Модуляционные и дифракционные эффекты на доменных и субдоменных структурах эпитаксиальных пленок феррит-гранатов в неоднородных магнитных полях тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.03 ВАК РФ

КИЇВСЬКИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ТАРАСА ШЕВЧЕНКА

На правах рукопису

ВОЛІК ВАДИМ ВОЛОДИМИРОВИЧ

МОДУЛЯЦІЙНІ ТА ДИФРАКЦІЙНІ ЕФЕКТИ НА ДОМЕННИХ ТА СУБДОМЕННИХ СТРУКТУРАХ ЕПГГАКСІЙНИХ ПЛІВОК ФЕРИТ-ГРАНАТІВ У НЕОДНОРІДНИХ МАГНІТНИХ ПОЛЯХ

01.04.03. - радіофізика

АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття вченого ступеня кандидата фшіко-математичних наук

КИЇВ -1997

Дисертацією с рукопис.

Робота виконана на кафедрі квантової радіофізики радіофізич факультету Київського університету імені Тараса Шевченка.

Науковий керівник: доктор фізико-математичних наук Коваленко Валерій Фадійович

Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук,

професор Тронько Володимир Дмитрович,

кандидат фізико-математичних наук, старший науковий співробітник Шипіль Олена Вадимівна.

Провідна організація: Харківський державний університет (м. Харк

Захист відбудеться аМ ” 'геуз&і/ 1997 р. о/^% ауд. -¿у засіданні спеціалізованої вченш ради Д.01.01.17. при Київсьі університеті імені Тараса Шевченка (за адресою: 252127, Київ-127, С.Ковалевської 1, радіофізичний факультет).

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Київсьі університету імені Тараса Шевченка (252017, Київ-17, вул. Володимир 62).

Автореферат розісланий “/1997 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради, доцент

А.Г.Шкавро

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Протягом останнього десятиріччя увага до------------------

нітооптичлт матеріалів значно підвищилась. Стійкий інтерес до го класу матеріалів обумовлений потенційними можливостями їх ористання в області створення особливо містких реверсивних опичувачів інформації, необхідністю точного регулювання апаратури :онтролю якості запису і магнітного носія.

Доменна структура (ДС) магнітооптичних плівок, завдяки своїм юнішим розмірам, забезпечує, зокрема, високу роздільну здатність одів візуалізації магнітних сигналограм. Крім того, ці методи можуть іі покладені в основу створення головок відтворення, аналізаторів стра, просторово-часових модуляторів світла та ряду інших ористань.

Головною перевагою методів візуального контролю перед методами лізу параметрів сигналограм по їх електричним параметрам є тадність, можливість одночасної оцінки та вимірювання цілого ряду аметрів (наприклад параметрів формату сигналограми, довжини хвилі ісу, залишкової намагніченості, спектрального складу сигнала та ін.) ділянці магнітної стрічки, що візуалізуеться. Візуалізація дозволяє юсередньо виявляти неоднорідності або дефекти магнітного носія ісу, які реєструються іншими методами лише побічно і тому являють ж> складність для дослідження та виправлення.

Однак, у цілому ряді випадків чутливості методів магнітооптичної алізації виявляється недостатньо. Так, наприклад, під час дослідження іалограм з досить малим просторовим періодом сигналу (зокрема, озапис) силові лінії поля розсіювання можуть заповнити не весь об'єм іітооптнчної плівки, утворюючи нескрізні домени, структура з яких погіршений контраст зображення. Інший випадок - вивчення юменної структури доменної стінки, реєстрація її мікромагнітних даорідностей.

Також недостатню ефективність візуалізації можемо отримати при тпшальному підборі параметрів магнітооптичних матеріалів відносно шетрів сигналограм, що досліджуються. При цьому одержуємо гнну структуру, яка не повністю перебудовується у полі розсіювання гітної сигналограми, тобто параметри носія магнітного запису яться у доменній структурі в неявному виді.

Всі ці проблеми вирішуються завдяки використанню дифракційного >ду, який є більш чутливим та в деяких випадках (дослідження

-З-

мікромагнітних неодаорідносгей) найбільш ефективним. Дослідя дифракційного спектру призвело до створення методик визначення д( параметрів як магнітних сигналограм (просторовий період As, залип намагніченість Mos), так і магнітооптичних плівок (період домі струтури d, амплітуду модуляції доменної стінки А, густину еі доменної границі aw, намагніченість насичення Ms). Надалі під тер\ “модуляція доменної стінки” будемо розуміти її просторову модул: тобто зміну положення локальних ділянок стінки у відповідно» розподілом залишкової намагніченості носія магнітного запису.

Можливість використання при цьому методів просторової фільт дифракційного спектру робить сам метод магнітооптичної дифр особливо ефективним для дослідження складних доменних струї створених під одночасним впливом декількох гармонічних магні полів, або ДС з частковою перебудовою.

