Д.ф.м.н. Рандошкин В.В.

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

Сползание доменных стенок в эпитаксиальных пленках феррит-гранатов

На МПФГ воздействовали периодической последовательностью импульсов магнитного поля амплитудой Н_и, частотой следования f_и и длительностью t_и, под действием которых ДС перемещалась ("сползала") [1].

Для изучения сползания доменных стенок (ДС) [1] в монокристаллических пленках феррит-гранатов (МПФГ) на подложках Gd₃Ga₅O₁₂ с ориентацией (111) из раствора-расплава на основе Bi₂O₃ - PbO - B₂O₃ методом жидкофазной эпитаксии (ЖФЭ) [2-4] были выращены МПФГ (Bi,Eu,Lu)₃(Fe,Ga,Al)₅O₁₂ [5].

Пленки выращивали из раствора-расплава с мольным отношении R = Fe₂O₃/(Fe₂O₃ + Ga₂O₃ + Al₂O₃) = 5,2. В МПФГ индуцировалась повышенная коэрцитивность за счет напряжений сжатия, обусловленных положительной разницей в параметрах кристаллических решеток пленки и подложки [3,4]. Из-за высокой коэрцитивности и малой намагниченности насыщения доменная структура была неупорядоченной, а размер доменов составлял (0,1 ¸ 1) мм.

Использование метода высокоскоростной фотографии (ВСФ) [5,6] для регистрации положения ДС сразу после окончания импульса поля и ее конечного положения показало, что эффект баллистического последействия [7] и движение ДС в обратном направлении отсутствуют.

В эксперименте измеряли число импульсов N, после воздействия которых ДС перемещается на расстояние X (~100 мкм). Значение N усредняли по результатам 5-10 измерений. Среднюю скорость сползания ДС находили с помощью соотношения:

V_сп = f_и.X/N. (1)

Рис. 1. Зависимости скорости сползания ДС V в МПФГ (Eu,Lu,Bi)₃(Fe,Ga,Al)₅O₁₂ от частоты f_р (кривые 1 - 3) и длительности t_р (кривые 4 - 6) импульсов магнитного поля с разной амплитудой Н_р, Э: 1 - 113: 2 -52; 3 - 38; 4 - 113; 5 - 77; 6 - 62.

Рис. 2. Зависимости скорости сползания ДС V_сп и средней скорости ее движения V_т в МПФГ (Eu,Lu,Bi)₃(Fe,Ga,Al)₅O₁₂ от амплитуды импульсов магнитного поля Н_и при температуре Т, К: 1 - 284; 2- 299.

Зависимости V_сп(f_и) при t_и = 500 нс и V_сп(t_и) при f_и = 25 Гц и для нескольких значений Н_и приведены на рис. 1. Видно, что кривые V_сп(f_и) являются линейными и пересекаются с осью абсцисс в начале координат. Кривые V_сп(t_и) также пересекаются в одной точке, расположенной ниже оси абсцисс, отсекая на оси абсцисс отрезок t₀ = 30 ¸50 нс. Величина t₀ представляет собой начальную задержку движения ДС, имеющую ту же природу, что и в МПФГ с аномальной магнитной вязкостью.

На рис. 2 показаны зависимости V_сп(Н_и) и V_т(Н_и) при f_и = 25 Гц и t_и = 500 нс для двух значений температуры Т. Видно, что эти зависимости существенно нелинейные. После превышения полем Н_и динамической коэрцитивной силы (~24 Э при Т = 284 К и ~36 Э при Т = 299 K) скорость V_т быстро увеличивается с ростом H_и. Подвижность ДС m на первом участке кривой V_ти (H_и) составляет ~66 см/(c Э) при Т = 284 K и ~33 см/(с Э) при Т = 299 K. Затем дифференциальная подвижность ДС резко падает до значения ~0.8 см/(с Э) при обеих температурах. Скорость V_ти в исследуемом интервале полей не превышает 4 м/с.

Литература

1. Осико В.В., Рандошкин В.В., Сигачев В.Б., Тимошечкин М.И. Управляемое сползание доменных стенок в пленках феррит-гранатов. ЖТФ, 1984, т. 54, № 12, с. 2423-2425.

2. Дудоров В.Н., Рандошкин В.В., Телеснин Р.В. Синтез и физические свойства монокристаллических пленок редкоземельных феррит-гранатов, УФН, 1977, т. 122, № 2, с. 253-293.

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

4. Рандошкин В.В. Переходные поверхностные слои в эпитаксиальных пленках феррит-гранатов, выращенных из разных растворов-расплавов. Materialy VIII Mezinarodny vedescko-practicka conference “Aktualni vimozenosti vedy -2012”, 27 cervna – 05 cervencu 2012 rocu. Dil 20, Praha, 2012, c. 9-11.

5. Зоря В.И., Зуева И.Ю., Рандошкин В.В., Сигачев В.Б., Тимошечкин М.И. Скорость движения доменных стенок в пленках (Eu,Lu,Bi)₃(Fe,Ga,Al)₅O₁₂. ЖТФ, 1984, т. 54, № 7, с. 1381-1383.

6. Балбашов А.М., Николаев Л.В., Червоненкис А.Я. Влияние коэрцитивности в гранатовых пленках. Письма в ЖТФ, 1982, т. 8, № 6., с. 348-352.

7. Логунов М.В., Рандошкин В.В. Влияние рассогласования параметров решеток пленки и подложки на перемагничивание висмут-содержащих пленок феррит-гранатов. ЖТФ, 1994, 64, № 7, с. 197-200.

8. Рандошкин В.В. Развитие визуальных методов исследования динамических свойств эпитаксиальных пленок феррит-гранатов с одноосной магнитной анизотропией. Materialy VIII Miedzinarodowej naukowj-prakticznej konferencji “Dynamika naukowich badan 2012”, 07 – 15 lipca 2012 roku. Volume 22, Przemysl, 2012, c. 10-16.