Д.ф.м.н. Рандошкин В.В.

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

Домены с обратной намагниченностью в пленках феррит-гранатов с ориентацией, близкой к (111)

Методом перемагничивания [1,2] с использованием высокоскоростной фотографии (ВСФ) [1,3] исследовали расширение доменов с обратной намагниченностью (ДОН), зарождающихся на точечном дефекте в монокристаллических пленках феррит гранатов (МПФГ) с кристаллографической ориентацией, близкой к (111). В исходном состоянии образец намагничивали полем смещения Н_см > H₀, где H₀ – поле коллапса цилиндрических магнитных доменов (ЦМД), которое было направлено по нормали к плоскости пленки. Импульсное магнитное поле Н_и прикладывали в противоположном направлении. Прикладывали также постоянное магнитное поле Н_пл в плоскости МПФГ.

Таблица.

Параметры МПФГ (Bi,Tm)₃(Fe,Ga)₅O₁₂ с ориентацией, близкой к (111)

Образец	h, мкм	l, мкм	4πMs, Гс	НК, Э	Q
1.	7.7	0,33	133	883	5.6
2.	12.0	2.2	159	2959	19

Здесь h – толщина пленки, l характеристическая длина, 4πM_s – намагниченность насыщения, Н_Кэ – поле одноосной магнитной анизотропии, Q – фактор качества материала.

В МПФГ с ориентацией (111), когда кристаллографическая анизотропия пренебрежимо мала, ДОН имеет круговую форму [1]. Даже при небольшой кристаллографической разориентации подложки в плоскости пленки возникает магнитная анизотропии [4,5], приводящая к анизотропия скорости доменной стенки (ДС) и неравномерному уширению ее изображения. Приложение поля Н_пл усиливает неравномерное уширение изображения ДС.

Рис.1. Изображение ДОН при Н_и = 180 Э и Н_пл = 80 Э в различные моменты времени t, мкс: а - 0,06; б - 0,09; в - 0,11 (образец № 1 в таблице).

Уширение изображения ДС может происходить не с двух сторон, как показано на рис.1, а с одной стороны ДОН (рис.2). Из рис.2 видно, что ширина изображения ДС изменяется по периметру ДОН примерно в 20 раз. Причиной сильной асимметрии при наличии планарного магнитного поля может быть только существенное различие свойств переходных поверхностных слоев пленка/подложка и пленка/воздух, с необходимостью формирующихся в процессе жидкофазной эпитаксии [1].

Только для одного направления в плоскости пленки планарное магнитное поле Н_пл совпадает по направлению с полями рассеяния вблизи переходного поверхностного слоя (для участков ДС на противоположной стороне ДОН эти поля направлены антипараллельно). Это и вызывает "однонаправленное" уширение изображения движущейся ДС (рис.2,а,б).

Рис.2. Изображение ДОН при Н_и = 135 Э в момент времени t при разных Н_пл, Э; t, мкс: а - 100; 1,0; б - 100; 2,0; в - 100; 1,0; г - 300; 0,5; д - 400; 0,2. е) Изображение ДОН при Н_и = 200 Э, Н_пл = -100 Э и t = 2,5 мкс (образец № 2 в таблице).

При некотором значении Н_пл начинают проявляться волнообразные искажения формы ДС (рис.2,в). С ростом Н_пл амплитуда этих искажений увеличивается, причем в ДС появляются разрывы (показаны стрелками на рис.2,г). Период этих искажений составляет 10 ¸ 20 мкм (рис.2,в,г). Возможной причиной появления волнообразных искажений является достижение области с отрицательной дифференциальной подвижностью на зависимости скорости ДС V от H_и.

Дальнейшее увеличение Н_пл приводит к зарождению микродоменов вблизи движущейся ДС (рис.2,д). При этом уширение изображения ДС становится более однородным по ее периметру. При изменении направления поля Н_пл на противоположное однонаправленное уширение изображения ДС происходит с противоположной стороны ДОН (рис.2,е).

Наличие микродоменов на рис.2,д свидетельствует о том, что одновременно проявляются два механизма формирования диффузной ДС: за счет наклона ДС и за счет вращения намагниченности вблизи движущейся ДС. Образование разрывов ДС (рис.2,г) может быть связано с ее взаимодействием с дефектами, характеризующимися повышенным значением поля одноосной магнитной анизотропии и, как следствие, другим диапазоном полей, где излучаются спиновые волны.

Литература

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

2. Рандошкин В.В. Метод измерения скорости доменных стенок в пленках феррит-гранатов, ПТЭ, 1995, № 2, с.155-161.

3. Логунов М.В., Рандошкин В.В., Сигачев В.Б. Универсальная установка для исследования динамических свойств ЦМД-материалов. ПТЭ, 1985, № 5, с. 247-248.

4. Hubert A., Malozemoff A.P., De Luca J.C. Effect of cubic. tilted uniaxial, and orthorhombic anisotropies on homogeneous nucleation in a garnet bubble films. J. Appl. Phys., 1974, vol. 45, N 8, p. 3562-3571.

5. Malozemoff A.P., De Luca J.C. Effect of misorientation on growth anisotropy in [111]-oriented garnet films. J. Appl. Phys., 1974, vol. 45, N 10, p. 4586-4589.