Таким чином є два аспекта, які визначають актуальність дослід проблеми взаємодії магнітних полів з магнітооптичними матеріале даній роботі: дослідження, направлені на оптимізацію парамі магнітооптичних плівок, та постановка методики визначення парам» магнітооптичних матеріалів і магнітних носіїв по дифракційному спею

Мета роботи: дослідження взаємодії доменної структури епітаксії плівок ферит-гранатів з неоднорідними магнітними полями, пс методов стабілізації модульованої доменної структури та дослідж •можливостей його практичного застосування. У -зв'язку з вирішувались наступні задачі:

- експериментальне та теоретичне дослідження поведінки доме структури епітаксійних плівок ферит-гранатів, розташованих у магні: полях з одно- та двовимірною періодичністю. Розробка неруйні методики стабілізації доменної структури, яка з необхідною точн дозволяє визначати параметри сигналограм та магнітоопти1 матеріалів;

- експериментальне дослідження методів оптимізації параме магнітооптичних матеріалів для реальних ситуацій. Використання таких випадків високотемпературного відпалювання та вироблення ві щодо характеристик даного процесу;

- створення експериментальної установки для вивч*

магнітооптичної дифракції на складних доменних структурах мікромагнітних неоднородностях доменної стінки. Розробка мете визначення основних параметрів магнітних сигналограм магнітооптичних матеріалів по характеру дифракційного спек відпрацювання методів обробки зображення (методи темного поля просторової фільтрації дифракційного спектр

Наукова новизна роботи визначається наступним:

- у широкому діапазоні величин просторового періоду магнітної 'налограми та залишкової намагніченості магнітного носія проведені слідження з модуляції доменної стінки магнітооптичної плівки ферит-інату. Виявлено ефект розштовхування модульованих домешшх стінок запропоновано методику його уникнення;

- розроблено та апробовано неруйнівну методику закріплення денної структури, яка грунтується на використанні допоміжного )днорідного магнітного поля, що створює потенціальні ями у місцях іходження домешшх границь. Це нововведення підвищило точність шачеіпія основних магнітооптичних параметрів матеріалів та пгітшіх сигналограм. Сама доменна структура в цьому випадку рмусться більш просто, з'явилась можливість керування її періодом;

- досліджено магнітооптичну дифракцію на доменних структурах з >вимірною періодичністю, визначені залежності виду дифракційної )тини від основішх параметрів магнітних сигналограм;

- запропоновано метод створення круглих та еліптичних индричних магнітних доменів за допомогою неоднорідних магнітних тів з двовимірною періодичністю;

- запропоновано використати результати з магнітооптичної фракції на доменних структурах з двовимірною періодичністю для вшцення ефективності просторово-часових модуляторів світла.

Практична значимість роботи визначається можливістю сористання розробленої методики закріплення доменної структури гнітооптичної плівки при створенні магнітооптичних систем творення інформації. При цьому можна запобігти таких небажаних жтів, як спотворення доменної структури під впливом відносно великих тлітуд записаних сигналів.

Видом дифракційної картини, отриманої на такій закріпленій ДС з »вимірною періодичністю можна плавно керувати, що може бути іктично використано у модуляторах лазерного випромінювання, шачені у роботі вимоги до високотемпературного відпалювання воляють оптимізувати параметри магнітооптичних матеріалів щодо жретних експериментальних ситуацій, а це, у свою чергу, покращує іактєристики магнітооптичних систем відтворення інформації, ширює їх динамічний діапазон та інші функціональні можливості.

Достовірність результатів роботи визначається використашіям ндартної вимірювальної апаратури, застосуванням апробованих :одів теоретичного аналізу розглядуваних задач, а також співпаданням

експериментальних та теоретичних залежностей.

Положення, що виносяться на захист:

1. Модульована доменна структура Ві-вміщуючої плівки фе гранату, при використанні даного матеріалу у системах магнітооітга відтворення інформації, потребує стабілізації. Неруйнівною метода створення такої структури є розташування її у неоднорідному магніті полі з двовимірною періодичністю.

2. Як показали результати термічного відпалювання у ширі діапазонах температур та часу обробки, існує режим відпалювання 400°С, г =18 год), при якому можливо оптимізувати парам магнітооптичної плівки складу (Gd,Bi,Tm)3(Fe,Ga)50i2. Внаслідок ц з'являється можливість відтворювання сигналів, що записан підвищеною щільністю.

3. Аналіз дифракційної картини, створеної стабілізова двовимірною доменною структурою, дає змогу визначити параметр: досліджуваної магнітної сигналограми, так і магнітооптичного матер з більшою чутливістю, у порівнянні з існуючими методами.

Апробація роботи. Основні положення роботи доповідались та ( представлені на:

XIV International Colloquium on Magnetic Films and Surfací Dusseldorf, Germany, 1994.

