Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics of RAS Русский Sign in Submit a paper
Journal of Radio Electronics Online scientific journal · eISSN 1684-1719
2018, № 1 · SOLID STATE ELECTRONICS

Двойная стабилизация частот магнитных колебаний в ферритовых пленках

V.V. Shagaev1, V.I. Detiuk1, T.T. Lin1

1 Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет), 24800, г. Калуга, ул. Баженова, д.2, Russia
Full text (PDF) UDC 537.635 EDN YOJYFR

Abstract

By the methods of mathematical modeling a possibility of stability increase of the magnetic oscillations frequencies in the single crystal ferrite films regarding change of at once two parameters - temperature and the parameter, defining chemical composition, is investigated. The considered method of stabilization is based on an optimal choice of a film crystallographic orientation and a magnetizing field direction. The zero values of the frequency first derivatives of temperature and of the varied chemical element concentration were criteria for optimality. The mathematical model of galliumsubstituted yttrium iron garnet films is constructed. Comparison between itself of the films with double stabilization and the films with stabilization of frequency regarding change of only one parameter is made. In the last case the films had crystallographic orientation of type {111}, and the stabilization was realized by the choice of only of the magnetizing field direction. 3d plots of the ferromagnetic resonance frequency displacement from change of temperature also from change of gallium concentration are given. It is established that in in a case of double stabilization this dependences are the saddle-shaped surfaces. Recommendations of a considered method use for stabilization of the devices on the magnetostatic waves are given.

  • ferrite film
  • galliumsubstituted yttrium iron garnet
  • magnetic anisotropy
  • magnetization
  • ferromagnetic resonance
  • frequency stabilization
Аннотация (на русском)

Двойная стабилизация частот магнитных колебаний в ферритовых пленках

Методами математического моделирования исследована возможность повышения стабильности частот магнитных колебаний в монокристаллических ферритовых пленках относительно изменения сразу двух параметров - температуры и параметра, определяющего химический состав. Рассмотренный способ стабилизации основан на оптимальном выборе кристаллографической ориентации пленки и направления намагничивающего поля. Критериями оптимальности были нулевые значения первых производных от частоты по температуре и от частоты по концентрации варьируемого химического элемента. Построена математическая модель пленок галлий-замещенного железоиттриевого граната. Проведено сравнение между собой пленок с двойной стабилизацией и пленок со стабилизацией частоты относительно изменения только одного параметра. В последнем случае пленки имели кристаллографическую ориентацию типа {111}, и стабилизация осуществлялась выбором только направления намагничивающего поля. Приведены 3d-графики зависимости смещения частоты ферромагнитного резонанса от изменения температуры и концентрации галлия. Установлено, что при двойной стабилизации эти зависимости представляют собой поверхности в форме седла. Даны рекомендации по использованию рассмотренного метода для стабилизации устройств на магнитостатических волнах.

For citation

Shagaev V.V., Detiuk V.I., Lin T.T. Двойная стабилизация частот магнитных колебаний в ферритовых пленках // Journal of Radio Electronics. – 2018. – No. 1.

References

  1. Фетисов Ю.К. Термостабильная ориентация пленки феррита в устройствах на магнитостатических волнах // ЖТФ. - 1987. - Т. 57, № 12. - C. 2393-2397.
  2. Шагаев В.В. О влиянии магнитной кристаллографической анизотропии на температурные характеристики магнитостатических волн в ферромагнитных пленках // ФТТ. - 2003. - Т. 45, № 12. - C. 2215-2221.
  3. Шагаев В.В. Феррит-гранатовые пленки с двумя термостабильными частотами ферромагнитного резонанса // Письма в ЖТФ. - 2006. - Т. 32, № 18. - C. 1-6.
  4. Шагаев В.В. Анизотропия температурных характеристик магнитостатических волн в планарных ферритах // Журнал радиоэлектроники: электронный журнал. - 2012, № 5. - URL: http://jre.cplire.ru/jre/may12/4/text.pdf.
  5. Тихонов В.В., Ляшенко А.В. Термостабилизация частоты спин-волновых устройств // Гетеромагнитная микроэлектроника. - 2009. - № 6. - С. 43-52.
  6. Тихонов В.В., Литвиненко А.Н., Никитов С.А., Сучков С.Г. Температурная стабилизация спин-волновых ферритовых устройств // Радиотехника и электроника. - 2013. - Т. 58, № 1. - C. 83-90.
  7. Литвиненко А.Н., Тихонов В.В. Термостабильный перестраиваемый ЖИГ генератор // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика. - 2014. - Т. 14, № 2. - С. 123-127.
  8. Шагаев В.В., Тун Тун Лин. Температурные характеристики магнитостатической волны в системе пленка железоиттриевого граната-редкоземельный магнит // Журнал радиоэлектроники: электронный журнал. - 2014, № 12. - URL: http://jre.cplire.ru/jre/dec14/12/text.pdf.
  9. Шагаев В.В., Тун Тун Лин. Ферритовые плёнки с повышенной стабильностью частоты ферромагнитного резонанса // ЖТФ. - 2017. - Т. 87, № 3. - С. 378-382.
  10. Hansen P., Röschmann P. and Tolksdorf W. Saturation magnetization of galliumsubstituted yttrium iron garnet // J. Appl. Phys. - 1974. - Vol. 45, No. 6. - pp. 2728-2732.
  11. Hansen P. Anisotropy and magnetostriction of galliumsubstituted yttrium iron garnet // J. Appl. Phys. - 1974. - Vol. 45, No. 8. - pp. 3638-3642.