Алгоритм определения намагниченностей подрешеток двухподрешеточного ферримагнетика с точкой компенсации. Приближение функцией Бриллюэна

Аннотация

Предложен алгоритм определения намагниченностей подрешеток двухподрешеточного ферримагнетика с точкой компенсации. Для выражения аналитической зависимости намагниченности от температуры в явном виде использовано приближение функцией Бриллюэна. Приведена схема определения намагниченностей подрешеток на основе использования значений по температуре четырех характерных точек нижней ветви фазовой диаграммы. Получена система уравнений, связывающая параметры характерных точек со значениями намагниченностей в начальной точке и в точке максимума диаграммы при температуре выше компенсации. Путем решения приведенной системы уравнений получены достаточно простые аналитические выражения, определяющие значения намагниченностей насыщения той и другой подрешеток через параметры характерных точек нижней ветви фазовой диаграммы. Предложенная методика применена к определению намагниченностей подрешеток в экспериментах по измерению суммарной намагниченности, выполненных на пленках двух различных составов с помощью вибрационного магнетометра. Для проверки полученных значений было выполнено сравнение с данными, полученными в эксперименте, которое показало хорошее совпадение расчетных данных с экспериментальными.

• смешанные ферриты гранаты
• температура компенсации
• намагниченности подрешеток

Abstract (in English)

The calculation algorithm of sublattice magnetizations in two-sublattice ferrimagnet with compensation point. Approximation by the Brillouin function

An algorithm for determining the magnetization of sub-lattices of a two-lattice ferrimagnet with a compensation point is proposed. To express the analytical dependence of magnetization on temperature, an approximation by the Brillouin function is explicitly used. A scheme for determining the magnetization of sub-lattices based on the use of temperature values of four characteristic points of the lower branch of the phase diagram is presented. A system of equations is obtained that relates the parameters of characteristic points with the values of magnetization at the initial point and at the maximum point of the diagram at a temperature above compensation. By solving the above system of equations, fairly simple analytical expressions are obtained that determine the saturation magnetization values of both sub-lattices through the parameters of characteristic points of the lower branch of the phase diagram. The proposed technique is applied to the determination of the magnetization of sub-lattices in experiments to measure the total magnetization performed on films of two different compositions using a vibrating magnetometer. To verify the obtained values, a comparison was performed with the data obtained in the experiment, which showed a good coincidence of the calculated data with the experimental ones.

Для цитирования

Литература

1. 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
2. Суслов Д.А., Шавров В.Г., Щеглов В.И. Алгоритм определения намагниченностей подрешеток двухподрешеточного ферримагнетика с точкой компенсации. Часть 2. Степенное приближение. // Журнал Радиоэлектроники. 2024. №5. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2024.5.3
3. Ветошко П.М., и др. Магнитооптическая визуализация магнитных фаз в эпитаксиальной пленке феррита-граната вблизи точки компенсации. // РЭ. 2023. Т.68. №4. С.391-395. https://doi.org/10.31857/S0033849423040149
4. Suslov D.A., et al. Non-collinear phase in rare-earth iron garnet films near compensation temperature. // Crystals. 2023. V.13. №9. P.1297(11). https://doi.org/10.3390/cryst13091297
5. Гуревич А.Г. Ферриты на сверхвысоких частотах. - М.: Гос.Изд.физ.-мат.лит. - 1960.
6. Гуревич А.Г. Магнитный резонанс в ферритах и антиферромагнетиках. - М.: Наука. - 1973.
7. Гуревич А.Г., Мелков Г.А. Магнитные колебания и волны. - М.: Физматлит. - 1994.
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. Лисовский Ф.В. Физика цилиндрических магнитных доменов. - М.: Сов.Радио. - 1979.
11. О'Делл Т. Ферромагнитодинамика. Динамика ЦМД, доменов и доменных стенок. - М.: Мир. - 1983.
12. Малоземов А., Слонзуски Дж. Доменные стенки в материалах с цилиндрическими магнитными доменами. - М.: Мир. - 1982.
13. Магниторезистивная оперативная память. URL: Магниторезистивная оперативная память - Википедия.
14. Романова И. Магниторезистивная память MRAM компании Everspin Technologies. // Электроника НТБ. 2014. №8.
15. Logunov M., et al. Domain wall motion across magnetic and spin compensation points in magnetic garnets. // Phys. Rev. Appl. 2021. V.15. P.064024.
16. Gerasimov M.V., et al. 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.
17. Kirilyuk A., Kimel A.V., Rasing T. Ultrafast optical manipulation of magnetic order. // Rev. Mod. Phys. 2010. V.82. №3. P.2731.
18. Bigot J.V., Vomir M. Ultrafast magnetization dynamics of nanostructures. // Ann. Phys. (Berlin). 2013. V.525. №1-2. P.2.
19. Jäger J.V., et al. Picosecond inverse magnetostriction in garfenol thin films. // Appl. Phys. Lett. 2013. V.103. №3. P.032409(5).
20. Walowski J., Münzenberg M. Perspective: Ultrafast magnetism and THz spintronics. //j. Appl. Phys. 2016. V.120. №14. P.140901(16).
21. Власов В.С., et al. Современные проблемы сверхбыстрой магнитоакустики. // АЖ (Акустический журнал). 2022. Т.68. №1. С.22-56.
22. Белов К.П., Зайцева М.А. Редкоземельные магнитные материалы. // УФН. 1972. Т.106. №2. С.365-369.
23. 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.
24. Белов К.П., Звездин А.К., Кадомцева А.М., Левитин Р.З. Ориентационные переходы в редкоземельных магнетиках. - М.: Наука. - 1979.
25. Zvezdin A.K. Field induced phase transitions in ferromagnets. //Handbook of Magnetic Materials. V.9. Elsevier Science. - 1995.
26. 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.
27. 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.
28. 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.
29. 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.
30. Белов К.П. Ферримагнетики со "слабой" магнитной подрешеткой. // УФН. 1996. Т.166. №6. С.660-681.
31. Clark A.E., Callen E. Neel ferromagnets in large magnetic fields. //j. Appl. Phys. 1968. V.39. №13. P.5972-5082.
32. Лакс Б., Баттон К. Сверхвысокочастотные ферриты и ферримагнетики. - М.: Мир. - 1965.
33. Вонсовский С.В., Шур Я.С. Ферромагнетизм. - М.: ОГИЗ Гостехиздат. - 1948.