International Conference .on Magnetism ICM'94. - Warsaw, Poland, Iі

VII міжнародний науковий семінар “Фізика магнітних яви Донецьк, 1994.

Публікації. За матеріалами роботи опубліковано 6 друкованих пр список яких наведений у кінці реферату.

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається із вступу, tj глав, загальних висновків, 115 сторінок машинописного тексту, рисунків, 1 таблиці, 150 посилань на літературні джерела.

Особистіші внесок автора у працях, які виконані у співавторі полягає у проведенні теоретичних та експериментальних досліда розрахунків з використанням обчислювальної техніки, в обговор результатів та їх інтерпретації.

ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обгрунтовується актуальність дисертації, сформульова мета та положення, що виносяться на захист, дано короткий з дисертації. Коротко охарактеризовано основні результати, одержаї дисертації, їх новизну, наукове та практичне значення.

У першій главі проведені теоретичні та експериментальні (слідження, які присвячені явищу модуляції доменної стінки ігнітооптичішх матеріалів, які застосовуються, зокрема, для візуалізації >лів розсіювання магнітних сигналограм. ------------------------------

Особливий інтерес пов'язаний з дослідженням перебудови ДС у юсторово періодичному зовнішньому магнітному полі, період •однорідностей якого близький до періоду власної ДС, а напруженість не ревищує поля колапсу власної ДС IIо [1]. Найпростішим способом таке >ле може бути сформоване за допомогою традиційного носія магнітного пису (НМЗ). Для цього зразок розташовується у полі розсіювання НМЗ , локальне значення та орієнтація якого визначаються попередньо юрмованим просторово неоднорідним розподілом залишкової імагніченості у робочому шарі НМЗ, тобто просторовим періодом та шем записаного на НМЗ сигналу.

В епітаксійних плівках ферит-гранатів (ЕПФГ) з одновісною рпендикулярною анізотропією (фактор якості Q > 1) у просторово однорідному магнітному полі з нормальною до поверхні плівки ладовою НР, яка перевищує поле колапсу власної ДС плівки Но, збувається зміщення локальних ділянок доменної границі (ДГ) відносно чаткового стану, який відповідає НР = 0. У випадку, коли площина ДГ ралельна напрямку дорожки запису на НМЗ, ширина доменів являється просторово промодульованою локальним розподілом НР у 'ємі плівки.

При цьому нами було експериментально визначено, що" період ДС, іукованої в ЕПФГ додатковим НМЗ, після припинення контакту між :м та ЕПФГ, взагалі кажучи не залишається стабільним (див. рис.1.), а іже змінюватись в залежності від кореляції між періодами власної ДС d0 >бто створеної у нашому випадку короткочасним контактуванням

ЕПФГ з додатковим НМЗ (3) з деякою As) та As, і рівнем залишкової намагніченості

сигнального (2) НМЗ (див рис.2.). На рис.1. зображено очікуваний (а-г) та одержаний експериментально (д-з) вид модульованої доменної структури в залежності від величини залишкової намагніченості сигнального носія магнітного запису Mos (а, д - 0 Гс; б, е - 100-200 Гс; в, ж - 250-300 Гс; г, з -350-400 Гс). Цей ефект може мати гтєве негативне значення при

.4 Л

Л) «•) *> а)

Рис. 1.

практичному використанні досліджуваного явища для вимірюваї параметрів магнітних та магнітооптичних середовищ і , магнітооптичного відтворення магнітних сигналограм. записаних на но магнітного запису.

плівки локальних магнітних неоднорідаостей [5]. У [6] для ста бі ліз і смугового домена використовується мапіітне поле, що створюст: спеціальною магнітною котушкою, яка напилена на поверхню ЕПФГ. і [7] - імпульсне магнітне поле. Майже усі згадані вище методи ста білі з г доменної границі вносять до плівки структурні зміни, але сг закріплення, як бачимо, виявляється вкрай необхідним:

Процес розштовхування доменних стінок при модуляції моя пояснити існуванням магнітостатичної взаємодії доменних стінок че] поля розсіювання Н5 стінок [8].

У нашій роботі пропонується стабілізувати ДС за допомог неперервної дії на плівку поля розсіювання додаткового НМЗ (3) рис який раніше використовувався тимчасово для створення регулярі смугової доменної структури і у процесі модуляції доменної стінки уча не брав. Тепер структурних змін у матеріалі не відбувається.

Для такого випадку дії на зразок просторово неоднорідне магнітного поля розсіювання з двовимірною періодичністю нами С зроблений теоретичний розрахунок, метою якого було віддіукаї амплітуди модуляції доменної стінки А:

2

Стабілізована

плоскопаралельна

смуг<

домеї

Рис.2.

