Упруго-индуцированные процессы перемагничивания в ортоферритах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

На правах рукописи

ЛИ ЦЗЯНХУЛ

УПРУГО-ИНДУЦИРОВАННЫЕ ПРОЦЕССЫ ПЕРЕМАГНИЧИВАНИЯ В ОРТОФЕРРИТАХ

01.04.07 - физика конденсированного состояния

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Хабаровск - 2006

Работа выполнена в Тихоокеанском государственном университете.

Научный руководитель: доктор физико-математических наук,

профессор Кузьменко Александр Павлович

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

Заводинский Виктор Григорьевич кандидат физико-математических наук, профессор Фалеев Дмитрий Серафимович

Ведущая организация:

Федеральное государственное унитарное предприятие

"Всероссийский НИИ физико-технических измерений' (Дальстандарг)

Зашита состоится « 26 » декабря 2006 г. в 16-00 на заседании Диссертационного совета ДМ 218.003,01 при Дальневосточном государственном университет« путей сообщения по адресу: 680021, Хабаровск, ул. Серышева, 47, ауд. 230.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Дальневосточного государственного университета путей сообщения

Автореферат разослан « 25 » ноября 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Возрастание потребностей в высокоскоростной обработке и бессбойном хранении все возрастающих массивов информации, обусловленное стремительным развитием телекоммуникационных и информационных систем, стимулировало исследования новых механизмов перемагннчивания в магнитоупоридоченных средах.

Сравнительно низкие скорости протекания процессов перемагннчивания в применяемых сегодня мапштоупорядоченяых средах, скорость которых определяется скоростью движения доменных границ (ДГ) и составляющих не более нескольких сотен м/с, существенно ограничивают быстродействие функциональных элементов и устройств, разрабатываемых на их основе,

В этой связи особое место занимают слабые ферромагнетики (СФМ), к которым относятся окисные соединения типа ортоферряты - НРеО] (с легкоосным магнитоупорядочением), борат железа (РеВОз) к гематит (а — Ре^]) (с легкоплоскостным магнигоупорядочением). В этих материалах наблюдается наибольшая, среди всех изученных к настоящему времени магнетиков, скорость движения ДГ. В ортоферритах ее величина достигает 20-103 м/с, что значительно превышает (до 5 раз) скорости распространения звуковых волн в этих СФМ. Для СФМ характерна высокая магнитооптическая добротность (14 град/дБ) в видимой области спектра. Столь высокие динамические характеристики СФМ уже позволили создать целую серию эффективных магнитооптических модуляторов, пространственно-временных транспарантов, обладающих не менее чем 50%-Й модуляцией на частотах до 10' Гц.

Сочетание высоких динамических и магнитооптических свойств СФМ делает эти материалы весьма удобным модельным материалом для исследований и моделирования новых механизмов перемагннчивания, обусловленных движением доменных границ, в резонансных условиях. Спни-волновые реэонаисы могут возникать при условии совпадения пространственных частот, определяемых отношением толщины исследуемых образцов к размерам естественных магнитных неоднородностей, с частотами упругих колебаний, возбуждаемых ДГ на дозвуковых и сверхзвуковых скоростях движения. Исследования наблюдаемых при этом новых механизмов перемагннчивания имеют, как самостоятельный научный интерес, так и способствуют развитию оптоэлектрон-ной техники и созданию элементов нового поколения — спиновой электроники, основанной на явлениях квантовой природы: макроскопическом квантовом туннелированнн н гигантском магнето-сопротивлении.

Таким образом, исследования новых механизмов перемагннчивания, возникающих при движении ДГ в прозрачных СФМ, являются весьма актуальными и имеют большое научное и прикладное значение.

Целью работы является разработка н применение магнитооптических методов исследования нелинейной и нестационарной динамики ДГ, динамических свойств прозрачных СФМ, построение новых элементов и устройств для высокоскоростной обработки информации.

ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

• Разработка методов исследования быстропротекающих процессов перемагничивания в оптически прозрачных магнитоупорядоченных средах при переменных и импульсных воздействиях.

• Исследование макроскопических нелинейных явлений, сопровождающих процесс пиннинга доменной границы на естественных магнитных неоднородности ростовой природы.

■ Исследования наномасштабной магнитной структуры доменной границы и упругой деформации в оргоферритах методами атомно-силовой микроскопии,

• Разработка новых быстродействующих магнитооптических устройств обработки информации.

Научная новизна

• Впервые нсследовано нестационарное движение ДГ в монокристаллнческих прозрачных образцах ортоферрита нггрия (YFeOj) в импульсных н периодических магнитных полях. Установлена взаимосвязь такого движения с явлением пиннинга (захвата) ДГ на магнитных неоднородности* ростовой природы.

• Построена качественная физическая модель движения ДГ в реальной сильно днссипаггивной среде. Установлена резонансная природа такого движения.

• Методами атомно-силовой микроскопии впервые исследована тонкая магнитная структура неподвижной доменной стенки и определена амплитуда соответствующей упругой деформации. Предложено качественное объяснение ее аномальной величины, основанное на механизме обменного усиления спин-решеточных возбуждений в СФМ (Туров Е.А.).

• Экспериментально подтверждена концепция, согласно которой ДГ в прозрачных СФМ является естественным микрозондом для исследования их динамических свойств.

Научная и практическая значимость работы

• Разработан и применен магнитооптический метод исследования н контроля магнитодннами-ческих параметров прозрачных магнетиков.

• На основе вновь обнаруженного упруго-индуцированного механизма перемагничивания разработан магнитооптический модулятор, позволяющий переключать электромагнитное излучение с субнаносекундной длительностью

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Зависимость движение доменных границ в пластинчатых прозрачных образцах YFeOj с естественным! магнитными неоднородности! ростовой природы в зависимости от амплитуды импульсных и переменных продвигающих магнитных полей носит сильно нестационарный, флук-туационный характер и сопровождается пиннингом ДГ.

2. Доменная граница, как микроскопический объект (с удельной массой 10~lJ т/см3), приставляет собой естественный микрозонд для исследования динамических свойств прозрачных магнетиков неразрушающим методом.

3. Наномасштабные исследования методами атоыко-силовой микроскопии статических параметров доменной границы установлено, что изменения ее намагниченности имеют явно выраженную тонкую регулярную структуру, тогда как упругая деформация магнитострикционной природы, связанная с ДГ н имеющая амплитуду порядка 70 им является прямолинейной.

Апробация работы. Основные результаты работы представлялись и докладывались на: XVIII Международной школе-семинаре «Новые магнитные материалы для микроэлектроники», Москва (Россия), 2002; II Международно и симпозиуме (Вторые Самсоиовские чтения), Хабаровск (Россия), 2002; II Байкальской международной конференции «Магнитные материалы», Иркутск (Россия), 2003; X Семинаре азиатско-тихоокеанской академии материалов и III Конференции «Материалы Сибири» «Наука и технология наноструктурированных материалов», Новосибирск (Россия), 2003; 33-е Всероссийском совещании по физике низких температур, Екатеринбург (Россия), 2003; Международном семинаре по проблемам магнетизма в магнитных пленках, малых частицах и наноструктурных объектах, Астрахань (Россия), 2003; Международной научной конференции «Актуальные проблемы физики твердого тела», Минск (Беларусь), 2003; Дальневосточном инновационном форуме с международным участием, Хабаровск (Россия), 2003; IV Региональной научной конференции «Физика: Фундаментальные н прикладные исследования, образование», Владивосток (Россия), 2003; International conference «Functional Materials» Partinet (Ukraine), 2003; IV Азиатско-Тихоокеанской конференции «Фундаментальные проблемы опто- и микроэлектроники», Хабаровск (Россия), 2004; IX конференции студентов, аспирантов и молодых ученных по физике полупроводниковых, диэлектрических и магнитных материалов, Владивосток (Россия), ПДММ-2005; V региональной научной конференции «Физика: фундаментальные и прикладные исследования, образование»: Хабаровск (Россия), 2005; III Международном симпозиуме «Принципы и процессы создания неорганических материалов» (Третьи Самсоновские чтения), Хабаровск (Россия), 2006; Международном симпозиуме по проблемам обработки информации, Хабаровск (Россия), 2006. Экспонаты разработок по теме диссертации, представленные на выставках ВВЦ (Москва, 2003) и «Неделя высоких технологий» (Санкт-Петербург, 2005); награждены серебряной и золотой медалями соответственно.

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 22 статьях, тезисах докладов и Патенте РФ, список которых приведен в коние автореферата. Работа по теме диссертации проводилась в рамках единого заказ-наряда Министерства общего н профессионального образования Российской Федерации, а также по инновационному гранту РАН (совместно с Институтом горного дела ДВО РАН).

Структура н объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Работа содержит 103 страницы машинописного текста, 37 рисунков, 2 таблицы и список цитируемой литературы из 142 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследования, сформулированы цель и задачи работы, показана ее научная и практическая ценность, новизна, изложены основные положения, выносимые на запшту.

Магнитоупругне взаимодействия в динамике ДГ слабых ферромагнетиков

В первой главе, представлены основные теоретические выводы и результаты предшествующих экспериментальных исследований по динамике ДГ в СФМ. Отмечается, что только для слабых ферромагнитных материалов, к которым относятся: ортоферриты — Ш^еОз, ортохромиты -ИСгО;, борат железа-РеВО] и гематит - а - ^О), поле опрокидывания магнитных подреше-ток — Н$г (поля спнн-флопа), определяемые палями обменного (Не), сверхобменного (Но) взаимодействий и полем анизотропии (На), достигают аномально высоких значений: = - Нс/2 + ((Не/1)2 + НшНц)"1» 75 кЭ [I*]. Их величины определяют верхнюю границу скорости стационарного движения ДГ - С-^Не-А/Мо)"1, которая для УГеОз составляет « 19.74101 м/с [2*]. Фактически только в СФМ реализуется сверхзвуковое движение ДГ: С >УЬ V1, что создает уникальные условия для исследования процессов преодоления ДГ звукового барьера, изменений упругих и магнитоупругих характеристик этих материалов. Для теоретического описания сверхзвуковой динамика ДГ в СФМ требуется совместное решение уравнений Ландау-Лнфшица н уравнений упругости. В результате исходная система уравнений существенно усложняется, так как дополняется магнитоупругими взаимодействиями (МУВ) между магнонной н фо нонной подсистемами. Особый интерес представляют исследования динамики ДГ вблизи звуковых скоростей, где такое взаимодействие, очевидно, должно косить резонансный характер и б областях ориентадионных фазовых переходов, когда энергия магнитной анизотропии уменьшается вплоть до нуля, а МУВ становится доминирующим. Усиление МУВ может возникать за счет: спонтанного нарушения симметрии; локальной спонтанной магнитострнкдан, вызываемой наличием ДГ; упругих динамических деформаций, обусловленных движением ДГ на околозвуковых и сверхзвуковых скоростях [2' -4*}. В СФМ на каждый из названных факторов накладывается эф-

фект обменного усиления ЯЕ/(Я + Но) - 103, на роль которого обратил внимание Е.А. Туров [3']. При этом величина магнитоупругой (МУ) связи дополняется множителем Лъ\к\» 1, где — энергия 1-ой ветви спиновой волны (СБ), а 1*| - волновой вектор СВ, У- обменный интеграл. Это приводит к усилению МУВ через воздействия упругих колебаний, возбуждаемых СВ или внешним источником ультразвука на антиферромагннтный вектор I. Это воздействие через Но передается на вектор слабого ферромагнетизма т В этой ситуации возникающие спонтанные деформации не успевают за изменениями т , возникает, так называемая, «застывшая решетка» [3*]. Рис. 1 на опытных и расчетных полевых зависимостях скорости движения ДГ в окрестности звуковых скоростей иллюстрирует возрастание МУВ в СФМ вплоть до перенормировки константы анизотропии £му = когда ДГ, как одиночная волна солитоноподобного типа, может существенно изменить собственную структуру и размеры.

Методы исследований движения доменной границы в неоднородных условиях

Во второй главе описаны методы исследований динамики ДГ. В отличие от выполненных ранее исследований, когда изучалась сверхзвуковая динамика ДГ в 1№еОз н Г* В О}, в настоящей работе был разработан и применен магнитооптический метод для регистрации колебаний ДГ на до- н околозвуковых скоростях в переменных и импульсных магнитных полях в условиях с явно наблюдаемой магнитной неоднородностью образцов. Блок-схема установки приведена на рис. 2,

Другой отличительной особенностью исследований было использование магнитных полей с амплитудой, не превышающей 70 Э. Это позволяло изучать динамику ДГ без применения градиентного магнитного поля, то есть находящуюся в естественном свободном состоянии. Динамика ДГ исследовалась с помощью магнитооптического эффекта Фарадея. Исследуемая область образца содержала двухдоменную структуру. Переменным магнитным полем с помощью катушек Гельмгольца ДГ отклонялась от исходного равновесного положения с минимальной свободной энергией. Смещения ДГ имели ве-

рно 1 - Начало полевой эаанснмости У{Н) о участками отрицательной дифференциальной подвижности на околозвуковых скоростях ДГ ас-типа в ортофер-ритах с разным наклоном (угол Д) к плоскости £с: I -р-Оа, 5-5*. 3-10°, 4-20*, I-45°. 6-6м учета МУ связи [4*]. На вставке показаны экспериментальные данные н расчетная зависимость.

а а

Рис« 2 - Блок-схема магнитооптической установки для но* следования динамики ДГ. ] лазер, 2, б •

поляризатор и анализатор, 3,7 канденсорные лннзы, 4* пластинчатый образец» 5 катушки Гельмгольца

личину достаточную для их стабильной регистрации без применения усилителей, как это было в работе [S'J- Смещения ДГ могли регистрироваться визуально, с помощью цифровой камеры, фотодиода или фотоэлектронного умножителя. Сигнал с фотодатчика записывался на запоминающем осциллографе Tektronik TDS5054, что позволяла в полосе частот до 500 МГц регистрировать и обрабатывать сигналы. Автоматически!} выбор синхронизации обеспечивал регистрацию колебаний ДГ во всем диапазоне наблюдаемых частот. По амплитуде смещений ДГ при разных частотах переменного поля и амплитудах прямоугольных биполярных импульсов определялись скорости ее движения. В полях до 70 Э скорость ДГ достигала скорости поперечного звука, равной 4x10* м/с, что соответствует ранее полученным данным 12']. Источником непрерывного лазерного излучения служил He-Ne лазер с длиной волны излучения 630 им, что совпадало с окном оптической прозрачности исследуемого ортоферрита иттрия - YFeOj. Данным методом изучались осциллограммы смещений ДГ при разных амплитудных значениях продвигающих магнитных полей, а также петли гистерезиса (рис. 3). По этим осциллограммам был впервые зафиксирован захват ДГ (по принятой терминологии, называемый пиннингом ДГ), который проявляется в том, что ДГ при своем движении сталкивается с неодно-родностями и ее скорость уменьшается до выхода из этой неоднородности.

