А.В., Котов Л.Н., Щеглов В.И., Ломоносов А.М., Темнов В.В. Современные проблемы сверхбыстрой магнитоакустики. // АЖ (Акустический журнал). 2022. Т.68. №1. С.22-56.
26. Белов К.П., Зайцева М.А. Редкоземельные магнитные материалы. // УФН. 1972. Т.106. №2. С.365-369.
27. Белов К.П., Звездин А.К., Кадомцева А.М., Левитин Р.З. Переходы спиновой переориентации в редкоземельных магнетиках. // УФН. 1976. Т.119. №3. С.447-486.
28. Белов К.П., Звездин А.К., Кадомцева А.М., Левитин Р.З. Ориентационные переходы в редкоземельных магнетиках. М.: Наука. 1979.
29. Zvezdin A.K. Field induced phase transitions in ferromagnets. // Handbook of Magnetic Materials. V.9. Elsevier Science. 1995.
30. Davydova M.D., Zvezdin K.A., Kimel A.V., Zvezdin A.K. Ultrafast spin dynamics in ferromagnets with compensation point. // J. Phys. Cond. Matt. 2020. V.32. №1. Article No. 01LT01. DOI: 10.1088/1361-648X/ab42fa.
31. Geprags S., Kehlberger A., Coletta F.D. et al. Origin of the spin Seebeck effects in compensated ferromagnets. // Nat. Commun. 2016. V.7. Article No. 10452. DOI: 10.1038/ncomms10452.
32. Gonzales J.A., Andres J.P., Anton R.L. Applied trends in magnetic rare earth / transition metal alloys and multilayers. // Sensors. 2021. V.21. №16. P.5615. DOI: 10.3390/s21165615.
33. Medapalli R., Razdolski I., Savoini M et al. The role of magnetization compensation point for efficient ultrafast control of magnetization in Gd24Fe66.5Co9.5 alloy. // Europ. Phys. J. B. 2013. V.86. №4. Article No. 183. DOI: 10.1140/epjb/e2013-30682-6.
34. Белов К.П. Ферримагнетики со «слабой» магнитной подрешеткой. // УФН. 1996. Т.166. №6. С.660-681.
35. Clark A.E., Callen E. Neel ferromagnets in large magnetic fields. // J. Appl. Phys. 1968. V.39. №13. P.5972-5082.
36. Звездин А.К., Попков А.Ф. Магнитный резонанс в ферримагнетиках с точкой компенсации. // ФТТ. 1974. Т.16. №4. С.1082-1089.
37. Вонсовский С.В., Шур Я.С. Ферромагнетизм. М.: ОГИЗ Гостехиздат. 1948.
38. Anderson F.B., Callen H.R. Statistical mechanics and field-induced phase transition of the Heisenberg antiferromagnet. // Phys. Rev. 1964. V.136. №4A. P.A1068-A1087.
Для цитирования:
Суслов Д.А., Шавров В.Г., Щеглов В.И. Алгоритм определения намагниченностей подрешеток двухподрешеточного ферримагнетика с точкой компенсации. Часть 1. Фазовая диаграмма. // Журнал радиоэлектроники. 2024. – № 5. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2024.5.2