структура може бути сформован штучними методами, наприкл шляхом витравлення на повер ЕПФГ канавок відповідні профілю [2], застосування лазерно термічного чи електрон:

променевого відпалювання [3-4] г створенням чи використанням і існуючих через неідеальнії

кристалічної гратки під час рої

А =

+«.£

І

а%^Н(к3Іп/2)

цьому виразі г та г, - відстані від сигнального та додаткового носіїв тповідно до ЕПФГ, тобто можливе і безконтактне копіювання розподілу' імагнічепості у НМЗ на плівку, / - товщина доменної стінки, h - товщина—

юочого шару НМЗ, ks =2z/\4 ,'к\ -27./as .

Експериментальні дослідження проводились при використанні ЕПФГ 1 складу (Y,Bi,Tin)3(Fe,Ga)50i2 товщиною 6,9 мкм з періодом власної менної структури у розмагніченому стані do =80 мкм та намагніченістю .сичення IjtMs-48,5 Гс і зразка Л1'2 складу (Gd,Bi,Tni):.(Fe,Ga)5Oi: вщиною 5=7,15 мкм з 4tcMs=215 Гс. Зразки бу;ш одержані методом їкофазної епітаксії на (111) підкладинці Gd3Ga50]2. В якості гнального та додаткового НМЗ була вшсорнстана хромдиоксидна ігнітна стрічка типу ORWO-64Ü. Просторовий період розподілу магніченості додаткового НМЗ змінювався у межах ,\s = 20 - 120 мкм, а

гнального - у межах As = 10 - 80 мкм. Амплітуди рівнів залшнковості да псового та сигнального НМЗ відповідно змінювались у межах 220 -60 Гс та 39 - 780 Гс. Виміри геометричних характеристик структури ■оводилнсь за допомогою поляризаційного мікроскопу.

Розглянемо одержані з а леж п о стї,з але ж пості саме амплітуди модуляції менної стінки Л(АХ, Л,) дія рі шнх Л/es та Мг,$ дія зразка №2 (рис.З.).

А $,мкм

а) Рис.З. б)

Показані на рисунку експериментальні криві б) для контакту з ЕПФГ ох носіїв опнсуюіьсн аналітичним виразом (1). Перевищення зрєтичного значення А (частина а) величини Л5/4, яке веде до юпування однокольорових доменів, несе інформативний характер

-9-

і пов'язане з відсутністю у виразі (1) відповідного обмеження. Розгляді випадок при М0$=676 Гс. Цікаво відзначити, що у випадку вузь відтворюваних дорожок, тобто для малих значень л$ амплітуда модул доменної стінки практично не залежить від величини залипла намагніченості додаткового носія, тобто від ступеню закріплене Результати проведених досліджень можуть бути використані вимірювання параметрів НМЗ, а також для магнітооптичного відтворе записаного на НМЗ сигналу. Користуючись одержаними результатами допомогою двовимірних просторово періодичних магнітних по створених магнітними сигналограмами, дорожки запису я розміщуються перпендикулярно чи під деяким кутом, можливо отрим як прямокутні, так і гексагональні гратки круглих чи еліптич циліндричних доменів. При цьому надзвичайно важливу роль відіг підбір співвідношення між залишковими намагніченостями сигнальногс додаткового носія.

У другій главі розглянуті питання, що пов'язані з експериментальї та теоретичним дослідженням можливості оптимізації парамет магнітооіггичнтх плівок шляхом термічного відпалювання.

Метою роботи на цьому етапі є дослідження вгої високотемпературного відпалювання на параметри доменної структури процеси намагнічування Ві-вміщуючих гранатових епітаксійних плі] складу (Ссі)Ві,Тт)з(Ре,Са)50і2 (зразок №2), які використовую!! зокрема, для магнітооптичної візуалізації поля розсіювання магніт сигналоірами [9]. При такому використанні виникає необхідні керування параметрами плівок для оптимального їх застосування.

Намагніченість насичення М5 була розрахована шляхом обро( залежності кута повороту площини поляризації світла а (Н) в матері від магнітного поля, що прикладається, яка була одержана на стандарті установці для реєстрації фарадеївського обертання [10]. Результг вимірювань в залежності від температури відпалювання плівок на прот 18 годин зображені на рис.4.

Після кожного відпалювання зразок охолоджувався до кімнаті температури, при якій і проводились вимірювання. Встановлено, що у вміщуючих ЕПФГ зміни відбуваються при температурах суттєво нижчі ніж у плівках ЗІГ (100-650 °С і 1050-1150 °С відповідно). Ці зміни можуть бути пояснені процесом дифузії іонів галію з підложки матеріа [11] через порівняно низьку температуру відпалювання.

Однак характер одержаних залежностей можливо пояснити,

ісліджуїочи процеси перерозподілу іонів ва3+ з октаедричної та

--------- «',гга* тетраедричної пі;цраток, де вони

були "заморожені" в процесі швидкого росту плівки, на місця іонів Ре5+ у обох підгратках.