Исследовались образцы ортоферрита иттрия толщиной 10** м, вырезанные перпендикулярно оптической оси. На рис,4 приведена микрофотография полосовой доменной структуры (ДС) с увеличенным изображением магнитных неоднородностей, полученная с помощью поляризационного микроскопа. ДГ и наблюдаемые неоднородности ориентируются

параллельно. Возникновение таких кеоднородностей неизбежно при росте монокристаллов ортоферритов, что обусловлено действием механизма концентрационного переохлаждения, В этом случае локальные изменения температуры вызывают изменения в кислородном окружении магнитных ионов — Fe1', При этим часть из них становятся немагнитными - Fe1+ или Fe'*. Этим объясняется наблюдаемая модуляция магнитооптического контраста. Периоды наблюдаемых магнитных кеоднородностей с разной ни-

Рнс, 3. Типичные осциллограммы н петля гистерезисе, иа которой отчетливо наблюдаются нгггервали, соответствующие пиннннгу ДГ. а-сигнал переменного [юля (1) н смешение ДГ (2), б - гистерезис смещений ДГ от амплитуды магнитного поля.

IUW мкн

Рис. 4 - Структура магнитных кеоднородностей t образце ортоферрита

тснсивностью (потемнением) имеют следующие значения 10, 30, 60 и 120 мкм (рис. 4). Ранее для объяснения наблюдаемого торможения ДГ на некоторых скоростях их сверхзвукового движения был предложен механизм параметрического резонансного торможения на пристеночных (винте-ровских) магнонах [5* - 7*], в котором было учтено влияние этих магнитных неоднородностей. Самостоятельный интерес представляло исследование их воздействий на движение ДГ со скоростями ниже и около скорости звука.

В работе были впервые проведены исследования магнитной структуры ДГ (по изменению фазы) и деформации, вызванной ДГ, с использованием атомно-силового микроскопа (АСМ) NTEGRA PRIMA, производимого фирмой НТ МТД (г. Зеленоград). Данный тип АСМ имеет оптическое пространственное разрешение 1 мкм, позволяет получать увеличение вплоть до 3000 раз. Внешний вид данного микроскопа представлен на рис. 5, а. На рис. 5, б приведена схема изменений, сделанных в его оптической част. Был создан магнитооптический микроскоп на эффекте Фарадея с максимально доступным разрешением, что и позволило с высокой точностью выбирать область ДГ для ее дальнейшего исследования методами атомно-снловой микроскопии. Полученные с его помощью контрастные магнитооптические изображения ДС к ДГ, представлены на рис. 5, в.

Взаимодействие доменной гранены с магнитными иеоднородностямп

Исследования зависимости скорости движения ДГ в пластинчатых образцах YFeOi от амплитуды продвигающих магнитных полей (переменных и импульсных) - V(H), проведенные в настоящей работе по описанной выше методике, на до- и около звуковой скорости (скорости поперечного звука Ю, позволили установить, что она имеет явно выраженный нелинейный характер (рис. 6). На рисунке также показана типичная зависимость на сверхзвуковых скоростях движения [7*]. В обоих случаях характерной особенностью зависимости V{H) является постоянство скоростей движения ДГ в некоторых интервалах продвигающих магнитных нолей. Переходы между отдельными скоростями ДГ являются дискретными, что свидетельствует о резонансном механизме их возникновения. Согласно рис. 6, интервалы с постоянной скоростью наблюдаются при скоростях ДГ 0,14; 0,26; 0,53; 0,75; 0,87; 1,4; 2,0; 2,2; 3,0; 3,5 хЮ5 м/с. Обращает на себя внимание тот

Рис, 5 - Атовно-скловой микроскоп NTEGRA PRIMA, а-внешний вид; изменения в оптической части микроскопа.* I - составные базовые части микроскопа (] а - ксгнпноппа подсветка, 16-еветовод, I в - трансфокатор, 1г-ПЗС камера)^ - линза,}-мркало,4 - поляризатора - прозрачна« пластинка образца орто-феррита,б - анализатор; в микрофотографии ДС и ДГ.

факт, что величина постоянства скорости ДГ при V = 3.5103 м/с практически совпадает со скоростью поверхностной волны Релея Гц для данного материала.

Визуальные исследования поведения ДГ при движении с указанными скоростями (в том числе с помощью цифровой камеры) позволили установить, что оно характеризуется сильной нестационарностью, сопровождаемой

уменьшением скорости ДГ вплоть до нескольких см/с. Смещения ДГ в переходе между отдельными скоростями из указанной последовательности носят как обычный трансляционный характер, так и представляют собой пульсации. Такие изменения в скорости движения ДГ согласуются с теоретическими выводами [8*] для движения ДГ в поле звуковой волны. На осциллограммах (рис. 3, а) смещений ДГ в синусоидальных магнитных полях (также как н в импульсных) такое движение соответствует «полочкам», что действительно соответствует отмеченному уменьшению скорости ДГ, после чего скорость ДГ опять принимает значение, отвечающее амплитуде продвигающего поля. Число таких изменений в виде флуктуаций скорости ДГ, как следует из рис. 3, может достигать нескольких раз (от 3 до 6). Детальный микроскопический анализ особенностей магнитных неоднородностей и сопоставление их расположения с областями нестационарного движения ДГ позволили установить их корреляцию. Оказалось, что когда ДГ при движении сталкивается с несщнородностями, ее скорость уменьшается, то есть происходит пия-нинг ДГ. Наиболее отчетливо папочки на осциллограммах проявляются при приближении к максимальному отклонению ДГ, то есть в областях, где ее скорость становится минимальной. Особенностью некоторых неоднородностей является отсутствие захвата ДГ при обратном движении ДГ, что соответствует их несимметричности. Это объясняется тем, что неоднородности представляют для ДГ потенциальные барьеры в виде ступеньки, В случае, когда максимальное отклонение ДГ совпадает с одним из таких барьеров, реализуется пульсацнонное движение

Рис. 7 - Осциллограммы, соответствующие пнниингу ДГ, при котором она преодолевает ЭТОТ барьер с ДГ на симметричной магнитная неоднородности под

действием импульсного магнитного поля.. Осцилло-частотой 3-5 Гц, При повышении частоты граины импульса продвигающего пола АС <1), «оро-

- Я пг~, - - __ сти ДГ 1^(2) и смещения

смещений ДГ (а значит н скорости двихсення) до

) кГц и выше, когда скорость ДГ превышает МО3 м/с, неоднородности начинают «сглаживаться». В этом случае ДГ преодолевает потенциальные барьеры, связанные с магнитными неоднородно-

V Ocitf IM)

» IS W « K. &

* l> I« 1.1 2* Н.ИЭ)

Рис. б - Типичная полевая зависимость скорости У{М) стационарного движения ДГ в YFeOj на сверхзвуковых скоростях ДГ [7*]. На вставке показана зависимость ЩН) на до- и околозвуковых скоростях.

к- X о г ■А Г 1 ; 1

lf А -г

Г к т N

J / ч Г ч Ни,

и fV 1, 1 т ■ к

✓

1

стями ростовой природы (рис. 4). На рис. 7 приведена осциллограмма преодоления ДГ потенциального барьера симметричного типа, регистрируемая при ее продвижении прямоугольным импульсным магнитным полем. Симметричность такого барьера приводит к торможению ДГ па скоростях более I км/с.

Очевидно, что особенности в виде интервалов постоянства скорости при сверхзвуковом движении ДГ (рис. 6), возникновение которых обменяется механизмом резонансного торможения ДГ на пристеночных (винтеровскнх) мапюнах [7*, 9*] связаны также с пиннингом ДГ на потенциальных барьерах, имеющих симметричный профиль. Для объяснения полученных данных учитывалась возможность возбуждения ДГ пластинчатых волн Лэмба, а также торможения ДГ на ростовых магнитных неоднородностях. При приближении скорости движения ДГ к скорости Кц волны Лэмба укорачиваются до размеров, меньших толщины образца, вырождаются в две поверхностные волны Рэлея и становятся сопоставимыми с периодами ростовых неоднородиостей. Наблюдаемое совпадение может приводить к резонансным явлениям. Значения скоростей, соответствующих областям возникновения пульсаций ДГ, указанные выше, позволяют определить соответствующие им длины волн Лэмба. Так, значению 3,5-105 м/с соответствует длина 120 мкм, совпадающая с наибольшим наблюдаемым размером ростовой неоднородности. Такой качественный сценарий может служить объяснением пульсационного характера движений ДГ на указанных скоростях. В условиях резонанса ДГ захватывается деформационным полем волны Лэмба (происходит пнннннг ДГ). ДГ удерживается этим полем до тех пор, пока магнитное поле не приведет к ее депнннннгу через такой потенциальный барьер.

Упруго-индуцированные механизмы леремагнпчивання в слабых ферромагнетиках

В зоне пристального внимания участников международной конференции по магнетизму 1СМ 2006 в Киото (Япония) оказались вопросы повышения плотности записи и скорости обработки информации. Достигнутые предельные возможности термомагнитной записи информации стимулируют поиски новых механизмов перемагничивання, среди которых можно выделить: оптически индуцированную переориентацию спинов при импульсном лазерном воздействии длительностью 105 фс (10*], а также механизм упруго-индуцированного перемагничивання (УИП) в СФМ типа Щ^еОз и РеВО} {1Г]. В настоящей работе с помощью атомно-силового микроскопа получены изображения тонкой структуры статической ДГ и деформации вызванной ею (рис. В а и б). Деформация, вызванная ДГ, составила 70 нм (точность измерений 0,03 нм). Полученные изображения тонкой магнитной структуры ДГ обрабатывались методом Фурье-анализа, что позволяло установить характерные размеры регулярных неодномерных образований в ней. Они варьировались от 200 до 1500 нм. Ранее подобных измерений не проводилось.

Эти данные требуют переоценил сложившихся представлений о ДГ в СФМ, как о микроскопическом объекте, эффективная масса которого с учетом вновь обнаруженной статической деформации должна существенно возрасти. Ранее рост этой массы ДГ вплоть до

щ ~ лДв'Зи^Чц2 К,11)(р/МоДЯ|.[)1 а ~ 10 й г/см2 связывался только с ударной волной, генерируемой ДГ в момент перехода к сверхзвуковому движению. Здесь Д®-ширина статической ДГ, 6у, (■'и и Ло-констаиты магнитоупругой связи, скорости поперечного н продольного звуков и коэффициенты акустического затухания соответственно, р — плотность, Л#ц - интервал постоянства скорости при V = С, или М> — намагниченность решетки. Из полученных методами атомио-с иловой микроскопии результатов следуют, по крайней мере, два вывода. Во-первых, помимо влияния на возникновение УИП [ I Г] температуры, коэффициента затухания и движения ДГ со скоростью V- К или У>, воздействие будет оказывать и статическая деформация. Во-вторых, тонкая структура у неподвижной ДГ может выступать в роли зародышей для формирования неодномерных образований как новых каналов диссипации энергии ДГ, что дополняет представления о процессах динамической самоорганизации, имеющих место в сверхзвуковой динамике ДГ в СФМ,

Для описания процессов перемагничиваная в двухподрешеточных СФМ типа ЩТеСЬ обязателен учет не только вектора результирующей намагниченности, но я вектора антиферромагнетизма (|М|«|1,|). Обменное усиление (Не/(Н + Яс) - 105) приводит к тому, что влияние упругих деформаций на Ь (величина | ЬI = 2А/о) оказывается более существенным, чем внешнего поля Я [3*]. В результате наряду с основным механизмом перемагничнвания за счет смещения ДГ в СФМ движение ДГ (даже на скоростях У< V,) может вызывать УИП за счет неоднородного вращения векторов намагниченности в поле деформации, существующей в неподвижной ДГ. Скорость распространения этой неоднородной волны вращения спинов уже не будет ограничена минимальной фазовой скоростью спиновых волн. «Перегретость» упругой подсистемы может вызвать структурные изменения внутри ДГ даже при ее неподвижном состоянии (рис. 8, а). Обычная для КРсОэ 180-градусная ДГ с поворотом векторов М ш Ъ в плоскости ас (со 100%-м магнитооптическим

контрастом) превращается в ДГ без поворота М (ДГ яЬ-типа, внутри которой имеется зародыш антиферромапштной фазы с 50%-м контрастом). Характерно, что при лульсационных движениях ДГ на дозвуковых скоростях, также как и ранее при сверхзвуковых скоростях движения ДГ наблюдался промежуточный (50%-й) магнитооптический контраст, как это показано на рис. 9, б.

Обработка информации на традиционно (■ у»*^-'

применяемых магнитооптических материалах V * ^й*1

основана, как правило, на эффектах Керра и .

Фарадея, величина которых весьма мала, что требует применения сложных оптических схем

в) в) I

Рис. 9 - Характерные микрофотографии домекной струк-с многократными отражениями дяя в ,, прк т1Щонарном Д(Ц1!|(|!МИИ с0 „оро.

повышения контраста. Величина кошраста, ™о V- К, б- » услоеиах нестационарного движения, достаточного для термо магнитной записи определяется: (Д//7) = (О^/аХГк^"^! — ГоЛр)1®-1, где б^.к - Фарадеевское или Керровское вращение, а - коэффициент затухания, р—коэффициент принимающий значения 1/3 для фазового перехода второго рода при 7"ир " Гк (?к — температура Кюри) и 1/2 - для фазового перехода первого рода при Т^ ™ Т, (Тх — температура компенсации). Применительно к рассматриваемому УИП переходу величина р - 1/2. В результате на эффекте УИП с учетом величины МО - добротности, которая для

р

ЛКеО! составляет 14 град/дБ в области оптической прозрачности на длине волны 630 нм, с 50%-ти контрастом удается с высокой эффективностью обрабатывать информацию, в частности, осуществлять модуляцию электромагнитного излучения.

В работе был разработан и запатентован нагни- _

тООДТнчеСКНЙ модулятор, устройство которого Рис. 10*-МО модулятор на эффекте УИП. иллюстрирует рис. 10.

