д.ф.м.н. Рандошкин В.В.

Институт общей физики им. А.М.Прохорова Российской академии наук, Россия

e-mail: randoshkin_v@mail.ru

Параметры затухания в монокристаллических

пленках феррит-гранатов

Ландау и Лившиц первыми ввели уравнение, описывающее движение векторов намагниченности М в ферромагнетиках [1,2]:

dM/dt = -γ[M,H] – (λγ/M²) [M[M,H]], (1)

в терминах прецессии полного магнитного момента образца M вокруг направления приложенного постоянного магнитного поля H. Здесь γ – гиромагнитное отношение, λ – параметр затухания Ландау-Лифшица, имеющий размерность Гц, γ - гиромагнитное отношение,

Гильберт предложил описывать движение М в ферромагнетиках с помощью уравнения [2,3]:

dM/dt = -γ[M,H] – (α/M) [M,dM/dt]]. (2)

где диссипацию характеризует безразмерный параметр затухания α.

Уравнение (2), называемое уравнением Ландау-Лифшица-Гильберта (ЛЛГ) широко используется для описания ферромагнитного резонанса (ФМР), при α этом определяет ширину линии ФМР [2].

Для феррит-гранатов, являющихся ферримагнетиком, эффективное значение γ, вообще говоря, зависит от соотношения намагниченностей подрешеток в структуре граната [4]. В частности, для феррит-граната системы (Bi,Gd,R,Ln)₃(Fe,Ga)₅O₁₂, где R – быстрорелаксирующий редкоземельный магнитный ион, Ln – немагнитный редкоземельный ион (Ln = Lu, Y, La), справедливо соотношение [5]:

γ = γ₀ (M_Fe + M_Gd + M_R) / (M_Fe + M_Gd), (3)

где γ₀ = 1.76 х 10⁷ Э^-1 с^-1 – гиромагнитное отношение ионов Fe³⁺, M_Gd и M_R – части намагниченности додекаэдрической подрешетки в структуре граната, обусловленные ионами Gd³⁺и R³⁺, соответственно, M_Fe – суммарная намагниченность тетра- и октаэдрической подрешеток в структуре граната, обусловленная ионами Fe³⁺. В отсутствие в составе феррит-граната гадолиния соотношение (3) принимает вид формулы Киттеля [3]:

γ = γ₀ (M_Fe + M_R) / M_Fe. (3)

В точке компенсации магнитного момента (КММ), которая имеет место при (M_Fe + M_Gd + M_R) → 0, и суммарный магнитный момент, и эффективное значение гиромагнитного отношения равны нулю. В точке компенсации момента импульса (КМИ), которая имеет место при M_Fe + M_Gd → 0, эффективное значение ǀγǀ → ∞, причем по обе стороны от этой точки значение γ имеет разные знаки, что доказано экспериментально [6].

Использование безразмерного параметра затухания α удобно для описания динамических свойств магнитных материалов, но не всегда оправдано, поскольку он зависит от других параметров материала:

α = Λ γ/M_s, (4)

где Λ – приведенный параметр затухания Ландау-Лифшица [4].

В монокристаллических пленках феррит-гранатов (МПФГ) одного и того же химического состава значение безразмерного параметра затухания α зависит от кристаллографической ориентации подложки. Более того, в одном и том же образце α увеличивается с ростом действующего магнитного поля.

Другими словами, безразмерный параметр затухания Гильберта α не является параметром, характеризующим магнитный материал: значение α характеризует конкретный динамический процесс, протекающий в магнитном материале.

Мы полагаем, что диссипативные свойства магнитного материала лучше всего описывает приведенный параметр затухания Ландау-Лифшица Λ.

Литература

1. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. К теории дисперсии магнитной проницаемости в ферромагнитных телах. Phys. Zs. der S.U, 1935, vol.8, № 2, р. 153-172.

2. Гуревич А.Г. Магнитный резонанс в ферритах и антиферромагнетиках. М.: Наука, 1973, 592 с.

3. Киттель Ч. Введение в физику твердого тела. Пер. с англ. М.: Наука, 1978, 792 с.

4. Владимир Рандошкин. Динамика однохиральных доменных стенок. Импульсное перемагничивание пленок феррит-гранатов. Lambert Academic Publishing, 2011, 400 с.

5. Рандошкин В.В., Сигачев В.Б. Экспериментальная проверка одномерной теории движения доменных стенок в одноосных ферромагнетиках. Письма в ЖЭТФ, 1985, т. 42, № 1, с. 34-37.

6. Логинов Н.А., Логунов М.В., Рандошкин В.В. О знаке эффективного значения гиромагнитного отношения в пленках феррит-гранатов вблизи точки компенсации момента импульса. ЖТФ, 1990, т. 60, № 9, с. 126-128.