Потрібно також враховувати, що процес заміщення іонами ва3* іонів Ре3+ у октаедр ичних вузлах мас меншу інтенсивність, внаслідок значної різниці між розмірами їхніх іонних радіусів.

Якщо ж метою роботи є

досягнення якомога більшої

роздільної здатності методу

Рис.4. візуалізації сигналограм, які

писані надщільним термомагнітним способом, то у цьому випадку цільно зменшувати методом термічного відпалювання намагніченість сичення.

У нашому випадку найменшої амплітуди модуляції можливо досягти и Т=40(РС. Це призведе до зменшення амплітуди модуляції доменної шш, тобто до розширення частотного діапазону сигналів, які можуть ги досліджені магнітооптичним методом, адже збільшення амплітуди дуляції може призвести до перебудови доменної структури у шендикулярному напрямку (див. рис.1.), тобто до втрати інформації

о амплітуду сигналу.

На рнс.5. відображені зміни амплітуди модуляції А для різних довжин шь досліджуваного та додаткового сигналів та л5 відповідно), шчинених зменшенням намагніченості насичення у процесі палюваїшя.

По скільки Лх - це іншими словами, ширина дорожки відображення,

нас цікавить розширення частотного діапазону сигналограм, які

«лнво відтворити при конкретній ширині дорожки запису. Для

перименту використовувались додаткові магнітні стрічки з — 1560 які забезпечували максимальну закріпленість доменних стінок, тобто імальну величину А. Досліджувався цілий набір сигнальних налограм з різними Л$, рівень залишкової намагніченості яких МО5=40

а) Рис.5 б)

Розглянемо рис.5. До відпалювання при ширині дорожки відтвор« 10 мкм, яка створюється завдяки Л5 =10 мкм, сигнал з Л5=10 мкм, М0. Гс призводив до появи перетинок між однокольоровими доменами, т< амплітуду' модуляції А при цьому неможливо було визначити, що уме на графіку а) позначено різким падінням А до нуля. Зауважимо, найменша ширина дорожки відтворення (Л5) при якій ще мош

визначати А для всього спектру Л5, дорівнює у цьому випадку 60 ( Розглянемо частину б) рисунку 5. Для Л5=10 мкм тепер вже вда; отримати певну амплітуду А, тобто відпалювання дало нам можлш відтворювати сигнали, записані при ширині доріжки запису 10 > замість 20 мкм, а це, у свою чергу призводить до можлнв використовувати данин матеріал у якості головки відтворення сигналів, записаних вже з удвічі вищою щільністю. Також з'явила можливість відтворювати сигнали при =50 мкм, замість “ста ширини д 5 =60 мкм, при якій можливо вивчати сигнали з будь-якою

Попередні експерименти по відпалюванню [14] доводять, що сги, не за: значних змін при наших температурах, тому основну увагу все ж таки привернути до методів керування намагніченістю насичення.

У третій главі експериментально досліджено дифракційні ефекті доменних та субдоменннх структурах. Пряме спостереження вертикаль ліній Блоха довело надзвичайну чутливість дифракційних методі поєднанні з темнопольною методикою та способом просторової фільтр дифракційного спектру.

Пошуки нових надщільних методів запису інформації привели до гення у практику ідеї використання ліній Блоха. При побудові пам'яті вертикальних блохівськпх лініях носієм інформації є ізольований говий__домен._ Операція зчитування відбувається через відрізання ~ аЛЬНИМ полем головки смугового домена. Необхідне для цього поле ;жить від наявності або відсутності вертикальних блохівських ліній у звці смугового домену. Вертикальні лінії Блоха (ВБЛ) - це ділянки

енної стіпки, які розділяють частини стінки з різними

гипаралельними) напрямками векторів локальної намагніченості.

В залежності від тг-заряду ВБЛ виглядають як потовщення та ліви доменної стінки, якщо для спостереження використовується

Чутливість ВБЛ до

імпульсних магнітних полів

дозволила створити

запам'ятовуючі пристрої для надщільних методів запису

інформації. Однак, ширина

доменної стінки для Ві-вміщуючих ферит-гранатів не

перевищує 0,01 мкм і лежить у межах (1... 10)(А/Кс/)1/2, де А-інпа стала, К(- константа одновісної анізотропії. Тоді зрозуміло, що довжини хвилі Не-№ лазера з Я.=0,63 мкм пряме спостереження таких щорідностей стає неможливим. Неприйнятною для спостереження

І с також й електронна мікроскопія, через те, що плівки, доменна ктура яких досліджується, є діелектриками.

Загальним і найбільш суттєвим недоліком непрямих методів лережешія вертикальних ліній Блоха є те, що їх застосування для

трації ВБЛ може привести до зміни структури ДГ, що неприпустимо

організації пам'яті на ВБЛ.