Поляризованное электромагнитное излучение X поступает в однородно намагниченную доменную область внутри катушек Гельмгольца, на которые подается импульс магнитного поля (амплитудой от 5 до 50 Э с длительностью до I мкс). При движении прямолинейной ДГ со сверхзвуковой скоростью формируется динамическая деформация [П*]* Упругое давление наряду с движением ДГ вызывает упруго-ивдуцированное перемагннчнвание. Очевидно, что время переключения электромагнитного излучения определяется как развитием упруго-индуцированного пере-магничивания, так и размерами потна (или пятен) его фокусировки в наибольшей однородно намагниченной доменной области внутри катушки. Время переключения в таком модуляторе составляет несколько десятков фемтосекунд при 50%-м магнитооптическом контрасте.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Разработан метод изучения процессов перемагничнвання, обусловленных как смещениями доменных границ, так и неоднородным вращением вектора намагниченности, возбуждаемых переменными и импульсными магнитными полями.

2. Экспериментально обнаружен и исследован захват (пиннинг) доменной границы при ее движении на всех скоростях. Предложена качественная модель, согласно которой движение доменной границы через естественные ростовые неоднородности (магнитной природы), представляющие потенциальные барьеры для движущейся доменной границы, имеет резонансную природу и носит характер флуктуацай.

3. Впервые методами атомнем;иловой микроскопии проведены наномаспгтабные исследования статической доменной границы в прозрачном образце ортоферрита иттрия, обладающего слабоферромагнитным упорядочением. Установлено, что доменная граница имеет тонкую структуру, в которой выделяются регулярные изменения намагниченности с размерами в пределах от 200 до 1500 нм. Показано, что эти магнитные образования на статической доменной стенке могут выступать в качестве зародышей неодномерных образований, ранее зарегистрированных при сверхзвуковом движении границы, подчиняющихся закономерностям процесса динамической самоорганизации.

4. Установлены общие закономерности во вновь обнаруженном явлении упруго индуцированного перемагничнвання. Показано, что помимо скорости движения доменной границы, температуры, граничных условий, на возникновение этого механизма перемагничивания существенное влияние оказывает статическая упругая деформация, вызванная доменкой границей, величина которой в силу обменного усиления достигает аномально большой величины до 70 нм.

5. Получила экспериментальное подтверждение концепция, согласно которой движущаяся доменная граница представляет собой микрозонд для исследования динамических свойств прозрачных магнктоупорядоченных материалов. Естественная природа такого микрозонда позволяет отнести разработанные методы исследования механизмов перемагничивания магнетиков к нераз-рушающим методам контроля.

6. На основе проведенных исследований нового механизма перемагничивания предложен магнитооптический модулятор электромагнитного излучения, отличающийся рекордно высокой скоростью переключения вплоть до нескольких десятков фс, чтопозволяет существенно повысить скорость обработки информации.

ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1*. Белов, К.П. Ориентационные переходы в редкоземельных магнетиках / Белов, К.П., Звеэ-дин А.К., Кадомцева A.M., Левитин Р.З. -М.: Наука. - 1979.-320С.

2*. Bar'yakhtar, V.O. Dynamics of Topological Magnetic Solitons. Experiment and Theory / Bar'yakhtar V.G., Chetkm M.V., Ivanov B.A., Gadetskii S.N. - Berlin.: Springer-Verlag, Springer Tracts in Modem Physics. - 1994. - 129,179 p.

3*. Туров, E.A. Нарушенная симметрия и магннтоакустическне эффекты в ферро- и антиферромагнетиках /Туров Е.А., Шавров В.Г. // УФН. -1983. - Т. 140, В.З. - С. 429-460. 4*. Звездин, М.В. Магнитоупругие уединенные волны и сверхзвуковая динамика доменных границ /Звеэлин М.В., Мухин A.M. // ЖЭТФ. -1992. - Т. 102, В.8. - С. 577-599.

5*. Еарьяхтар, В.Г. Нелинейное движение доменной границы слабого ферромагнетика в колебательном режиме / Барьяхтар В.Г., Иванов Б.А., Ким П.Д., Сукстанский А.Л., Хван Д.Ч. // Письма в ЖЭТФ, - 1983, - Т.37, В.1. - С. 35-38.

б*. Winter, J.M. В loch wall excitation application to nuclear resonance in Bloch wall / Winter J.M. // Phys. Rev. - 1964.-124(2), P. 452 - 459.

7'. Четкин, М.В. Резонансное торможение в ортоферритах на вннтеровскнх магнонах I Четкий М.В., Кузьменко А.П., Каминский А.В., Филатов В.Н//ФТТ. - 1998.-Т.40, №9. - С. 1656-1660. 8*. Герасимчук, B.C. Нелинейная динамика доменных границ в поле звуковой волны / Герасим-чук B.C., Сукстанский А.Л. //ЖЭТФ. -1994. - Т.Юб, В.4. - С. 1146-1155.

9*. Звездин, А.К. Резонансное торможение доменной границы в периодически неоднородной среде

/ Звездин А.К., Попков А.Ф. // Письма в ЖТФ. -1984. Т.Ю, В.8. -С. 491-194.

10*. Hansteen.F. Nonthermal ultrafast optical control of the magnetization in garnet films / Hansteen F,,

Kimel A., KiriLyuk A., Rasing T.//Phys. Rev, - 2006. - В 73 - P. 014421-1 - 014421-4.

11*. Kuz'menko, A,P. Elastically Induced Mechanism of Magnetization Reversal in Orthofemtes /

Kuz'menko A.P., Kaminskii A.V., Zhukov E.A., Filatov V.N., Dobromyslov M.B. // Journal

magn&magn. Material. - 2003, - 257. - P. 327-334.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ

1. Кузьменко, А.П, Упруго-индуцированный механизм перемагничнвання в слабых ферромагнетиках / А.П. Кузьменко, РЛ. Сухов, Ц. Ли., В.Д. Терещенко // Новые магнитные материалы микроэлектроники: Сборник трудов XVI ¡1 международной школы-семинара. - Москва: Издательство МГУ, 2002.-С. 99-101.

2. Кузьменко, А.П. Упруго индуцированное перемагничивание слабых ферромагнетиков / А.П. Кузьменко, А.В. Каминский, Ц. Ли i! Принципы и процессы создания неорганических мате-

риалов: Междунар. снмпоэ. (Вторые Самсоновскне чтения): Материалы симпоз. - Владивосток, Хабаровск: ДВО РАН. -2002. - С. 47.

3. Kuz'menko, А.Р, Self-Organization Phenomena of Elasitcaly-Induced Magnetization Reversal in Weak Feiromagnets on Nanoscale Level / A.P, Kuz'menko, R.L. Sukhov, C, Li, E.A. Mazur, A.N. Markov // Труды X Семинара Азиатско-тихоокеанской академии материалов н 1П Конференции "Материалы Сибири" "Наука и технология наноструктурированныч материалов", - Новосибирск. - 2003. - С. 253,

4. Кузьменко, А.П. Особенности низкотемпературного перемагничивакия слабых ферромагкетн-ков-ортоферрнтов / А.П. Кузьменко, Е.А. Жуков, A.B. Каминский, P.JL Сухов, Ц. Ли И 33-е Всероссийское совещание по физике низких температур. Тезисы докладов. — Екатеринбург. - 2003, -С. 233.

5. Кузьменко, А.П. Самоорганизующиеся диссипативные структуры на сверхзвуковой доменной границы в слабых ферромагнетиках / А.П. Кузьменко, Р.Л. Сухов, А.Н. Марков, Ц. Ли, Е.А. Мазур // Выездная секция по проблемам магнетизма в магнитных пленках, малых частицах и нанострук-турных объектах: Труды Международного семинара — Астрахань: Изд-во Астраханского гос. унта. -2003.-С. 44-45.

6. Кузьменко, А.П. Эффекты упруго-индуцированного перемагнкчиаання в слабых ферромагнетиках / АЛ. Кузьменко, Р.Л. Сухов, Ц. Ли, Е.А. Мазур, А.Н. Марков // Сборник трудов II-Байкальской международной конференции "Магнитные материалы", -Иркутск, - 2003. - С, 29-30.

7. Кузьменко, А.П. Высокоскоростная обработка и управление информацией в элементах на основе прозрачных магнетиков / А.П. Кузьменко, Е.А. Жуков, A.B. Каминский, Р.Л. Сухов, Ц. Ли, Е.А. Мазур, А.Н. Марков // Роль науки, новой техники и технологий в экономическом развитии регионов: Материалы Дальневосточного инновационного форума с международным участием. В 2 ч. - Хабаровск: ХГТУ. -2003. - 4.2 - С. 157-1 б 1.

8. Кузьменко, А.П. Возбуждение магнитоуиругих волн сверхзвуковой доменной границей в слабоферромагнитных материалах / А.П. Кузьменко, РЛ. Сухов, Ц. Лн, Е.А. Мазур, А.Н. Марков // Четвертая региональная научная конференция "Физика: Фундаментальные и прикладные исследования, образование". Тезис докладов,- Владивосток, 2003.- С. 58-59.

9. Kuz'menko, А.Р. Supersonic Domain Wall Excitation of Magnetoelastic Wave m Weak Ferromagnetics / A.P. Kuz'menko, R.L. Sukhov, Cz. Li, E.A, Mazur, A.N. Markov // International Conference "Functional Materials" Abstracts. — Ukraine, Crimea, Partenit. — 2003. - P. 35.

10. Кузьменко, А.П. Динамическая самоорганизация процессов перемагничивания в слабых ферромагнетиках / А.П. Кузьменко, Е.А. Жуков, A.B. Каминский, РЛ. Сухов, Ц. Ли, Е.А. Мазур, А.Н. Марков И Актуальные проблемы физики твердого тела: Тез. Докл. Межцунар. научн. конф. к

40-летию ИФТТП HAH Беларуси и 90-летия его основателя акад. Н.Н. Сироты, - Ми.: Изд. Центр БГУ.-2003,-С. 82.

11. Kuzmenko, А.Р. Method picosecond-scale studies elastically-induced spin-reorientation in the or-tbofenites / A.P. Kuz'menko, R.L, Sukhov, A.V. Kaminskiy, E.A. Zhukov, Cz. Li, M,B. Dobrmyslov // Fourth Asia-Pacific Conference «Fundamental Problems of Opto- and Microelectronics». Khabarovsk, Russia. -2004.- P. 167-169.

12. Кузьменко, А.П. Магнитооптический модулятор электромагнитного излучения на эффекте уп-ругоиндуцированного перемагяичивання / Кузьменко А.П., Жуков Е.А, Леоненко Н.А., Каминский А .В., Ля Ц. Патент РФ №2266552. G02 В26/04, G02 F1/09.- опубл. 20.12.2005 - Бшг.№35.5с.

13. Кузьменко, А.П. Исследование динамических деформаций, вызванных движением доменных границ в ортоферрнтах / А.П. Кузьменко, Е.А. Жуков, В. А. Луговой, П.В. Базы лев, Ц. Ли, Р.Л. Сухов // Физика: фундаментальные и прикладные исследования, образование: Материалы докладов пятой региональной научной конференции. -Хабаровск: Изд-во Тихоокеанского гос. унта.-2005.-С. 36.

14. Кузьменко, А.П. Мнкрозондирование динамической доменной границей прозрачных ферромагнитных материалов / А.П. Кузьменко, Е.А. Жуков, А.В. Каминский, Ц. Ли, PJT. Сухов // Физика: фундаментальные и прикладные исследования, образование: Материалы докладов пятой региональной научной конференции. — Хабаровск: Изд-во Тихоокеанского гос. ун-та. - 2005. - С. 43. 15., Кузьменко, А.П. Исследование процесса пиннингования доменной границы в ортоферрите нттрня / А.П. Кузьменко, Е.А. Жуков, А.В. Каминский, М.И. Васьков, М.В. Петерсон, Ц. Ли // Физика: фундаментальные и прикладные исследования, образование: Материалы докладов пятой региональной научной конференции. — Хабаровск: Изд-во Тихоокеанского гос. ун-та.- 2005.— С.49.

16. Щербаков, Ю.И. Магнон-фононные взаимодействия при движении доменной границы в ортоферрите иттрия / Ю.И. Щербаков, А.П. Кузьменко, ЕЛ. Жуков, А.В. Каминский, Ц. Ли // Физика: фундаментальные и прикладные исследования, образование: Материалы докладов пятой региональной научной конференции. — Хабаровск: Изд-во Тихоокеанского гос. ун-та, — 2005, - С. 51.

17. Ли,Ц, Упруго-нкдуцированное перемагничивание в слабых ферромагнетиках / Ц. Ли, Е.А. Жуков // Одиннадцатая Всероссийская научная конференция студентов-физиков н молодых учёных. Сборник тезисов. - Екатеринбург. - 2005, - С, 265,

15. Васьков, М.И. Пиннинг доменной границы в ортоферритах на дозвуковых скоростях / МЛ. Васьков, А.П. Кузьменко, Е.А. Жуков, А.В. Каминский, Ц. Ли, РЛ. Сухов, М.В. Петерсон // IX конференция студентов, аспирантов и молодых ученых по физике полупроводниковых, диэлектрических и магнитных материалов. Труды конференции. - Владивосток. - 2005. - С. 282-253.

19. Кузьменко, Л.П. Пиннинг доменной границы в ортоферритах на дозвуковых скоростях /

A.П. Кузьменко, Б.А. Жуков, АЛ. Каминский, Ц. Ли, РЛ. Сухов, М.И. Баськов, М.В. Петерсон,

B. А. Луговой, ПВ. Базы лев // Вестник ДВО РАН. - 2005. ~№б. Приложение. - С. 150-157,

20. Кузьменко, А.П. Резонансное возбуждение магнитоупругих колебаний в ортоферритах одиночной доменной границей / А.П. Кузьменхо, Е.А. Жуков, Ц. Ли // Вестник Тихоокеанского государственного университета. Научный журнал. -2005. —№1. - С. 9-24.

21. Кузьменко, А.П. Взаимодействия доменной границы с естественными магнитными неодно-родностями в ортоферритах на дозвуковых скоростях / А.П. Кузьменко, Е.А. Жуков, М.И. Васьков, А.В. Каминский, Ц. Ли, М.В. Петерсон, Р.Л. Сухов // Принципы в процессы создания неорганических материалов: междунар. симпоз. (Третьи Самсоновские чтения): материалы снмпоз. - Хабаровск: Изд-во Тихоокеанского гос. ун-та. - 2006. - С.313-314.

22. Kuz'roenko, А.Р. A device and the potential for data processing on nanometer scale variations in magnetization of the weak-ferromagnets caused by elastic deformations / A.P. Kuz'menko, E.A. Zhukov, A.V. Kaminsky, Cz. Li, M.I. Vas'kov U Proceeding of The Korea-Russia Joint-Workshop 2006 on Signal Transmission, Processing, Sensor and Monitoring Sysyems, Khabarovsk, Russia. October 26 -28, 2006. Korea, Obprint, 2006. - P. 54-57.

