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
2025, № 7 · ELECTRODYNAMICS

The anisotropy influence to phase diagram of two-sublattice ferromagnetic with compensation point

V.V. Koledov1, D.A. Suslov1, V.I. Shcheglov1

1 Kotelnikov IRE RAS, Moscow, Russia
Full text DOI: 10.30898/1684-1719.2025.7.4 UDC 537.874 EDN YKRMWK

Abstract

The task about equilibrium orientation of two-sublattice ferrimagnetic magnetizations in constant field with anisotropy axis which is parallel to field direction is solved. The cases of anisotropy type “easy axis” and “easy plane” are investigated. It is found the equation system for magnetizations both sublattices with anisotropy. It is proposed the algorithm for numerical resolution of sublattice magnetization orientation corners equation system. It is investigated the anisotropy field by first variant as double relation of anisotropy constant to magnetization and also with dependence of this field from temperature. It is constructed the phase diagrams with both anisotropy field variants and also with direct introduction of anisotropy constant. It is found the difference of diagram in these three cases which consist of different branches levels higher and lower of case when anisotropy is absent. It is introduced the concept of polar anisotropy field which takes into consideration the dependence of anisotropy field from orientation of magnetization. It is shown that the construction of diagram by introducing of polar anisotropy field is equivalent to introducing of anisotropy constant. It is proposed some recommendations for development of this work so as consideration of demagnetizing field, constant anisotropy normalization and possibility of material parameters from phase diagram.

  • mixed garnet ferrite
  • Compensation temperature
  • sublattices magnetization
  • magnetic anisotropy
Аннотация (на русском)

Влияние анизотропии на фазовую диаграмму двухподрешеточного ферримагнетика с точкой компенсации

Решена задача о равновесной ориентации намагниченностей двухподрешеточного ферримагнетика в постоянном поле с осью анизотропии, параллельной направлению поля. Рассмотрены случаи анизотропии типа «легкая ось» и «легкая плоскость». Получена система уравнений для намагниченностей обеих подрешеток с учетом анизотропии. Предложен алгоритм численного решения системы уравнений для углов ориентации подрешеток. Рассмотрено поле анизотропии в первичном варианте как удвоенное отношение константы анизотропии к намагниченности, а также при зависимости этого поля от температуры. Построены фазовые диаграммы с обоими вариантами поля анизотропии, а также при непосредственном введении константы анизотропии. Отмечено различие диаграмм в этих трех случаях, состоящее в различном уровне ветвей выше и ниже случая отсутствия анизотропии. Введено понятие полярного поля анизотропии, учитывающее зависимость поля анизотропии от ориентации намагниченности. Показана эквивалентность построения диаграммы при введении полярного поля анизотропии и константы анизотропии. Приведены некоторые рекомендации для развития работы, такие как учет размагничивания, нормировка константы анизотропии и возможность определения из диаграммы параметров материала.

For citation

Koledov V.V., Suslov D.A., Shcheglov V.I. The anisotropy influence to phase diagram of two-sublattice ferromagnetic with compensation point // Journal of Radio Electronics. – 2025. – No. 7. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2025.7.4

References

  1. Лакс Б., Баттон К. Сверхвысокочастотные ферриты и ферримагнетики. М.: Мир. 1965.
  2. Гуревич А.Г. Магнитный резонанс в ферритах и антиферромагнетиках. М.: Наука. 1973.
  3. Гуревич А.Г., Мелков Г.А. Магнитные колебания и волны. М.: Физматлит. 1994.
  4. Курушин Е.П., Нефедов Е.И. Применение тонких монокристаллических пленок ферритов в устройствах СВЧ микроэлектроники. // Микроэлектроника. 1977. Т.6. №6. С.549-561.
  5. Гласс Х.Л. Ферритовые пленки для СВЧ-устройств. // ТИИЭР. 1988. Т.76. №2. С.64-72
  6. Шавров В.Г., Щеглов В.И. Магнитостатические волны в неоднородных полях. М.: Физматлит. 2016.
  7. Шавров В.Г., Щеглов В.И. Магнитостатические и электромагнитные волны в сложных структурах. М.: Физматлит. 2017.
  8. Шавров В.Г., Щеглов В.И. Ферромагнитный резонанс в условиях ориентационного перехода. М.: Физматлит. 2018.
  9. Шавров В.Г., Щеглов В.И. Динамика намагниченности в условиях изменения ее ориентации. М.: Физматлит. 2019.
  10. Шавров В.Г., Щеглов В.И. Спиновые волны в средах с обменом и диссипацией. М.: Физматлит. 2021.
  11. Лисовский Ф.В. Физика цилиндрических магнитных доменов. М.: Сов.Радио. 1979.
  12. Малоземов А., Слонзуски Дж. Доменные стенки в материалах с цилиндрическими магнитными доменами. М.: Мир. 1982.
  13. Романова И. Магниторезистивная память MRAM компании Everspin Technologies. // Электроника НТБ. 2014. №8.
  14. Kirilyuk A., Kimel A.V., Rasing T. Ultrafast optical manipulation of magnetic order. // Rev. Mod. Phys. 2010. V.82. №3. P.2731.
  15. Bigot J.V., Vomir M. Ultrafast magnetization dynamics of nanostructures. // Ann. Phys. (Berlin). 2013. V.525. №1-2. P.2.
  16. 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.
  17. Белов К.П., Зайцева М.А. Редкоземельные магнитные материалы. // УФН. 1972. Т.106. №2. С.365-369.
  18. 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.
  19. Белов К.П., Звездин А.К., Кадомцева А.М., Левитин Р.З. Ориентационные переходы в редкоземельных магнетиках. М.: Наука. 1979.
  20. Clark A.E., Callen E. Neel ferromagnets in large magnetic fields. // J. Appl. Phys. 1968. V.39. №13. P.5972-5082.
  21. Горанский Б.П., Звездин А.К. О развороте подрешеток ферримагнетика в магнитном поле. // Письма в ЖЭТФ. 1969. Т.10. С.196-200.
  22. 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
  23. 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
  24. Суслов Д.А., Шавров В.Г., Щеглов В.И. Фазовая диаграмма двухподрешеточного ферримагнетика с точкой компенсации в присутствии одноосной анизотропии. // Журнал радиоэлектроники. 2025. №2. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2025.2.1
  25. Сушкевич А.К. Основы высшей алгебры. Гос. изд. техн.-теор. лит., М.Л., 1941
  26. Демидович Б.П., Марон И.А. Основы вычислительной математики. М.: Физматгиз. 1963.
  27. Суслов Д.А., Шавров В.Г., Щеглов В.И.Алгоритм определения намагниченностей подрешеток двухподрешеточного ферримагнетика с точкой компенсации. Приближение функцией Бриллюэна. // Журнал радиоэлектроник. 2024. №11. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2024.11.13