Тому доцільним виявилась модернізація відомого темнопольного >ду спостереження субмікронних частинок металів [13]. Суть його ігаг у розділенні дифракційного спектру, створюваного іонеодпорідностямн, шляхом усунення потрапляння це)прального ,іеня лазера (нульового максимуму дифракційного спектру) до ктпву мікроскопу [14]. У експерименті використовувалась плівка №2. іеї наклеювалась мала котушка діаметром 5 мм з двох витків дроту

¡юпольна методика (див. рис.6.).

Рис.6.

У центр котушки направлявся промінь Не-1Че-лазера (1) з Я.=0,63 під кутом відносно перпендикуляру до магнітооптичної плівки в « 40 0 котушку подавалися короткі імпульси різної тривалості х ~ 0,1 -1 різної амплітуди и ~ 0 -100 В та різної полярності.

Поскільки у наш час не існує методики спостереження ВБЛ у відбі від плівки променях та також немає прозорих НМЗ, вивчення повед ліній Блоха у неоднорідних магнітних полях розсіювання магні: сигналограм поки що є неможливим, але докладне дослідження загалі властивостей ВБЛ дає можливість визначити фізичну природу де; цікавих фізичних явищ. Так, автори [15], які винайшли метод заі певних радіоімпульсів при використанні ефекту домен-акустичі відлуння (ДАВ), не змогли чітко пояснити природу формування вихід імпульсу. У цій главі пропонується модель формування імпульсу ) завдяки динамічним та резонансним властивостям ВБЛ та точок Блохг

Метою нашої подальшої роботи тепер є дослідження дифракці модульованій смуговій доменній структурі (МСДС), яка формується дією неоднорідного магнітного поля з двовимірною періодичністю ( рис.2.).

Практична цінність дослідження такої дифракції полягає у тому, знаючи характер дифракції, спричиненої обома сигналограмам: відомими амплітудам та просторовими періодами А3, залишивши од них та змінивши згадані параметри іншої, по геометрії дифракцій рисунку стає можливим визначити як нову величину залишк намагніченості носія, так і просторовий період записаної сигналогр; Також, відтворивши по дифракційній картині амплітуду модуляції МС неважко розрахувати густину енергії доменної межі а» та намагнічеи насичення самої магнітооптичної плівки.

Модульований по амплітуда промінь Не-Ке лазеру з X = 0,63 > падаючи на зразок майже перпендикулярно, при відбиванні від ї поділу плівки з сигнальною стрічкою, одержує фарадивський подвій поворот площини поляризації та дифрагує на модульованій домеї структурі. Частина променя, яка не продифрагувала, гаси-поляризатором, а решта, після фокусування лінзою, відображається рухомій двокоординатній реєструючій системі у вигляді сукупн дифракційних максимумів (див. рис.7.) різної амплітуди І/, вимірюється на вузькосмуговому підсилювачі після попередні підсилення. Ця сукупність має також деяку періодичність у двох взає перпендикулярних напрямках і характеризується відстанями максимумами <іі та іг.

V, мкВ

йи мм

Рис.7. відповідає випадку, коли Л5=90 мкм, Л^ЗО мкм, залишкова намагніченість додаткового та сигнального носіїв відповідно дорівнюють л7да = 1560 Гс та

М0.у=312 Гс. Ступінь закріплення доменної стінки та амплітуда сигнального носія знайдуть відображення у її амплітуді модуляції'. У випадку однаковості площ “чорних” та "білих" доменів (закріпленість доменної стінки) зникає кожен другий максимум дифракційної картини [15].

Більш детальне вивчення величини II кожного максимуму відкриває перспективу одержання додаткової інформації щодо

Рис.7.

ькості модульованих доменів, які потрапили у лазерну пляму. Крім ■о, там може також бути інформація про субструктуру модульованої ¿енної стінюі, яка іноді містить у собі вертикальні лінії Блоха.

ВИСНОВКИ

1. Експериментально та теоретично показано можливість визначення іаметрів магнітних носіїв та магнітооптичних матеріалів при :ористаіші методу модуляції смугової доменної структури при її білізанії. Необхідність стабілізації структури випливає з наявності ідливого для візуалізації ефекту розштовхування модульованих іешіих стінок, виявленого у ході експериментів.

2. Отримана відповідність результатів експерименте і теоретичного лізу стверджує адекватність обраної моделі розрахунку і реальних іічних процесів, що відбуваються. За допомогою одержаної залежності шітуди модуляції доменної стінки від основних магнітних параметрів зка та магнітних сигналограм з'явилась можливість їх визначення, іірюючи саму величину амплітуди модуляції.

3. Запропоновано новий метод створення гексагональних та мокутних граток як круглих так і еліптичних циліндричних магнітних

[ЄНІВ.