ЛИЦЗЯНХУА

УПРУГО-ИНДУЦИРОВАННЫЕ ПРОЦЕССЫ ПЕРЕМАГНИЧИВАНИЯ В ОРТОФЕРРИТАХ

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Подписано в печать 22,11.2006 г. Формат 60x84 '/[в. Бумага писчая. Гарнитура «Тайме». Печать цифровая. Усл. печ. л. 1,4 Зак. 281. Тираж 100 экз.

Отдел оперативкой полиграфии издательство Тихоокеанского государственного университета 680035, г. Хабаровск, ул. Тихоокеанская, 136.

Введение.

Глава 1. Мапшюупругие взаимодействия в динамике доменной границы слабых ферромагнешков.

1.1. Криааллическая и магнитная сгруктура YFe03.

1.2. Магниюоптические свойства ортоферрита иттрия

1.3. Доменная струюура.

1.4. Сгруктура доменной границы в ортоферритах.

1.5. Стационарное движение доменных границ.

1.6. Mai нитоупругие механизмы торможения доменных границ.

1.7. Спинволновые резопансы.

1.8. Явления динамической самоорганизации.

Глава 2. Методы исследований движения доменной границы в неоднородных условиях.

2.1. Магнитоошические меюды исследования динамики и пересгройки доменных сгруктур.

2.2. Доменные структуры в образцах ортоферрита иприя в свободном состоянии.

2.3. Доменная граница оргоферриюв в реальных условиях.

Глава 3. Взаимодействие доменной границы с магнитными неоднородностями.

3.1. Доменная граница - динамический микрозонд.

3.2. Влияние на динамику доменной границы ростовых неодпородностей на субзвуковых скоростях движения.

3.3. Качественная физическая модель движения границы на субзвуковых скоростях в неоднородных условиях.

Глава 4. Упрую-индуцированные механизмы перемагничивания в слабых феррома! нетиках.

4.1. Условия возникновения упруго-индуцированных процессов перемапшчивания.

4.2. Магнитооптический модулятор.

4.3. Магнитные усгройства обрабо1КИ информации.

Возрааание потребностей в высокоскоростной обработке и бессбойном хранении все возрастающих массивов информации, обусловленное стреми 1ельным развитием телекоммуникационных и информационных систем, стимулировало исследования новых механизмов перемагничивания в магнитоупорядоченных средах [1-4].

Сравнительно низкие скорости протекания процессов перемашичивания в применяемых сегодня магнитоупорядоченных средах, скорость коюрых определяется скоростью движения доменных 1раниц (ДГ) составляющих не более нескольких сотен м/с, существенно ограничивают быстродействие функциональных элементов и устройств, разрабатываемых на их основе [5].

В этой связи особое место занимают слабые ферромашежки (СФМ), к коюрым опюсятся окисные соединения 1ипа ортоферриты - ИГеОз (с легкоосным магнитоупорядочением), борат железа (РеВ03) и гемажг (а-КегОз) (с легкоплоскостным магнитоупорядочением). В этих ма1ериалах наблюдается наибольшая, среди всех изученных к насюящему времени магнетиков, скорость движения ДГ [6]. В ортоферртах ее величина достигае1 20-10 м/с, что значительно превышает (до 5 раз) скорости распространения звуковых волн в этих СФМ. Для СФМ характерна высокая магниюоптическая добротность (14 град/дБ) в видимой обласш спектра. Сюль высокие динамические харакюристики СФМ уже позволили создав целую серию эффективных магии юоптических модуляторов, пространственно-временных транспарантов, обладающих не менее чем 50%-й модуляцией на частотах до Ю9 Гц.

Сочетание высоких динамических и магнитоошических свойств СФМ делает эти материалы весьма удобным модельным материалом для исследований и моделирования новых механизмов перемагничивания [7-8], обусловленных движением доменных границ, в резонансных условиях.

Спин-волновые резопансы могут возникав при условии совпадения пространственных частот, определяемых отношением толщины исследуемых образцов к размерам естественных магншных неоднородное!ей, с часюшми упругих колебаний, возбуждаемых ДГ на дозвуковых и сверхзвуковых скоростях движения [9]. Исследования наблюдаемых при этом новых механизмов перемагничивания имеют, как самостоятельный научный интерес, так и способствуют развишю опюэлектронной техники и созданию элеменюв новою поколения - спиновой электроники, основанных на явлениях квантовой природы: макроскопическом квантовом туннелировании и 1игантского магнетосопротивления [10].

Таким образом, исследования новых механизмов перемагничивания, возникающих при движении ДГ в прозрачных СФМ, являются весьма актуальными и имею! большое научное и прикладное значение.

Целью работы является разработка и применение магнитооптических методов исследования нелинейной и нестационарной динамики ДГ, динамических свойств прозрачных СФМ, построение новых элементов и устройс!в для высокоскороспюй обрабо1КИ информации.

Основные задачи исследования

• Разработка методов исследования быстропротекающих процессов перемагничивания в оптически прозрачных магниюупорядоченных средах при переменных и импульсных воздействиях.

• Исследование макроскопических нелинейных явлений, сопровождающих процесс пиннинга доменной границы на естественных ма1нитных неодпородностях ростовой природы.

• Исследования наномасшгабной магнитной струк1уры доменной границы и упругой деформации в ортоферритах методами аюмно-силовой микроскопии.

• Разработка новых быстродействующих ма1 нитоопшческих усфойств обработки информации.

Научная новизна

• Впервые исследовано нестационарное движение ДГ в монокристаллических прозрачных образцах орюферрита иттрия (УРеОз) в импульсных и периодических магнитных полях. Усыновлена взаимосвязь такого движения с явлением ниннинга (захвата) ДГ на магнитных неоднородностях ростовой природы.

• Построена качественная физическая модель движения ДГ в реальной сильно диссипативной среде. Усыновлена резонансная природа такою движения.

• Методами атомно-силовой микроскопии впервые исследована тонкая магнитная структура неподвижной доменной стенки и определена амплитуда соотве1С1вующей упругой деформации. Предложено качественное объяснение ее аномальной величины, основанное па механизме обменного усиления спин-решеточных возбуждений в СФМ [II] (Туров Е.А.).

• Экспериментально подтверждена концепция, согласно которой ДГ в прозрачных СФМ является естественным микрозондом для исследования их динамических свойств.

Научная и практическая значимость рабо1ы

• Разработан и применен магнитооптический меюд исследования и контроля магнитодинамических параметров прозрачных магнетиков.

• На основе вновь обнаруженного упруго-индуцированного механизма неремагничивания разработан магниюошический модуля юр, позволяющий переключать электромагнитное излучение с еубнаносекундной дли I ельностью.

Основные защищаемые положения

1. Зависимость движения доменных границ в пластинчашх прозрачных образцах YFeC>3 с естественными машигными неоднородностями ростовой природы в зависимости oi амплшуды импульсных и переменных продвигающих магнитных полей носи г сильно нестационарный, флуктуационный характер, сопровождается пиннингом ДГ.

2. Доменная граница, как макроскопический объект (с удельной массой 10 ~13 г/см3), представляет собой естественный микрозонд для исследования динамических свойств прозрачных магнешков неразрушающим методом.

3. Наномасштабные исследования методами атомно-силовой микроскопии статических параметров доменной границы установили, что изменения ее намагниченности имеют явно выраженную юнкую регулярную структуру, тогда как упругая деформация магнитострикционной природы, связанная с ДГ и имеющая амплитуду 70 нм, являемся прямолинейной.

Апробация работы. Основные резулыаты работы представлялись и докладывались на: XVIII Международной школе-семинаре «Новые магнитные материалы для микроэлектроники», Москва (Россия), 2002; II Международном симпозиуме (Вторые Самсоновскис Ч1ения), Хабаровск (Россия), 2002; 11 Байкальской международной конференции «Магнитные ма1ериалы», Иркутск (Россия), 2003; X Семинаре азиа^кочихоокеанской академии материалов и III Конференции «Материалы Сибири» «Наука и технология наноструюурированных материалов», Новосибирск (Россия), 2003; 33-е Всероссийском совещании по физике низких температур, Ека1еринбург (Россия), 2003; Международном семинаре по проблемам магнетизма в магнитных пленках, малых частицах и наноструктурных объектах, Астрахань (Россия), 2003; Международной научной конференции «Актуальные проблемы физики твердого 1ела», Минск (Беларусь), 2003; Дальневосточном инновационном форуме с международным участием, Хабаровск (Россия), 2003; IV Региональной научной конференции «Фишка:

Фундаментальные и прикладные исследования, образование», Владивосток (Россия), 2003; International conference «Functional Materials» Partinet (Ukraine), 2003; IV Азиа1Ско-Тихоокеанской конференции «Фундаментальные проблемы опто- и микроэлектроники», Хабаровск (Россия), 2004; IX конференции студентов, аспирантов и молодых ученных по физике полупроводниковых, дюлеюрических и ма!нитных ма!ериалов, Владивосток (Россия), ПДММ-2005; V ре1иональной научной конференции «Физика: фундаментальные и прикладные исследования, образование», Хабаровск (Россия), 2005; III Международном симпозиуме «Принципы и процессы создания неорганических материалов» (Третьи Самсоновские чтения), Хабаровск (Россия), 2006; Международном симпозиуме по проблемам обработки информации, Хабаровск (Россия), 2006. Экспонаты разрабоюк по теме диссертации, представленные на выставках ВВЦ (Москва, 2005) и «Неделя высоких техполо1ИЙ» (Санкi-I Ieiербург, 2005), награждены серебряной и золотой медалями с001ве1сгвеннс).

Публикации. Основные результаты диссер1ационной рабош опубликованы в 22 статьях, тезисах докладов и Г1а1енте РФ. Pa6oia по теме диссертации проводилась в рамках единого заказ-наряда Министерсша общею и профессионального образования Российской Федерации, а 1акже по инновационному гранту РАН (совместно с Инстшугом горною дела ДВО РАН).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литера туры. Pa6oia содержит 103 страницы машинописного текста, 37 рисунков, 2 таблицы и список цитируемой литературы из 142 наименований.

Выводы, следующие из вероятностного описания, качественно объясняют опышые данные исследований неодномерной динамики ДГ в ортоферритах. ДГ принимается за квазирелятивис!кую мембрану, уравнение движения которой выглядит следующим образом [89]: д (т + ть)ц1д1 - - П™) + пщ'1т= 2МН + - д (тс2 + Пх"у)1дц, (1.26)

2 2 2 1 /2 где т = т^{а[1\\ + (У^) -а[ /с ] )-плотность ма1нитной сосявляющей массы ДГ, ту - плотност ь упругой составляющей массы ДГ равная: ту = т>(д'/[[ + (У^)2 - ч'2/с2)ш-У 1я/\ ), ПГ = {/7/'\ Пгщ], г- время релаксации ма1нитных возбуждений, ц - координат центра ДГ.

По физическому смыслу д{т + т^фдг - скорость изменения плошости импульса ДГ, включает маг ни жую и упругую компоненты; (Иу1(тс2У1д-#1Н>)-сила поверхностного на1яжения ДГ, учитывающая вклад от упругой деформации и магнитоупругого взаимодействия; тс\!т-плотность силы вязкого трения относительно времени магнитной релаксации т, 2МН- давление на ДГ внешнего магнитного поля; /\„ -плотность силы торможения за счет диссииации энер1ии в упруюй подсистеме; д(тс2 + Пхму)1дц- плотность силы определяемая неоднородностью ма1 нитных и упругих свойсж кристалла.

Фазовый портрет динамической мембраны обладает периодичностью, имеет двумерную форму с сингулярной точки у5, координата которой задается в виде У ~ (аи0(С2- У2)/Мн\у-у51 )|/2. В приближении малости силы Т7 (тахР«2МН), в асимптотическом приближении при У-)У„ было получено уравнение неодномерной ДГ [89]:

У = (х(С2-У2)/У)М[ЫУ/мШп(2п^-уоШ)\/[ПУ/мН)2\} + У». (1.27) Когда скорость ДГ совпадает с одним из собственных значений У„, соотве1ствующих положению ДГ в локальном минимуме, период неодномерности обращается в бесконечное 1ь, то ес1ь движение ДГ становится нестационарным. В работе были получены также амплитудные значения неодномерных образований:

А=т{Уп2-С1)/УГ1)\п\1-Уп/мН\,

1.28) и период неодномернои структуры

Л = (2тгтСХ)[(1 - (К/О2)/( 1 - (Уп/мН)2)}1'2.

1.29)

На рис. 1.11 представлена расчетная зависимость периодов и амплитуд неодномерных структур для разных скорой ей Уп. По мере увеличения поля, когда возрастают и значения Уп, период и амплитуда неодномерной структуры должны убывать. В дальнейших экспериментальных исследованиях эти выводы получили опытное подтверждение [93].

Неравновесные процессы, возникающие в динамике ДГ при преодолении звуковою барьера, сильно нелинейный характер движения ДГ и существование условий сильной диссипации в образцах ортоферритов делают вполне возможной самоорганизацию в перестройке доменной структуры. Все это говорит о юм, что в сверхзвуковой неодномерной динамике ДГ в ортоферритх имеет место типичная динамическая самоор!аиизация.

Ч мкм

Ч мкм

100 у мкм д мкм

100

100 у мкм а) б)

Рисунок 1.11 - Расчетная зависимость периода неодномерной структуры от импульсного ма1нитною поля для разных ра$меров неоднородности(а и б)

Глава 2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ДВИЖЕНИЯ ДОМЕННОЙ ГРАНИЦЫ В НЕОДНОРОДНЫХ УСЛОВИЯХ

2.1. Магнитооптические методы исследования динамики и перестройки доменных струклур

Исследования динамики ДГ в СФМ, для коюрой хараюерны аномально высокие скорости, что предопределяет достаточно жесткие требования к точности измерения значений скорости, которая фактически зависит от пространственно-временного разрешения используемою оборудования. Наименьшая достигнутая к настоящему времени погрешноаь в определении скорости ДГ составила 2%. Она получена с помощью импульсов света длительностью 200 пс в установке с пространственным разрешением не более 1 мкм. Возникающая "оптическая размазка" ДГ на скорости 20 км/с составила 4 мкм [8,9,43-45].

