Д.ф.м.н. Рандошкин В.В.

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

Искажения доменной стенки при расширении доменов с обратной намагниченностью в пленках

феррит-гранатов с ориентацией (110),

не содержащих быстрорелаксирующих ионов

В монокристаллических пленках феррит-гранатов (МПФГ) с ориентацией (111), не содержащих быстрорелаксирующих ионов, безразмерный параметр затухания Гильберта α увеличивается с ростом постоянного магнитного поля, приложенного в плоскости пленки [1,2], если не предполагать, что изменяется форма записи уравнения Ландау-Лившица-Гильберта (ЛЛГ). При этом подавляется зарождение микродоменов перед движущейся доменной стенкой (ДС), а излучение ею спиновых волн (СВ) проявляется как уширение изображения движущейся ДС.

В МПФГ с ориентацией (110), не содержащих быстрорелаксирующих ионов и обладающих ромбической магнитной анизотропией (РМА), зарождение микродоменов перед движущейся ДС не наблюдается, а излучение СВ движущейся ДС проявляется как анизотропное уширение ее изображения. [3,4]. В МПФГ с ориентацией (111) ниже порога генерации микродоменов наблюдаются пространственные искажения формы движущейся ДС [5,6].

Методом перемагничивания [7] с использованием высокоскоростной фотографии (ВСФ) [8] исследовали расширение доменов с обратной намагниченностью (ДОН), зарождающихся на точечном дефекте в МПФГ (Bi,Y,Lu)₃(Fe,Ga)₅O₁₂, выращенные на подложках Nd₃Ga₅O₁₂ с ориентацией (110). Содержание Bi в пленках достигало 2 атома на формульную единицу граната (ф.е.). Лютеций вводили только для согласования параметров решеток пленки и подложки, причем в пленке его содержалось на порядок меньше, чем иттрия. Параметры исследованной МПФГ приведены в таблице, содержащей также данные для образца с ориентаций (111).

Таблица.

Параметры (Bi,Y,Lu)₃(Fe,Ga)₅O₁₂ на подложках НГГ

Образец	1	2
Ориентация	(110)	(111)
h, мкм	11.0	8.1
w, мкм	11.1	9.4
Н0, Э	186	180
4πMs, Гс	262	270
НК, Э	2250	4280
НКр, Э	725	-

Здесь h- толщина пленки, w - равновесная ширина полосовых доменов в отсутствие поля смещения, Н₀ - поле коллапса, 4πM_s – намагниченность насыщения, Н_К – поле одноосной магнитной анизотропии, Н_Кр – поле РМА.

Характерные микрофотографии ДОН при фазовом контрасте, когда домены противоположной полярности выглядят одинаково серыми, а ДС – как темная линия, показаны на рис.1. Видно, что ширина изображения ДС практически не меняется по периметру домена. Во время действия перемагничивающего импульса пространственные искажения ДС слабо заметны (рис.1,а,б). Они сильнее выражены после окончания перемагничивающего импульса (рис.1,в,г), когда действующее магнитное поле меняет знак и становится равным полю смещения. Ширина изображения ДС практически не меняется по периметру ромбовидного домена. Заметим, что после окончания перемагничивающего импульса внутри исходного ДОН в свою очередь зарождается домен с обратной (то есть, с исходной) намагниченностью (рис.1,в,г).

Рис.1. Динамический ДОН, образующийся в МПФГ (Bi,Y,Lu)₃(Fe,Ga)₅O₁₂ с ориентацией (110) под действием перемагничивающего импульса с амплитудой Н_и = 480 Э и длительностью t_{и_} = 0.40 мкс при поле смещения Н_см = 230 Э в разные моменты времени t, мкс: а – 0.20, б – 0.30, в – 0.53; г – 0.57.

Зависимости скоростей V участков ДС ромбовидного ДОН, расположенных вдоль его А большой (1) и малой В (2) диагоналей от действующего магнитного поля Н для исследованной МПФГ приведены на рис.2. Здесь же дана кривая V(H) для МПФГ близкого состава с ориентацией (111).

Азимутальную зависимость планарной компоненты постоянного магнитного поля при однородном зарождении доменной структуры [12] иллюстрирует рис.3, где также показана ориентация диагоналей А и В ромбовидного ДОН.

Рис.2. Зависимости скорости ДС V ромбовидного ДОН в МПФГ (Bi,Y,Lu)₃(Fe,Ga)₅O₁₂с ориентацией (110) в направлении большой (1) и малой (2) диагоналей от действующего магнитного поля Н; зависимость V(H) (3) для МПФГ того же состава с ориентацией (111).

Рис.3. Азимутальная зависимость планарной Н_пл* компоненты критического поля фазового перехода в МПФГ (Bi,Y,Lu)₃(Fe,Ga)₅O₁₂ с ориентацией (110). Показана характерная форма ромбовидного ДОН и ориентация его осей А и В в плоскости пленки.

Литература

1. Рандошкин В.В. О диссипации энергии при движении доменной стенки. Письма в ЖТФ, 1995, т. 21, № 23, c. 74-79.

2. Рандошкин В.В., Логунов М.В. Влияние планарного магнитного поля на динамику доменных стенок в пленках феррит-гранатов с малым затуханием. ФТТ, 1994, т. 36, № 12, с. 3498-3505.

3. Рандошкин В.В., Сигачев В.Б., Чани В.И., Червоненкис А.Я. Динамика доменных стенок в пленках (Y,Lu)₁Bi₂(Fe,Ga)₅O₁₂ с орторомбической анизотропией. ФТТ, 1989, т. 31, № 7, с. 70-76.

4. Рандошкин В.В. Особенности проявления спин-волнового механизма движения доменных стенок в пленках ферритов-гранатов с ромбической магнитной анизотропией. ФТТ, 1997, т. 39, № 8, с. 1421-1427.

5. Рандошкин В.В., Сигачев В.Б. О механизме зарождения микродоменов вблизи движущейся доменной стенки. ФТТ, 1986, т. 28, № 5, с. 1522-1525.

6. Рандошкин В.В. Особенности движения доменных стенок с излучением спиновых волн. ФТТ, 1995, т. 37, № 10, с. 3056-3073.

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

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

9. 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.