Він грунтується на використанні неоднорідного магнітного пс двовимірною періодичністю. Саме ж поле створюється по. розсіювання двох магнітних сигналограм, записаних на традиі магнітні носії (СгСЬ-магнітні стрічки). Кут між дорожками за магнітних сигналограм відповідає за тип гратки магнітних домен просторові періоди та рівні залишкової намагніченості носіїв - за самих циліндричних доменів. Перевагою такого метода відн традиційного є можливість керування у досить широких межа: періодами гратки, так і розмірами та формою самих доменів.

У результаті експериментів по впливу термічного відпалюванії параметри магнітооптичної плівки ферит-гранату вдалося з'ясу наступне:

4. Зміни основних магнітооптичних параметрів гогівки, застосовується для візуалізації сигналограм, відбуваються при сут нижчих температурах, ніж для зразків залізо-ітрієвого гранату.

5. Експериментальна крива, що характеризує пове; намагніченості насичення зразка від температури відпалювання, но нелінійний характер і має локальний мінімум при Т=400°С. Пері; відпалювання при досить низьких температурах зменшують пр напруження плівки, що робить її смугову доменну структуру регулярне

6. Для досягнення якомога більшої роздільної здатності ме візуалізації сигналограм, які записані надщільним термомагнл способом, користуючись результатами проведеного теоретичного ана

• виявилось доцільним зменшувати методом термічного відпалюві намагніченість насичення зразка. Це призвело до зменшення амплг модуляції ДС, тобто до розширення частотного діапазону сигн досліджуваних магнітооптичним методом.

7. У ході роботи показано високу чутливість дифракційних мет спостереження доменної структури магнітооптичних матері; Застосування темнопольної методики та методу просторової фільт} дифракційного спектру забезпечує реєстрацію мікромагні: неоднорідностей доменної стінки, розміри яких менші за довжину х лаіерного випромінювання (вертикальні лінії Блоха).

8. На основі експериментальних даних про поведінку вертикалі блохівських ліній під дією імпульсних магнітних полів запропоної модель формування імпульсу домен-акустичного відлуння.

9. Вивчаючи вад дифракційної картини від модульованої доме: структури, створеної магнітними носіями, можливо визначити просторовий період, так і амплітуду записаного сигналу. А при у відомості магнітних параметрів сигналограм неважко розрахувг

основні магнітооптичні параметри епітаксійних плівок, які користовуготься в якості головки відтворення інформації, ЯКЩО ВОШІ відомі.- Залежність місця положення дифракційного максимуму від раметрів магнітних сигналограм може бути використана для побудови дулятора лазерного випромінювання.

Основні результати дисертації опубліковані у наступних роботах:

І.Волнк В. В., Давиденко И. И., Коваленко В.Ф.,1 Ляхимец С.Н.

іменная структура эпитаксиальной феррит-гранатовой пленки в пштном поле с двумерной периодичностью. // Микроэлектроника. -96.-т. 25,в. 6.-с. 467-471.

2. Волік В.В., Данилов В.В., Ільчешсо Л.М., Рубан В.О. Вплив сокотемпературного відпалювання на параметри магнітооптичних івок ферит-гранатів. // Металлофизика и новейшие технологии. - 1996. -18, в. 9.-с. 13-15.

3. Волік В.В., Квашенко І.В., Коваленко В.Ф. Магнітооптична фракція на доменних структурах з двовимірною періодичністю. // УФЖ. 996.-т. 41, в. 10.-с. 1022- 1024.

4. Davidenko І.І., Volik V.V. Domain structure of epitaxial ferrite-gamet is in magnetic fields with two-dimensional periodicity. // J. Inf. Recording. -J6.-V.23. - p. 377-386.

5. Волик В.В., Гладкий С.А., Давиденко И.И. и др. Стабилизация аудированной полосовой доменной структуры Ві-содержащих пленок эрит-гранатов. // тез. докл. VII между нар. науч. семинарй. “Физика гнитных явлений”. - 1994. - с. 56 . - Донецк.

6. Davidenko I., Kovalenko V., Volik V. Domain configuration in uniaxial net film in spatially periodic magnetic field. II Proc. of 14-th Intern. Col. on gnetic films and surfaces. - 1994. - p. 634 - 635. - Düsseldorf.

ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА

1. Nomura T. Narrow track readout with magnetic garnet film. // IEEE ins. Magn. - 1987. -V.MAG-23, №3. - p. 1925 - 1927.

2. Попков А.Ф., Редько В.Г., Белов С.Ю. Расчёт размеров полосовых тштных доменов, стабилизированных сквозными канавками. // МЭ. -

9.-т. 18, №4. с. 338 - 341.

3. Юрченко С.Е, Чепурова Е.Е., Ходжаев В.Д., Иерусалимов И.П. ібилизация полосовых доменов с помощью лазерного отжига. // сьма в ЖТФ. - 1989. - т. 15, №5. - с. 68 - 73.