Практически все разработнные высокоючные меюды исследования динамики ДГ основываются на МО эффектах. Величина МО эффектов Керра в ортоферритах крайне мала и не позволяет в оптическом диапазоне получав» кои грае шые изображения ДС и ДГ. Разработан целый ряд ме годов, основанных на эффекте Керра. Применительно к ортоферритам впервые их удалось реализовать Г.С. Кринчику с коллегами [94] в магнитооптическом микроскопе, позволяющем исследовать ДС с микронным разрешением. Па Международной конференции по магнетизму в 2006 юду (г. Киот, Япония) японской корпорацией "ШОАЯК" в качесгве экспоната была предешвлена магнитооптическая установка для регистрации и исследований ДС и ДГ. Применена цифровая камера на основе ПЗС матрицы с разрешением 0.8 Мпкс, что практически соответствует телевизионному стандарту и позволяет визуализировать изображения на 17-1 и дюймовом ХвА мониюре. Установка позволяет проводив исследования в ма! питых полях до 10 кЭ. Микроскоп работег на основе полярного и экваториального эффектов Керра.

С его помощью исследуются статические и динамические конфигурации ДС и ДГ с микронным разрешением. В частности, изучается ДС в поверхностных слоях жестких дисков персональных компьютеров, плошосп» записи информации на которых доведена до 100 Гбит/дюйм". Однако во всех этих устройствах необходимым элементом является усилитель яркое ж, применение которого вызывае1 естественное снижение пространственного и временного разрешений.

Как отмечалось выше (раздел 1.2) ортоферриты имекн окно оптической прозрачности на длине волны 630 нм, в ко юром их коэффициент поглощения уменьшается вплоть до 200 см"1 (рис. 1.2,а). Эжм поглощением определяется максимально возможная толщина пластинчатых образцов ортоферриюв, сквозь которую возможно прохождение ceeia в видимом диапазоне, достаточное для визуализации ДС и ДГ без применения усилителей яркости. Следует принять во внимание также и максимально допустимую величину интенсивности света, при ко юрой еще не происходят термомагнитные процессы разупорядочения (температура Нееля у ортоферрита иттрия TN = 640 К) и не создаются термоупругие напряжения. С учетом всех этих факторов верхняя граница толщины пластинчатых образцов YFe03 составила порядка 200мкм при их исследовании в оптическом диапазоне.

В эффекте Фарадея прохождение плоско поляризованной световой волны сквозь прозрачные пластинки образцов с ДС, в которых слабоферромагнитные моменты разпопаправлены, сопровождается поворотом плоскости поляризации в противоположных направлениях. В результате формируются высококонтрастные ДС. Интенсивность волн, прошедших сквозь эти участки и анализатор А/, в зависимости от угла поворота плоскости поляризации прошедшей световой волны определяется выражением А/// ~ sin 0F, здесь 0F - угол фарадеевского вращения. Очевидно, что наибольший поворот вр за счет мапштною круговою двупреломления (эффекта Фарадея) буде1 наблюдаться при распространении света вдоль направления намагниченности: К^М. В ортоферритах эю происходи! при распространении света вдоль ОЛН [001]. В результат на магнитное круговое двупреломление накладывается оптическое двупреломление. Эффект Фарадея уменьшается. МО контраст ухудшается. Это объясняется фазовым сдвигом между двумя световыми волнами, поляризованными во взаимно перпендикулярных направлениях для света, направление распространения которого совпадает с осью [001] кристалла. Разность коэффициешов преломления в УРеОз Лп = па - щ = 3.5-10 вызове! удельный фазовый сдвиг для волн, линейно поляризованных вдоль осей [100] и [010], который на длине волны 630 нм достшаег 2-105 град/см [20].

Индикатрисы эллипсов поляризации двух волн на выходе из ортоферритов оказываются повернутыми относительно друг друга на утл 90°. Большая ось эллипса поляризации поворачивается ожосительно направления линейной поляризации падающей волны на угол 0/:

1я20Р = (2у/(иа2- /2Ь2))ьт(2я(па- пь)ШХ), (2.1)

Здесь Я-длина волны излучения, пл = (гхх)1/2 и пь = (еуу)1/2 -диагональные компоненты, а уь =/еху- недиагональная компонент тензора диэлектрической проницаемости. Поворот оси результирующею эллипса поляризации на выходе из пластинки:

0, =у/(пМ)~15т(2п-с1Ш1). (2.2)

Как показано в [95], 0г в зависимости от юлщины имеем осциллирующий характер. В соответствии с (2.2) наилучший кошраст доменной картины (8т2т&/((Ехх)1/2-(Еуу)|/2)/А = 1) соотвегс1вует толщине образца (I = (2к + 1 )Я/(4Аи), где к - целое число.

При ориентации пластинчатых образцов ортоферритов перпендикулярно оптическим осям, оптическое двупреломление а/,,-»/, обращается в нуль. Выражение (2.1) приобретет упрощенный вид: 0Ь = тгуШ{пк). Толщина пластинки, для которой на выходе из криаалла получается наибольшее вращение плоскости поляризации падающей световой волны определяется выражением где а - оптическое поглощение. При толщине d0lu оптическая эффек1ивность (г| = Д///о) будет наибольшей:

Здесь Т = 20р/(Х - магнитооптическая добротное п> ортоферрита. Рассчитанная в насюящей работе дисперсионная зависимость Ч'(А) для УРеОз представлена на рис. 1.3. На этом механизме взаимодейавия свеювой волны и соответствующего магнитного момента магнитоупорядоченпо1 о ма!ериала строятся практически всс МО методы визуализации высококонтрастных ДС в ортоферритах.

Первым МО развитием индукционного метода Сикстуса-Тонкса явился ею аналог, разработанный и примененный М.В. Четкиным с коллегами [6] (рис. 2.1, а). Этот метод позволял исследовать динамику ДГ в образцах вырезанных перпендикулярно как оптической оси, гак и ОЛИ. В последнем случае в схему включалась четверг ьволновая пластинка из слюды, для получения круговой поляризации у падающей световой волны. При прохождении света поляризованного вдоль направления, совпадающею с одной из индикатрис, уменьшалось влияние оптического двупреломления. Погрешность измерений скорости ДГ составила 10%. На основе импульсных источников лазерного излучения с длительностью 6 нс (азогный лазер с продольным разрядом типа ЛГИ-21) был разработан стробоскопический метод для исследования динамики ДГ в ортоферритах и борате железа [96]. опт = (20F)"1arctg(40r/a),

2.3)

Г| = exp[-(lF)"1arctg20r]sin2(arctg2lF).

2.4) нв^щ САМОПИСЕЦ

ПДС-21 а) магнитооптический аналог метода Сикстуса-Тонкса: 1 - Не-№ лазер, 2 - СаСОз, 3 -поляризаторы и анализатор, 4 - конденсорная линза, 7 - собирающая линзы, 5 -градиентные магниты, 6 - катушки Гельмгольца, 8 - четвертьволновая пластина (к/4) б) метод двукратной высокоскоростной микрофотографии: 1 - азотный лазер с поперечным разрядом, 2,6 - линзы, 3 - лазер на красителе, 4 - делитель, 5 - зеркала, 8,9 - поляризаторы и анализатор, 7-прозрачный образец СФМ, 10-катушки Гельмгольца, 11 - градиентные магниты, 13 - фотоаппарат.

Рисунок 2.1 - Магнитооптические методы исследования динамики ДГ в СФМ

Впервые было зафиксировано возникновение неодномерных образований в момент перехода ДГ к сверхзвуковому движению. Самый существенный прогресс в исследовании сверхзвуковой динамики ДГ в СФМ был достигнут с помощью разработанного метода двукратной высокоскоростной микрофотографии [54] (рис.2.1,6). Источником света служил импульсный азотный лазер с поперечным разрядом с наименьшей длительностью импульсов, равной 200 пс. Импульсы света были синхронизованы с импульсами продвигающих магнитных полей. Использование двукратной подсветки движущейся ДГ с заданной оптической задержкой позволило избежать зависимости ючности динамических исследований от синхронизации между импульсами свет и поля. Фактически был впервые реализован реально-временной способ изучения динамики ДГ в СФМ. Достигнутая погрешность измерения скорости составила не более 2% па предельной скорое I и стационарного движения ДГ равной 20-103 м/с.

Во всех работах по изучению динамики ДГ в СФМ внимание исследователей было сконцентрировано на движении ДГ со сверхзвуковыми скоростями, что вполне объяснимо интересом к возникающим при -лом физическим явлениям. В тоже время движение ДГ на субзвуковых скорое 1ях прак1ически оказалось неисследованным.

Среди работ, лишь частично затра1 ивающих данную область скоростей движения ДГ в СФМ, можно выделить следующие [62, 97]. В первом случае при исследовании динамики ДГ в СФМ меюдом, аналогичным примененному ранее Ф.К. Россолом [98], было обнаружено торможение ДГ на скорости в окрестности 2-Ю3 м/с. В рабою Ю.С. Дидосяна с коллегами был применен метод гемнопольных измерений, дающих возможное 1ь фиксировать рекордно малые смещения ДГ в малых продвшающих нолях [97]. Это позволило авторам исследовать динамику ДГ на скороаях от 0.2 до 1.1-10 м/с, которая оказалась нелинейной. В этой работе при исследовании динамики ДГ помимо продвигающего магнишот ноля применялось постоянное градиентное магнитное поле, которое возвращало одиночную прямолинейную ДГ в исходное состояние после выключения поля возбуждения.

В отличие от выполненных ранее исследований в настоящей работе был разработан и применен магнитооптический меюд для регистрации колебаний ДГ на до- и околозвуковых скорое 1ях. В качестве продвигающих ма1нигных полей использовались как переменные импульсные (в виде биполярного магнитного импульса), так и синусоидальные магнитные поля. Блок-схема установки приведена на рис. 2.2.

ГЕНЕРАТОР МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

Плата видеозахвата

КОМПЬЮТЕР

1 - Не-№ лазер, 2,6 - поляризатор и анализатор, 3,7 - линзы, 4 - образец ортоферрига, 5 - катушки Гельмгольца.

Рисунок 2.2 - Схема установки для наблюдения и исследования динамики ДГ в переменных импульсных и синусоидальных полях

Другой отличительной особенностью проведенных в работе исследований было отсутствие градиентного магнитного поля. Это обстоятельство позволило изучить динамику ДГ, находящуюся в естественном свободном состоянии. Магнитные поля, вызывающие ее смещения относительно равновесного положения имели амплитуду не превышающую 70 Э.

Источником непрерывного лазерного излучения служил Не-№ лазер с длиной волны излучения 630 нм, что совпадало с окном оптической прозрачности исследуемого ортоферрита иттрия УРеОз. Исследования динамики ДГ проводились на основе магнитооптического эффекта Фарадея. Толщина образца подбиралась с учетом представленных выше выводов. Исследуемая область образца содержала двухдоменную структуру. В образце выбиралась область с одиночной прямолинейной ДГ. Непосредственно на эту область клеилась пара катушек Гельмгольца, которые были включены согласованно. ДГ располагалась в центре области, ограниченной катушками.

ДГ под действием переменного магнитного поля, создаваемого катушками, отклонялась от исходного равновесного положения с минимальной свободной энергией. Амплитуда смещений ДГ была достаточной для ее регистрации фотоэлектрическими элементами (фотодиод ФД-256К или фотоэлектронный умножитель ФЭУ-19) без применения усилителей, в отличие от работы [62]. Смещения ДГ регистрировались также визуально с помощью цифровой камеры с последующей передачей изображений на персональный компьютер. Сигналы с фотодатчиков записывались на запоминающем осциллографе Тек^ошк ТБ85054, что позволяло в полосе частот до 500 МГц регистрировать и обрабатывать сигналы. Автоматический выбор синхронизации обеспечивал регистрацию смещений ДГ во всех диапазонах исследуемых частот (до 10 МГц). По амплитуде при разных частотах переменного поля и амплитудах прямоугольных биполярных импульсов определялась скорость движения ДГ. В полях до 70 Э скорость ДГ достигала скорости поперечного звука, равной 4-103 м/с, что соответствует ранее полученным данным [57]. Погрешность определения скорости этим методом на этой скорости не превышала 10%.

Данным методом изучались осциллограммы смещений ДГ при разных амплитудных значениях продвигающих магнитных полей, а также петли гистерезиса. По этим осциллограммам был впервые зафиксирован захват ДГ (по принятой терминологии называемый пиннингом ДГ), который проявляется в том, что ДГ при своем движении сталкивается с неоднородностями и ее скорость остается неизменной вплоть до выхода из этой неоднородности.

Рисунок 2.3 - Атомно-силовой микроскоп

В работе впервые были проведены исследования магнитной структуры ДГ (по изменению фазы) и деформации, вызванной ею с использованием атомно-силового микроскопа (ACM) NTEGRA PRIMA, производимого фирмой НТ МТД (г. Зеленоград). Данный тип АСМ имеет оптическое пространственное разрешение 1 мкм, позволяет получать оптическое увеличение до 3000 раз. Внешний вид данного микроскопа представлен на рис. 2.3.

На рис. 2.4 представлена схема изменений, сделанных в его оптической части. В схему микроскопа, применяемого наведения на исследования базового для объект атомноа)

1-составные базовые части микроскопа (1а-ксеноновая подсветка, 16-световод, 1в-трансфокатор, 1г-ПЗС камера), 2-линза, 3-зеркало, 4 - поляризатор, 5-прозрачная пластинка были внесены изменения, образца ортоферрита, 6 - анализатор силового микроскопа,

Рисунок 2.4 - Оптический микроскоп ЫТЕСИА, приспособленный для магнитооптических исследований (а) и наблюдаемые в нем ДС и ДГ (верхнее и нижнее изображения, соответственно) (б) которые позволили с высокой точностью выбирать на поверхности прозрачного пластинчатого образца (толщиной 100 микрон) с ДС область с размерами менее 30 микрон с участком прямолинейной ДГ между двумя противоположно намагниченными доменами (180-ти градусная ДГ). Реально был создан магнитооптический микроскоп для исследований ДС и ДГ в проходящем свете на эффекте Фарадея с микронным разрешением, не уступающий мировым аналогам.

В качестве источника света применена базовая высокоэффскжвная ксеноновая лампа мощностью 150 Вт (рис. 2.4, 1а). Излучение от нее с помощью световода (16) подавалось на поворошое зеркало. На пути отраженного света последовательно размещались поляризаюр, прозрачная пластинка образца ортоферрига и анализатор. Далее использовались серийно производимые огпические узлы и элементы. Досшгнутое разрешение получено благодаря использованию активной вибрационной защипл, применяемой в базовой конструкции NTEGRA PRIMA.