4. Dichenko A.B., Beresnev V.I., Filippov B.N. Simulation of stabilization of stripe domains by means of bubble film thickness : uniformities.// IEEE Trans. Magn. - 1990. - MAG-26, №5. - p. 2822 - 2824.

5. Калашников A.H., Филиппов Б.Н. Моделирование стабшпш полосового домена локальными магнитными неоднородностями лено ФММ. - 1994. - т. 78, в. 3. - с. 51 - 62.

6. Гришачев В.В., Ильичева Е.Н., Шишков А.Г., Сосунов I Взаимодействие доменных стенок в пленках феррит-гранато! перпендикулярной анизотропией. // ФТТ. - 1994. - т. 36, в. 11. - с. 32 3216.

7. Боков В.А., Волков В.В., Мажевский А., Петриченко £ Станкевич А. Переход к нелинейному режиму движения доменной стен присутствии планарного поля. // ФТТ. - 1995. - т. 37, в. 10. - с. 2966 - 29'

8. Малоземов А., Слонзуски Дж. Доменные стенки в материал; циллиндрическими магнитными доменами. // М.: Мир. - 1982. - 382 с.

9. Tokumaru Н., Nomura Т. Reproduction of recorded signals on a flc disc with a magneto-optic readout head. // The Trans, of the IECE of Jap;

1986. - V.E69, №4. - p. 441 - 442.

10. Shaw R.W., Hill R.E., Landfort R.M. e.a. Determination of magi

bubble film parameters from stripe domain measurements// J. Appl. Ph; 1973. - Vol.44, №5. - p. 2397 - 2400. '

11. Данилов B.B., Ветушинский C.A., Рубан B.A. Диффузия ио галлия в эпитаксиальных гранатовых пленках. // Физическая электрон!

- Львов: Вихца школа. - 1981. - №22. - с.133 - 136.

12. Барьяхтар В.Г., Довгий В.Т., Сухаревский Б.Я., Ходосов Е Цыбульский Е.О., Шаповалов В.А. Доменная структура и магнит свойства пленок эпитаксиальных феррит-гранатовых систем воздействии отжига и высоких давлений. // ФТТ. - 1983. - т. 25, в. 5. 1415 - 1422.

13. Л[андсберг Г.С. Опика. // М.: Наука. - 1976. - 926 с.

14. Thiaville A., Amaud L., Boileau F., Sauron G., Miltat J. First di optical observation of Bloch lines in bubble garnets. // IEEE Trans. Mag

1987. - V. 24, №2. - p. 1722 - 1724.

15. Бондаренко B.C., Криночкин B.B., Мануйлов M.B., Соболев ] Исследование домен-акустического эхо в поликристаллических ферри] // Письма в ЖЭТФ. - 1987. - т. 13, в. 10.-с. 598 - 601.

Волик В.В. Модуляционные и дифракционные эффекты на доменных, субдоменных структурах эпитаксиальных пленок феррит-гранатов в ¿однородных, магнитных полях. (Рукопись)_______________ _____________

Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-атематическнх наук по специальности 01.04.03.-Радиофизика, Киевский швфеитет имени Тараса Шевченко, Киев, 1997 г.

Защищается 6 научных работ, которые содержат исследования тросов, связанных с визуализацией магнитных еншалограмм, шованной на эффекте модуляции доменных границ магнитооптических атериалов, оптимизацией их параметров в процессе термического гжига и исследованием дифракционных эффектов на доменных и бдоменных структурах эпитаксиальных пленок. На основе проведенных :следований предлагается неразрушающий метод стабилизации эдулированной доменной структуры, метод формирования сложных цилиндрических доменных решеток а также метод определения основных іраметров как носителей магнитной записи, так и магнитооптических іенок по дифракционному спектру.

Ключові слова: магнітооптика, доменна стінка, поля розсіювання ігнітшіх сигналограм, термічне відпалювання, вертикальні лінії Блоха, ігнітооптнчна дифракція.

ANNOTATION

This thesis contain the investigation of the following topics. It is presented general approach for the investigation of the modulation and diffraction ects on domain structure of epitaxial ferrite-garnet films in magnetic fields th two-dimensional periodicity. The experimental and theoretical results are in od quantitative agreement. These investigations were performed in order to prove the magneto-optical method for magnetic information readout as well the methods for magnetic parameter measurements.

A durable high-tcmperature annealing results in the redistribution of Ilium ions between tetra- and octahedral sublattices of garnet, but changes of :aturation magnetization and Faraday's turning point also the processes that ce place in dodecahedral sites.

The diffraction on domain structures created by inhomogeneous magnetic Ids with two-dimensional periodicity can be used as an alternative method in ; magnetic signalograms research.