В результате были получены высококонтрастные устойчивые микроскопические изображения ДС и ДГ в проходящем свете, которые представлены на рис. 2.4,6. Верхнее изображение с001ве!ствует двухдоменной структуре, нижнее ДГ при скрещенных поляризаторе и анализаторе. Эти изображения получены с помощью камеры на основе ПЗС матрицы с пространственным разрешением порядка 0.5 Микс. Аналоювый сишал с матрицы с помощью устройства видеозахват в телевизионном растре передается на 19 дюймовый ЖК монитор. Для обработки получаемых видео изображений применялось типовое программное обеспечение, поставляемое компанией НТ МТД.

Атомно-силовой микроскоп NTEGRA PRIMA в контактном и бесконтактном режимах измерений с помощью зондовой иглы позволяет исследовать топографические изображения распределений деформаций по исследуемым поверхностям, проводить исследования измеиений наматиченности на поверхности образца с ДГ, а также упругих деформаций, вызванных существующей ДГ.

Зондовая игла имеет радиус закругления 20 нм. Балка с эшм зондом (кантилевером) ориентируется под углом 22° к исследуемой поверхности. При ее перемещении вдоль поверхнос!И она отслеживает поверхностный рельеф, в том числе и возникающие на исследуемой поверхносж, деформации. Измерения проводятся в области с размерами не более 130x130 мкм с точностью по осям XY менее 0.04 нм. Применение кантилевера (зондовой иглы) с напыленным на ее острие ферромагнетиком позволяв измерять изменения градиента магнитного поля по исследуемой поверхности.

2.2. Доменные структуры в образцах ортоферрита иттрия в свободном состоянии

Оксидные соединения типа ортоферриюв, феррит-гранатов, бора i а железа с монокристаллической структурой синтезируются несколькими методами [99-100]. К примеру, исследуемый в работе ортоферрш иприя получается из раствора-расплава окисла Y203 с добавлением легкоплавких растворителей шна Y203-Pb0-PbF2. Сишез монокристаллов YFe03 осуществлялся методом бестигельной зонной плавки (БЗП) с оптическим нагревом при спонтанной кристаллизации из раствора-расплава. Монокристаллы ортоферритов, исследуемые в работе, были выращены в Московском энергетическом институте в лабораюрии A.M. Балбашов. Полученные методом БЗП монокристаллы ортоферритов, к примеру YFe03, имели цилиндрическую форму с размерами 25x50 мм.

Преимущественный рост монокристаллов ортоферриюв происходит вдоль ОЛН [001]. Выращенные монокристаллы ортоферриюв имеют форму були. После синтеза монокристаллические були отжшались при температуре 1500°С с целью уменьшения искажений октаэдрического кислородною окружения ионов Fe3+. Отжиг давал снижение плотности дислокаций в л л кристаллах вплоть до 10 см' .

Как отмечалось в разделе 1.2, уширение полос поглощения в ортоферритах характерно только для ионов Fe3+ в октаэдрической позиции (рис. 1.1,а), и определяется электронными переходами 6A¡—>4T¡ и 6A¡—>4T2. В ортоферршах не возникает тетраэдрическое окружение ионов Ре3+, коюрое характерно для феррит-гранатов.

Для изготовления образцов производилась следующая последовательность операций. Рентгеноструктурный анализ для ориентации буль относительно плоскости жесткой подложки. Резка пластин требуемой толщины с площадью поверхности до 1 см2. Для исследований используйся две ориентации либо перпендикулярно оптическим осям, либо перпендикулярно ОЛН [001]. Шлифовка поверхности пластин ортоферриюв до заданной толщины и полировка до 12-13 класса чистоты. Минимально достижимая таким образом толщина-15 мкм [99]. После механической обработки поверхности образцы получаю! гак называемый наклеп, ю ее п. были упруго напряжены, что существенно ухудшало их динамические свойства. Для снятия возникающего в процессе механической полировки наклепа применяется термический отжиг и химическое фавление. Наиболее существенное повышение качества образцов дос1И1аегся после химической полировки в перегретой до 380°С ортофосфорной кислоте Н3РО4 [98]. Эюй обработке подвергались практически все исследованные образцы ортоферрита иттрия. Качественные, пригодные для магниюошических л элементов пластинки имели площадь до 4 см . Подвижное 1ь ДГ в УРе03 при нормальных условиях достигала 6000см/(с-Э) с коэрцишвноаью не превышающей 0.1 Э [99-100].

При рассмотрении процессов формообразования ДС в СФМ следует принять во внимание существенно меньшие, по сравнению с ферромагнетиками поля размагничивания. Намагниченность подрешеток для исследуемых СФМ существенно ниже, чем в ферро- и ферримагнетиках (10 Гс для УРеОз и 1000 Гс для УзРе5012). Поля размагничивания в ортоферритах реально меньше энергии анизотропии (4пМ«НА), что позволяет осуществлять эффективное управление движением ДГ в СФМ внешними магнитными полями. При этом внутри ДГ исключается образование явлений скручивания ДГ, характерных для ФМ. Для РЗО размеры и форма образцов практически не влияют на их физические свойства. В результате величина магнитостатической энергии в ортоферритах в силу малости намагниченности подрешеток определяется преимущественно только приложенным внешним полем: (8яГ' \НЧУ - \MHdV -1/2 \мНайУ, (2.5)

V V V где Я(1 - поле размагничивания, зависящее от величины м , Н - внешнее магнитное поле. В общем виде (2.5) учитывает влияние внешнего поля, плотности «энергии Зеемана» и энергии размагничивания.

В ортоферритах образуются полосовые, лабиринтные, цилиндрические и концентрические ДС [15,19,57,99,100]. Структура самих ДГ определяется

1 ООО мкм

Рисунок 2.5 - Прозрачный образец ортоферрита тулия с полосовой ДС. На вставке показан увеличенный фрагмент образца с реальными магнитными неоднородностями антисимметричным обменным взаимодействием Дзялошинского-Мория и энергией анизотропии в базисной плоскости, перпендикулярной ОЛН ([001]). В пластинчатых образцах ортоферритов при Н = 0 минимум свободой энергии достигается образованием полосовой ДС, что иллюстрирует фотография такой структуры в ТтРеОз (рис. 2.5). Здесь же на увеличенном фрагменте микрофотографии четко наблюдаются ростовые полосы. Характерной особенностью ориентации ростовых полос относительно ДС и ДГ является их параллельность.

Образование полос объясняется концентрационным переохлаждением, возникающим в процессе роста монокристаллов. Этот процесс выступает в качестве типичного примера явления самоорганизации. При их формировании возникают локальные периодические скачки температуры [101]. Как уже отмечалось выше, в результате в октаэдрическом окружении магнитных ионов Ге3+ формируются искажения в виде немагнитных включений Ге2+ и Ге4. В наибольшей степени эти полосы образуются на краях монокристаллической були, тогда как в средней ее части образцы имеют более однородную структуру (рис. 2.5). Часть из них становится немагнитными - Ре2+ или Ре4+, то есть образуют темные полосы, другая часть может оказаться пересыщенной Ре3+, что вызовет формирование светлых полос. Это объясняет видимую в проходящем свете модуляцию магнитооптического контраста (рис.2.5). Периоды наблюдаемых магнитных неоднородностей с разной интенсивностью (потемнением) имеют следующий ряд значений: 10, 30, 60 и 120 мкм. Этот ряд значений использовался для объяснения наблюдаемого торможения ДГ на некоторых скоростях при сверхзвуковом движении [70, 79].

Рисунок 2.6 - Типы ДГ при разных ориентациях относительно кристаллографических осей в ортоферритах

В пластинках образцов УГе03, вырезанных перпендикулярно ОЛН [001], в отсутствии магнитного поля (Н = 0) образуется лабиринтная ДС. С учетом ориентации векторов ¿и М относительно кристаллографических осей. Так в лабиринтной ДС энергетически более выгодной является ориентация плоскости ДГ перпендикулярно оси [100], то есть имеет место ДГ неелевского типа. Плоскость ДГ в изгибах лабиринтов перпендикулярна к оси [010], то есть представляет собой ДГ блоховского типа. Возможные типы ДГ в ортоферритах приведены на рис. 2.6.

В соответствии с этими определениями в полосовой ДС, показанной на рис. 2.5, преимущественной становится ориентация плоскости ДГ перпендикулярно оси [100].

Динамика одиночной прямолинейной ДГ исследовалась

Жн, I

ИШТТПТГПТТТТПтттт— б)

Рисунок 2.7 - Конфигурация ДГ в градиентном магнитном поле(а) и результирующее магнитное поле (б) [57] в образцах, плоскость которых была перпендикулярна оптической оси. Это означает, что изучалась динамика только аналога неелевской ДГ (рис. 2.6, в). н н„

-н.

- биполярное прямоугольное магнитное по. Н, н„

1 1 а)

- синусоидальное магнитное поле б)

1 - начальное положение свободной ДГ, 2а и 26 - положения ДГ при включенном продвигающем поле, 2ДЬ - размах смещений ДГ от свободного состояния

Рисунок 2.8 - Положение ДГ в образце с ДС и катушкой для продвигающих магнитных полей, а) - ДГ в свободном (без градиентного магнитного поля) состоянии, б) - эпюры продвигающих магнитных полей

Как уже ошечалось, в работе не использовалось носюянное градиентное поле (grad#), которое ранее применялось для установления одиночной прямолинейной ДГ и играло роль возвращающей силы, учитываемой в уравнении динамики (1.20). Наличие gradН вносило искажения в величину результирующего поля: HR = H-SgmdHgr (рис.2.7,б), 1де S - координата, определяющая положение ДГ через некоторое время после начала движения (рис.2.7,а).

Конфигурация двухдоменной структуры и ДГ, находящейся в свободном состоянии с приложенным продвигающим полем в исследуемом образце ортоферрита, представлена на рис. 2.8 [57, 102-105]. Проблема возвращения ДГ в исходное состояние была решена за счет применения знакопеременных продвигающих магнитных полей. Исследования проводились на одинаковых частотах обоих типов продвигающих полей.

2.3. Доменная граница ортоферритов в реальных условиях

Несмотря на достаточную изученное ib явления гистерезиса в ферромагнитных материалах, его роль при исследовании процессов перемагничивания во вновь создаваемых магниюупорядоченных материалах в последнее время стала быстро возрастать [106-108]. Это можно объяснить увеличением объема исследований магии1ных свойств наноструктурированных материалов, открытием явлений аномальною увеличения магнегосопротивления (колоссального, 1шантского), теоретическими и экспериментальными исследованиями явления пиннинга и депиннинга, макроскопического квантового туннелирования ДГ [109-113]. Способствует этому и расширение динамического диапазона электронной аппаратуры, продвижение ее в гигагерцовый диапазон, а также приходом в эту область вычислительной техники с огромными возможностями для запоминания и обработки получаемых данных [112-113].

Все эти исследования активно и стремительно реализуются в действующих устройствах и приборах. К примеру, быстрое возрастание плотности магнитной записи за счет многослойного расположения наночастиц CoPt с диаметром 50 нм (106 атомов), требует учета полей размагничивания #d, так как величина полей переключения является сопоставимой с Hd. Исследования по гистерезисным зависимостям процессов изотропного перемагничивания в таких условиях с учетом упругих напряжений на основе энергетического подхода устанавливают состав и структуру с минимумом энергии анизотропии [108]. С помощью гистерезисных зависимостей В(Н) было зарегистрировано намагничивание суперпарамагнитных нанокластеров V15, получившее объяснение резонансным обменом энергией между спиновой и фононной подсистемами [106].

Наличие в исследуемом ортоферрите иттрия естественных магнитных неоднородностей создает благоприятную возможность для исследования процессов перемагничивания в этих условиях. С этой целью в уже описанной магнитооптической установке фотоэлектрический сигнал смещений ДГ подавался на Y вход запоминающего осциллографа Tektronix TDS5054.

ГЕНЕРАТОР МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

Y1 или X Y2 ОСЦИЛЛОГРАФ TDS-5054

1 - Не1Че лазер, 2,6 - поляризатор и анализатор, 3,7 - линзы, 4 - образец ортоферрита, 5 - катушки Гельмгольца

Рисунок 2.9 - Магнитооптическая установка для исследования явления гистерезиса в движении ДГ в ортоферрите иттрия

Сигнал амплитуды магнитного поля подавался на X вход (рис. 2.9).

Эта магнитооптическая схема позволяла получать типичные гистерезисные зависимоеIи. Фактически были получены зависимости смещений ДГ по образцу в переменных полях Х(//(0). Заре1 истрирован оптически наблюдаемый скачкообразный характер движения ДГ в о ¡дельных областях образца. Величины интервалов нестационарных движений ДГ оказались связанными с указанными выше характерными размерами магнитных неоднородностей (разд. 2.2). Вид зависимости Х(Щг)) показал, что такое поведение ДГ соответствуе! ее захвату и удержанию магнишой неоднородностью, явлению так называемого пинниша (депиннинга) ДГ [109,113]. Сравнительные характеристики параметров различных МО-меюдов представлены в таблице 2.1.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проделанной работы были получены следующие результаты:

1. Разработан метод изучения процессов перемагничивания, обусловленных как смещениями доменных границ, гак и неоднородным вращением вектора намагниченности, возбуждаемых переменными и импульсными магнитными полями.

2. Экспериментально обнаружен и исследован захват (пинпинг) доменной границы при ее движении на всех скоростях. Предложена качественная модель, согласно которой движение доменной границы через естественные ростовые неоднородности (магнитной природы), представляющие потенциальные барьеры для движущейся доменной границы, имеет резонансную природу и носит характер флукгуаций.

3. Впервые методами атомно-силовой микроскопии проведены наномасштабные исследования статической доменной границы в прозрачном образце ортоферрита иттрия, обладающего слабоферромагнитным упорядочением. Установлено, что доменная граница имеет тонкую сфуктуру, в которой выделяются регулярные изменения намагниченности с размерами в пределах от 200 до 1500 нм. Показано, что эти магнитные образования на статической доменной стенке могут выступать в качестве зародышей неодномерных образований, ранее зарегистрированных при сверхзвуковом движении границы, подчиняющихся закономерностям процесса динамической самоорганизации.

4. Установлены общие закономерности во вновь обнаруженном явлении упруго-индуцированного перемагничивания. Показано, что помимо скорости движения доменной границы, температуры, граничных условий на возникновение этого механизма перемагничивания существенное влияние оказывает статическая упругая деформация, вызванная доменной границей, величина которой в силу обменного усиления достигав аномально большой величины до 70 нм.

5. Получила экспериментальное подтверждение концепция, согласно которой движущаяся доменная граница представляе1 собой микрозонд для исследования динамических свойств прозрачных магнитоупорядоченных материалов. Естественная природа такого микрозонда позволяет от нес ж разработанные методы исследования механизмов перемагничивания магнетиков к неразрушающим методам контроля.

6. На основе проведенных исследований новою механизма перемагничивания предложен магнитоотпический модулятор электромагнитного излучения, отличающийся рекордно высокой скоростью переключения вплоть до нескольких десятков фс, что позволяе1 существенно повысить скорость обработки информации.

Автор выражает глубокую благодарность своему научному руководителю, доктору физико-математических наук, профессору Кузьменко Александру Павловичу за всестороннюю поддержку, совеш и рекомендации по постановке и проведению экспериментальных и теоретических исследований и помощь при обсуждении полученных результатов.

1. Боухьюз Г. Оптические дисковые системы / Боухьюз Г. М.: Радио и связь.-1991.-277 с.

2. Звездин А.К. Магнитооптика тонких пленок / Звездин А.К., Коюв В.А. -М.: Наука.- 1988.- 180 с.

3. Парыгин В.Н. Оптическая обработка информации / Парыгин В.Н., Ба-лакший В.Н. М.: Изд-во МГУ. - 1987. - 142 с.

4. Ross W.E. Advanced magnetooptic spatial light modulator device development / Ross W.E., Lambeth D.N. // SP1E. 1991. - 1562, p. 93-102.

5. Лебретон Ж. Обзор по пространственным модуля юрам света / Лебре-тон Ж. Пер. с фр„ КС-15341. - 1989. - 23 с.

6. Четкин М.В. Скорость движения прямолинейной доменной ¡раницы в оргоферритах / Четкин М.В., Шалыгин А.Н., Де ла Кампа А. // ФТТ. -1977, 19(11).— С. 3470-3472.

7. Балбашов A.M. Светоиндуцированное изменение намагниченности ш-гриевого ортоферрита / Балбашов A.M., Зон Б.А., Купершмид1 В.Я., Пахомов Г.В., Уразбаев Т.Т. // ФТТ. 1987, 29(5). - С. 1297-1305.

8. Yan Shi-shen Free boundary domain wall pinning model for the magnetization reversal in magnetic thin films / Shi-shen Yan, H. Garmestani, Yu-fengTian, Shu-jun Hu, Ru-wei Gao and other. // Japanese Journ. of Appl. Phys. 2006,45(1 A). P 93-98.

9. Туров E.А. Кинетические, оптические и акустические свойства антиферромагнетиков/Туров Е.А.Свердловск, УрО АН СССР-1990-134с.

10. Вонсовский С.В. Магнетизм / Вонсовский С.В.-М.:Наука.-1971.-1032с.

11. Крупичка С. Физика ферритов и родственных им магнитных окислов / Крупичка С. М.: Мир. 1976. - Т. 1 - 353 с. - Т. 2 - 504 с.

12. Белов К.П. Ориентационные переходы в редкоземельных Mai нетиках / Белов К.П., Звездин А.К., Кадомцева A.M., Левитин Р.З. М.: Наука. -1979.-320с.

13. Белов К.П. Редкоземельные магнетики и их применение / Белов К.П. -М.: Наука.- 1980.-239 с.

14. Дзялошинский И.Е. Термодинамическая теория «слабого» ферромагнетизма антиферромагнетиков / Дзялошинский И.Е. // ЖЭТФ. 1957. 32(6).-С. 1547-1562

15. MoriyaT. Anisotropic superexchange interaction and weak ferromagnet in an induced / MoriyaT. // Phys. Rev. 1960. - 120(1). - p. 91-98 (УФН. -1969.- 98(1). -C.81-90).

16. White M. Review of resent work on the magnetic and spectroscopic properties of rare-earth orthoferrites / White M. // Journ. Appj. Phys. 1970. -40(3). - P. 1061-1069, (УФН. -1971,103(4). - C. 593-607).

17. Смоленский Г.А. Физика магнитных диэлектриков / Смоленский Г.А., Леманов В.В., Недлин Г.М., Петров М.П., Писарев Р.В. Л.: Наука, 1974.-С. 227.

18. Кринчик Г.С. Прозрачные ферромагнетики / Кринчик Г.С., Четкин М.В. //УФН.- 1969.-98(1). С. 3-25.

19. Антонов А.В. Оптические свойства редкоземельных орюферритов / Антонов А.В., Балбашов A.M., Червоненкис А.Я. // ФТТ. 1970. - 12(6), С. 1724-1728.

20. Wood D. Optical spectra of rare earth orthoferrites / Wood D., Remeika J., Kolb E. //J. Appl. Phys. 1970,41,- P.5315-5322.

21. Вонсовский С.В. Магнетизм / Вонсовский С.В. М.: Паука. - 1971. -1032 с.

22. ХубертА. Теория доменных стенок в упорядоченных средах / Ху-берт А. М.: Мир. - 1977. - 306 с.

23. Антонов A.B. Конфигурация доменных стенок в монокристаллах редкоземельных ортоферритов / Антонов A.B., Балбашов A.M., Звез-дин А.К.,Червоненкис А.Я. Изв.АН СССР,сер.Физ. 1971, 35(6) -С.1193-1195.

24. Лисовский Ф.В. Физика цилиндрических магнитных доменов / Лисовский Ф.В. М.: Сов. Радио. - 1979. - 192 с.

25. БарьяхтарВ. Г. Цилиндрические магнитные домены и их peiueiKH / Барьяхтар В. Г., Горобец Ю.И. Киев.: Наукова думка. - 1988. - 168 с.

26. Эшенфельдер А. Физика и техника цилиндрических магнишых доменов / Эшенфельдер А. М.: Мир. - 1983. - 496 с.

27. Четкин М.В. Неодномерная динамика вертикальных линий Блоха в доменных границах феррит-гранатов / Четкин М.В., Парыгина И.В., Савченко Л.Л. // ЖЭТФ. 1996. - 110(5). - С. 1873-1882.

28. Муртазаев А.К. Критические свойства малых магнитных частиц YFeÜ3 / Муртазаев А.К., Камилов И.К., Ибаев Ж.Г. // ФНТ. 2006. - 32 (10). -с. 1227-1232.

29. Залесский A.B. Низкотемпературные аномалии интенсивности ЯМР в доменных границах кристаллов YFeOi / Залесский A.B., Кривенко В.Г., Балбашов A.M. // ФТТ. 1981. — 23(11). — С. 3459-3461.

30. Богданова Х.Г. ЯМР и динамика монодомеиизации ашиферромагнети-ка FeBOi в постоянном магнитном поле / Богданова Х.Г., Булатов А.Р.,

31. Леонтьев В.Е., Шакирзянов М.М.//ФММ. 2001. 91(5). С. 28-35.

32. Изюмов Ю.А. Магнитная нейтронография / Изюмов Ю.А., Озеров Р.П. М.: Наука. 1966.-532 с.

33. Didosyan Y.S. "Bloch lines" in domain wall of yttrium orthoferrite / Dido-syan Y.S., Reider G.A., Hauser H. //Journ. of Appl. Phys. 1999. - 85(8). -p. 5989-5991.

34. Gilbert Y.L. A Lagrangian formulation of the gyromagnetik equation of the magnetization field / Gilbert Y.L.// Phys. Rev.- 1965.-100(4).- P. 1243-1244.

35. Малоземов А. Доменные стенки в материалах с цилиндрическими магнитными доменами /Малоземов А.,Слонзуски Дж.-М.:Мир.-1982.-382с.

36. Фарзтдинов М.М. Структура доменных границ в ортоферритах / Фар-зтдинов М.М., Шамсутдинов М.А., Халфина A.A. // ФТТ. 1979. -21(5).-С. 1522-1527.

37. Екомосов Е.Г. Динамическое искривление и спектр колебаний доменной границы с линиями в редкоземельных орюферритах во внешнем магпишом поле / Екомосов Е.Г., Шамсутдинов М.А., Фарзщи-нов М.М.// ФТТ. 1990, 32(5). - С. 1542 - 1543.

38. Звездин А.К. Нелинейная динамика спиновых вихрей в ашиферромаг-нетиках / Звездин А.К. // Краткие сообщения по физике ФИ АН. 1999, 6.-с. 28-35.

39. Фарзтдинов М.М. Спиновые волны в ферро- и антиферромагнетиках с доменной структурой / Фарзтдинов М.М. М.: Наука. - 1988. - 240 с.

40. Ходенков Г.Е. Ориентационные переходы в структуре доменных ipa-ниц (ДГ) ортоферритов / Ходенков Г.Е. // Письма в ЖТФ. 2002. -28(12).-С. 13-18.

41. Четкин М.В. Генерация, динамика и соударения уединенных изгибных волн на доменных границах ортоферрита иттрия / Четкин М.В., Курбатова Ю.Н., Ахуткина А.И., Шалаева Т.Б. // ЖЭТФ. 1999, 115(6). -С. 2160-2169.

42. Четкин М.В. Гироскопическая динамика антиферрома!нигных вихрей на доменных границах ортоферрита иттрия / Четкин М.В., Курбатова Ю.Н, Шалаева Т.Б. // Письма в ЖЭТФ. 2001. - 73(6). - С. 294-296.

43. Четкин М.В. Гироскопическая квазирелятивисткая динамика аншфер-ромагнитного вихря на доменной границе ортоферриш иттрия / 4ei-кин М.В., Курбатова Ю.Н., Шапаева Т.Б., Борщеговский О.А. // Письма в ЖЭТФ. 2004. - 79(9). - С. 527-530.

44. Иванов Л.П. Экспериментальное обнаружение нового механизма движения доменных границ в сильных мапштных полях / Иванов Л.П., Логгинов А.С., Непокойчицкий Г.А. // ЖЭТФ. 1983. - 84(3). -С. 1006- 1022.

45. Georgy Е.М. Analysis of domain wall motion in canted antiferromagnets / Georgy E.M., Hagedorn F.B. // J. Appl. Phys. 1968. - 39(1). - P. 88-90.

46. Rossol F.C. Domain-wall mobility in rare-earth orthoferrtes by direct stroboscope observation of moving domain walls / Rossol F.C. // J. Appl. Phys. -1969.-40(3).-P. 1082-1083.

47. Konishi S. Domain wall velocity in orthoferrites / Konishi S., Miyama Т., Ikeda K. // Appl. Phys. Lett. 1975. - 27(4). - P. 258-259.

48. Tsang C.H. Transit-time measurements of domain wall mobilities in YFe03 / Tsang C.H., White R.L., White R.M. // J. Appl. Phys. 1978, 49(12). -P. 6052-6062.

49. Tsang C.H. Spin-wave damping of domain walls in YFe03 / Tsang C.H., White R.L., White R.M. // J. Appl. Phys. 1978.-49(12). - P. 6063-6074.

50. Четкин М.В. Исследование движения доменных границ в ортоферритах тулия и иттрия / Четкин М.В., Ахуткина А.И., Ермилова П.Н., Кузь-менко А.П., Дидосян Ю.С.// ЖЭТФ. 1981. - 81 (12). - С. 2206 -2211.

51. Chetkin M.V. Nonlinear domain wall dynamics on yttrium and thulium orthoferrites / Chetkin M.V., Akhutkina A.I., Kuz'menko A.P., Gadetskii S.N. // J. Appl. Phys. 1982. - 53(11). - P. 7864 - 7866.

52. Четкин M.B. Метод высокоскоростной фотофафнн для исследования динамики доменных границ / Четкин М.В., Кузьменко А.П., Гадец-кий С.Н., Филатов В.Н. // ПТЭ. 1984, 3. - С. 196 - 199.

53. Четкин М.В. Взаимодействие движущейся доменной границы ортофер-рита с волнами Лэмба / Четкин М.В., Кузьменко А.П., Гадецкий С.Н., Филатов В.Н., Ахуткина А.И. // Письма в ЖЭТФ.-1983.-37.- С.223-226.

54. Четкин М.В. Динамика доменных границ в 6opaie железа / Че1кин М.В., Терещенко В.Д. //Кристаллография. 1988, 33(5). - С. 1311 - 1313.

55. Барьяхтар В.Г. Динамика доменных границ в слабых ферромагнетиках / Барьяхтар В.Г., Иванов Б.А., Четкин М.В. // УФ11. 1985. - 146(3). -С.417-458.

56. Bar'yakhtar V.G. Dynamics of Topological Magnetic Solitons. Experiment and Theory / Bar'yakhtar V.G., Chetkin M.V., lvanov B.A., Gadetskii S.N. Berlin.¡Springer-Verlag. - Springer Tracts in Modern Physics. - 1994. -129,179p.

57. Барьяхтар В.Г. Фононное торможение доменной границы в редкоземельном ортоферрите / Барьяхтар В.Г., Иванов Б.А., Сукстанский А.Л. // ЖЭТФ. 1978. - 75(12). - С. 2183-2195.

58. Звездин А.К. Движение доменной границы со скоростью, близкой к скорости звука / Звездин А.К., Попков А.Ф.// ФТТ. -1979. -21(5). -С. 1334-1343.

59. Звездин М.В. Магнитоупругие уединенные волны и сверхзвуковая динамика доменных границ / Звездин М.В., Мухин A.M. // ЖЭТФ, 1992, 102(8), с. 577-599.

60. Ким П.Д. Вынужденные колебания доменной стенки на высоких частотах / Ким П.Д., Хван Д.Ч. // ФТТ. 1982. - 24(8). - С.2300-2304.

61. Ожогин В.И. Обменное усиление Mai нитоупругости в ангиферромагне-тиках / Ожогип В.И.// Изв.АН СССР, сер.физ.-1978.-42(8).С.1059-1071.

62. Штраус В. Магнитоупругие свойства иггриевого феррит-граната / Вкн.: Физическая акустика / Штраус В. М.: Мир. - 1970. - IV(B). -С.247-316.

63. Туров Е.А. Нарушенная симметрия и магнитоакуаические эффеюы в ферро- и антиферромагнетиках / Туров Е.А., Шавров В.Г. // УФ11. -1983.- 140(3). -С.429-460.

64. Бучельников В.Д. Магнитоакустика редкоземельных ортоферрритов / Бучельников В.Д., Даньшин Н.К., Цымбал Л.Т., Шавров В.Г. // УФП. -1996.-39(6).-С. 547-572.

65. Герасимчук B.C. Дрейф доменных границ ab-типа в слабых ферромаг-пешках в поле звуковой волны / Герасимчук B.C., Шигова А.А. // ФНТ. -2002.-28(12).-С. 1235-1238.

66. Demokritov S.D. Interaction between the moving domain wall and acoustic phonons / Demokritov S.D., Kirilyuk A.I., Kreines N.M., Kudinov V.I., Smirnov V.B., Chetkin M.V. //J. Magn. & Magn. Mater. 1992. - 104(1). -P. 663-667.

67. Chetkin M.V. Resonant near-sound reorientation of the domain wall plane in yttrium orthoferiite / Chetkin M.V., Kurbatova Yu.N., Akhutkina A.l. // Phys. Letters A. 1996. - 215,211.

68. Чегкин M.B. Резонансное торможение доменной границы на винтеров-ских Mai нонах в ортоферритах / Четкин М.В., Кузьменко А.П., Каминский А.В., Филатов В.Н. // ФТТ. 1998. - 40(9). - С. 1656 - 1660.

69. Кузьменко А.П. Упругие колебания в пластинчатом образце ортофер-рита иттрия, индуцированные движущейся доменной границей / Кузьменко А.П., Жуков Е.А. // Письма в ЖТФ. 2006. - 32(1). - С. 49 - 54.

70. Ushiyama S. Effect of acoustic wave on domain wall velocity / Ushiyama S., Shiomi S., Fujii T. //Jap. Jour, of Appl. Phys.- 1979.- 18(6).- P. 1061-1069.

71. Fujii T. Analysis of domain wall motion under influence of magneto-elastic coupling in orthoferrite / Fujii Т., Shiomi S., Shinoda Т., Ushiyama S. // JAP. 1982.-53(11).-P. 8113-8115.

72. Четкин M.B. Микрозондирование динамических свойств прозрачных слабых ферромагнетиков доменной границей / Четкин М.В., Булгаков В.К., Кузьменко А.П. // Известия Высших учебных заведений. -Физика. 2001. - 6. - С. 84-89.

73. Четкин М.В. Движение доменных границ блоховского шпа / Чет-кии М.В., Гадецкий С.Н., Кузьменко А.П., Филатов В.Н. // ФТТ. 1984.- 26(9). С.2655-2660.

74. Барьяхтар И.В. Динамическое торможение доменной границы в слабом ферромагнетике / Барьяхтар И.В., Иванов Б.А. // Киев. 1983. - Препринт ИТФ-83-111Р. -28 с.

75. Winter J.M. Bloch wall excitation application to nuclear resonance in Bloch wall / Winter J.M. // Phys. Rev. 1964. - 124(2). - P.452^59.

76. Кузьменко А.П. Нелинейная сверхзвуковая динамика доменных фаниц в слабых ферромагнетиках Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук / Кузьменко А.П. -2002.-43 с.

77. Звездин А.К. Резонансное торможение доменной фаницы в периодически неоднородной среде / Звездин А.К., Попков А.Ф. // Письма в ЖТФ.- 1984.- 10(8).-С. 491^94.

78. Казаков В.Г. Параметрическое возбуждение винтеровских колебаний доменных границ / Казаков В.Г., Крюков И.И., Махро В.В. // ЖТФ. -1986.-56(1).-С. 189-191.

79. Bohr J. The influence of domain wall dynamics on magnetization processes and interval friction / Bohr J., Makhro V.V., Tishin A.M. // Phys. Lett. A. -1995.-202.-P. 230-232.

80. Четкин М.В.Нелинейная динамика доменных границ в ортоферритх / Четкин М.В., Кузьменко А.П., Гадецкий С.Н., Ахуткина А.И. // ЖЭТФ.- 1984.-82.-С. 1411-1417.

81. Chetkin M.V. Supersonic domain wall dynamics in the orthoferites

82. J.American Ceramics / Chetkin M.V., Akhutkina A.I., Kuz'menko A.P., Gadetsky S.N. / 1CF4. -1985. P.8790 - 8792

83. Четкин M.B. Сверхзвуковая несгационарносгь динамики доменных границ ортоферрита иггрия / Четкин М.В., Гадецкий С.Н., Филатов В.Н., Курбатова Ю.Н., Гомонов C.B., Квиливидзе В.А., Кадомцева М.Б. // ЖЭТФ. 1985. - 89(4). - С. 1445 - 1451.

84. Чегкин М.В Диссипативные структуры при сверхзвуковом движении доменных границ в ортоферритах / Четкин М.В., Звездин А.К., Гадецкий С.Н., Гомонов C.B., Смирнов В.Б., Курбатова Ю.Н. // ЖЭТФ. -1988.-94(1).-С. 269-279.

85. Четкин М.В. Генерация, динамика и соударения уединенных изгибных волн на доменных границах ортоферрита иттрия / Четкин М.В., Курбатова Ю.Н., Ахуткина А.И., Шалаева Т.Б. // ЖЭТФ. 1999. - 115(6) . -С. 2160-2169.

86. Didosyan Y.S. Light diffraction by a single domain wall / Didosyan Y.S., Hauser H, Nicolics J., Yavorsky LR. // JMMM. 1999. - 203. - P. 247-249.

87. Кузьменко А.П. Дифракция света на динамических упругих деформациях доменной границы в ортоферритах в момент преодоления звукового барьера / Кузьменко А.П., Каминский A.B., Жуков H.A., Фила-юв В.Н. // ФТТ. 2001. - 43(4). - С. 666-672.

88. Гомонов C.B.Вероятностное описание нелинейной динамики доменных границ / Гомонов C.B., Звездин А.К., Четкин М.В. // ЖЭТФ.- 1988, 94(11) .-С. 133- 139.

89. Гомонов C.B. Нелинейная динамика доменных границ в сильно анизотропных магнетиках. Автореферат диссертации на соискание степени канд. физ.-мат. наук. / Гомонов C.B. - М. 1985. С. 25.

90. Четкин М.В. Самоорганизация при сверхзвуковом движении доменных границ в ортоферритах / Четкин М.В., Гомонов С.Н. // Тезисы докладов X Всесоюзной школы-семинара «Новые магнитные материалы длямикроэлектроники». Рига. - 1988. - С. 197 - 198.

91. ЧежинМ.В. Релаксация неодномержклей на движущейся доменной границе ортоферрита иттрия / Че1кин М.В., Лыков В.В., Гомонов С.В., Курбагова Ю.Н. // ФТТ. 1989. - 31(2). - С. 212 - 214.

92. Kuzvmenko А.Р. Multidimensional self-organisation structures in supersonic dynamics of domain wall in orthoferrites / Kuz'menko A.P., Dobromys-lov M.B. JMMM. - 2003. - 263. - P. 88-92.

93. Кринчик С.Г. Поверхностная структура и релаксация доменных ¡раниц в иттриевом ортоферрите и висмутсодержащем фанате / Кринчик С.Г., Нурмахамедова Г.М., Золоторев В.П.// ЖЭТФ.- 1984.-87.- С.2014-2021.

94. Четкин М.В. Магнитооптические свойства ортоферритов в инфракрасной области / Четкин М.В., Щербаков Ю.И. // ФТТ. 1969,11(11). - С. 1620-1623.

95. Четкин М.В. Сверхзвуковая динамика доменных границ в ортоферрше иттрия / Четкин М.В., Гадецкий С.Н., Ахуткина А.И. // Письма в ЖЭТФ. 1982.-т. 35; 9.-С. 373-375.

96. Didosyan Y.S. Subsonic domain wall dynamics in yttrium orthoferrite / Di-dosyan Y.S., Hauser H., Barash V.Y., Fulmek P.L. // J.Magn.& Magn. Mater. 1998. - 177-181. - P. 203 - 204.

97. Rossol F.C. Domain-wall mobility in yttrium orthoferrite / Rossol F.C. // Phys Rev.Lett. 1970, 24(18). - P.1021-1023.

98. Балбашов A.M. Магнитные материалы для микроэлектроники / Балба-шов A.M., Червоненкис А.Я. М.: Энергия. - 1979. - 216 с.

99. Яковлев Ю.М. Монокристаллы ферритов в радиоэлектронике / Яковлев Ю.М., Генделев С.Ш. М.: Сов. радио. - 1975. - 360 с.

100. Балбашов A.M. Влияние давления кислорода при синтезе на свойспш монокристаллов ортоферритов / Балбашов A.M., Червоненкис А.Я., Антонов А.В., Бахтеузов В.Е. // Изв. Ан СССР. Сер. физическая. 1971. -35(6).-С. 1243-1247.

101. Васьков М.И. Пиннинг доменной границы в ортоферритах на дозвуковых скоростях / М.И. Васьков, А.П. Кузьменко, Е.А. Жуков,

102. A.B. Каминский, Ц. Ли, Р.Л. Сухов, М.В. Петерсон // IX конференция студентов, аспирантов и молодых ученых по физике полупроводниковых, диэлектрических и магнитных ма1ериалов. Труды конференции. -Владивосток. 2005. - С. 282-283.

103. Мищенко A.C. Гистерезис намагниченности магнитных нанокласчеров Vis в переменном магнитном поле / A.C. Мищенко, А.К. Звездин,

104. B. Barbara // ФТТ. 2003. - Т.45Д2. - С. 278-283.

105. Augustyniak В. Investigation of magnetic and magnetomechanical hysteresis properties of Fe-Si alloys with classical and mechanical Barkhausen effects and magnetoacoustic emission / B. Augustyniak, L. Piotrowski,

106. M. Radczuk, and M. Chmielewski // Journal of Applied Physics. V.93, N.l 0.-2003.-P. 7465-7467.

107. Tejada J. Magnetic relaxation phenomena in the erbium orthoferrite ErFeC^. / J. Tejada, X.X. Zhang, F.J. Berry, G. Dates // J. Mag.& Mag. Mat. 1995, 140-144.-P. 2165-2166.

108. Добровицкий A.K. Гигантское магнетосопро!Ивление, спин-переориентационные переходы макроскопические квантовые явления в магнитных наноструктурах / А.К. Добровицкий, А.К. Звездин, А.Ф. Попков // УФН. 1996. - 166(4). - С. 439-447.

109. Добровицкий В.В. Квантовое туннелирование доменной границы а слабом ферромагнетике / Добровицкий В.В., Звездин А.К. ЖЭТФ. - 1996. -109(4).-С. 1420-1432.

110. Махро В.В. Макроскопическое резонансное квантовое туннелирование доменных границ/Махро В.В.//ФТТ. 1998.-40(10).-С. 1855-1860.

111. Кузьменко А.П. Возбуждение магнитоупругих волн сверхзвуковой доменной границей в слабоферромагиитных материалах / А.П. Кузьменко,

112. P.Jl. Сухов, Ц. Ли, Е.А. Мазур, А.Н. Марков // Четвертая региональная научная конференция «Физика: Фундаментальные и прикладные исследования, образование». Тезис докладов Владивосток, 2003.- С. 5859.

113. Кузьменко А.П. Резонансное возбуждение магнитоупругих колебаний в ортоферритах одиночной доменной границей / А.Г1. Кузьменко, Е.А.Жуков, Ц.Ли // Вестник Тихоокеанского государственного университета. Научный журнал. 2005. -№1. - С. 9-24.

114. Барьяхтар В.Г. Нелинейное движение доменной границы слабою ферромагнетика в колебательном режиме / Барьяхтар В.Г., Иванов Б.А., Ким П.Д., Сукстанский А.Л., Хван Д.Ч. // Письма в ЖЭТФ. 1983. -37(1).-С. 35-38.

115. Кузьменко А.П. Резонансное возбуждение магнитоупругих колебаний в ортоферритах одиночной доменной границей / А.П. Кузьменко, Е.А. Жуков, Ц. Ли // Вестник ТОГУ. 2005. - в. 1. - С. 9 - 24.

116. Викторов И.А. Физические основы применения ультразвуковых волн Рэлея и Лэмба / Викторов И.А. // М.: Наука. 1966. - 168 с.

117. Кузьменко А.П. Упругие колебания в пластинчатом образце ортофер-рита иттрия, индуцированные движущейся доменной границей /

118. А.П. Кузьменко, Е.А. Жуков // Письма в ЖТФ. 2006. - т.32. - в. 1. -С. 49-54.

119. Боидареико A.H. Исследование амплитудно-временных характерисшк поверхностных акустических волн при лазерном возбуждении / Бонда-ренко А.Н., Базылев П.В., Луговой В.А. // Автометрия. 2002. №2. -С. 101-107.

120. Dzhezherya Yu.I. Energy dissipation of a 180° domain wall in a defect field. Influence of film thickness / Dzhezherya Yu.I., Sorokin M.V. // Low temperature Physics. 2004. - 30(12). - P. 941-947.

121. Филимонов Ю.А. Магнитоупругие волны в касательно намагниченной ферромагнитной платине // Филимонов Ю.А., Хивинцев Ю.В. // ЖТФ. -2002.-72(1).-С. 40-50.

122. Dorofeev Dm.L. Nonlinear magnetoelastic waves in rare-orthoferrites / Dorofeev Dm.L., Pakhomov G.V., Zon B.A. // Phys. Rev. 2005. - E7I, 026607.

123. Hansteen F. Nonthermal ultrafast optical control of the magnetization in garnet films / Hansteen F., Kimel A., Kirilyuk A., Rasing T. // Phys. Rev. В 73,014421(2006).

124. Булаевский JI.M. О структуре доменной стенки в слабых ферромагнетиках / Булаевский Л.М., Гинзбург В.А. // Письма в ЖЭТФ. 1970. -11(8).-С. 404-406.

125. Chetkin M.V. Resonant near-sound reorientation of the domain wall plane in yttrium orthoferiite / Chetkin M.V., Kurbatova Yu. N., Akhutkina A.I. // Phys. Letters A. 1996, 215. - P. 211-212.

126. Еременко B.B. Магнитооптика и спектроскопия антиферромагнетиков / Еременко В.В., Харченко Н.Ф., Литвиненко Ю.Г., Науменко В.М. Киев: Наукова думка. -1989. -238 с.

127. Кузьменко А.ГТ. Упруго-индуцированный механизм перемагничивания в слабых ферромагнетиках / А.П. Кузьменко, Р.Л. Сухов, Ц. Ли.,

128. B.Д. Терещенко // Новые магнитные материалы микроэлектроники: Сборник трудов XVIII международной школы-семинара. Москва: Издательство МГУ. - 2002. - С. 99-101.

129. Кузьменко А.П. Самоорганизующиеся диссипативные струк1уры на сверхзвуковой доменной границы в слабых феррома! нетиках /

130. Захарченя Б.П. Интегрируя магнетизм в полупроводниковую электронику / Захарченя Б.П., Коренев В.Л. // УФН. 2005. - Т. 175(6). - С.628-635.

131. DaughtonJ. Magnetoresistive Memory Technology / Daughton J. // Thin Solid Films. 1992,216 - Pp. 162-168.