Влияние магнитной анизотропии на параметры ферромагнитного резонанса в пленках феррит-гранатов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

2 Ч МДР 1ЯП7

На правах рукописи

Г'адайкин Виталий Васильевич

ВЛИЯНИЕ МАГИИ ГНОИ АНИЗОТРОПИИ НА ПАРАМЕТРЫ ФЕРРОМАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА В ПЛЕНКАХ ФЕРРИТ-ГРАНАТОВ

01.04.07 - физика твердого тела

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Нижний Новгород - 1997

Работ;) выполнена на кафелре обшей физики Мордовского государственного университета им. Н.П. Огарева

1 Ыу'шыи руководитель: кандидат физико-математических наук. доцент Зюзин А. М.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук .

с.н.с. Вугальтер Г. Д.

кандидат физико-математических наук, с.н.с Ноздрин Ю.Н.

Ведущая организация: Московский государавенный инсги 1 \1 радиотехники, электроники и автоматики

Защита состоится " \ 997 ГОда в У¿''часов на

заседании диссертационного совета Д 063. 77. 03 Нижегородского государственного университета по адресу: 603600, г. Н.Новгород, пр.Гагарина, д.23. корп.З.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Нижегородского государственного университета.

Автореферат разослан " ^ 1997 г

Ученый секретарь диссертационного /

вета доктор физ.-мат. наук, профессор V-1 . у\ Е. В. Чупрунов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИС ТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Исследование ферромагнитного резонанса (ФМР) предегавляет несомненный на>чный интерес, что в большом степени связано с общими проблемами изучения движения намагниченности в магнитных средах.

Будучи ярким физическим эффектом, подтверждающим и раскрывающим многие фундаментальные понятия и представления современной физики, ферромагнитный резонанс как метод является мощным среда вом экспериментального изучения вещества. С помощью метода ФМР можно исследовать такие свойства, как мапштная анизотропия, намагниченность, механизмы релаксации, обменные и магпитоупрутие взаимодействия, температурные свойства и многие другие. Явление ФМР имеет и важный практический аспект. Именно на эффекте резонансного взаимодействия электромагнитного поля с веществом основано функционирование различных СВЧ-устройств, в том числе приборов на магнитостатических, обменных спиновых и магнитоупругих волнах: управляющих линий задержки, ограничителей мощности, фазовращателей и др. О важности и актуальности исследований ферромагнитного резонанса свидетельствует большое число публикаций в отечественной и зарубежной литературе. Дальнейшее изучение ФМР, в частности причин и механизмов, определяющих его основные параметры, позволит достичь более глубокого понимания этого явления, а также существенно расширить возможности соответствующего метода исследований.

Часть работ, посвященных изучению ФМР, выполнена на тонких магнитных пленках феррит-гранатов (ФГ). Монокристаллические пленки феррит-гранатов привлекли большой интерес исследователей, что связано с рядом их интересных, зачастую уникальных свойств, одним из которых является существование в этих материалах цилиндрических магнитных доменов, использующихся в качестве носителей информации в запоминающих устройствах. Другим таким'свойством является малая ширина линии ФМР пленок иттрий - железного граната, что особенно важно для СВЧ-устройств.

Несмотря на' большое число работ, посвященных изучению ферромагнитного резонанса01 пленках ФГ, ряд вопросов, касающихся как самого явления ФМР, так и свойств названных пленок, остаются невыясненными.

Полому избранная тема исследований представляется актуальном как в научно^м. так и в практическом тане.

Целью работы являлось исследование влияния магнитной анизотропии на резонансное поле, интенсивное! ь н ширину линии поглощении ферромагнитного резонанса в пленках феррит-гранатов. Для этого необходимо было решить следующие задачи:

1. Теоретически и экспериментально изучить влияние магнитной анизотропии на интенсивность и ширину линии поглощения ФМР в пленках с'од-ноосной. кубической и орторомбпческой магнитной анпзофопией.

2. Исследовать влияние кубической анизотропии па угловые зависимости резонансного поля в пленках ФГ с ориентацией (111).

3. Исследовать влияние магнитоупругих взаимодействий на резонансное ' поле при различных ориентациях ос» напряжении относительно кристаллографических направлений в плоскости пленки ФГ.

4. Рассмотреть одновременное влияние дисперсии полей одноосной и ромбической компонент анизотропии на ширину линии ФМР.

Кроме того, одна из задач работы состояла в исследовании влияния температуры на .характеристики пленок феррит-гранатов с магнитной точкой компенсации, а также пленок, не обладающих зарядовой компенсацией.

Научная новизна работы.

1. Показано, что при отсутствии разориентации между векторами намагниченности М и постоянного магнитного поля Я , произведение ширины линии на полусумму интенсивностей линии поглощения, измеренных при двух ортогональных направлениях СВЧ-поля является величиной инвариантной относительно выбора-этих направлений и пропорциональной магнитному моменту образца.

2. Установлено, что в пленках с ориентацией (111) максимальная вариация резонансного поля на азимутальной зависимости наблюдается при значениях полярного угла между Н и нормалью к пленке, соответствующих углу между А? и нормалью, равному 60°. Показано, что зависимость максимальной вариации от поля кубической анизотропии является линейной, в широком диапазоне его значений, а также значений эффективного поля одноосной анизотропии.

3. Показано, чю величина смешения резонансного поля не зависит от ориентации оси напряжений в пленке с плоскостью (III).

4. Впервые проведен учет влияния дисперсии полей одноосной и ромбической компонент аннзофошш на ширину линии ФМР в пленках ФГ.

5. Исследовано поведение поля анизотропии Н^', интенсивности и ширины линии 2ДН вблизи точки компенсации вс в поликристаллически.х пленках феррит-гранатов. Обнаружено резкое возрастание 2АН и Н при приближении к 0С как со стороны низких, так и высоких температур. • -

Практическая ценность работы заключается в том. что:

1. Разработан новый способ определения намагниченности насыщения по интенсивности и ширине линии поглощения в пленках с любым типом анизотропии: одноосной, кубической, орторомбической.

2. Показано, чго не прибегая к рентгеновскому методу, по форме угловой зависимости резонансного поля можно определить знак константы кубической анизотропии и основные кристаллографические оси в пленках с плоскостью (111). - .......

3. Обоснован новый способ определения поля кубической анизотропии.

-1. Предложена форма образна, позволяющая создавать однородные напряжения в пленке методом изгиба и показано, что при измерении методом ФМР констант магнитострикции в пленках с плоскостью (111) можно исключить предварительное определение кристаллографических осей. 5. Получены соотношения, позволяющие определять магнитоупругие константы и константы магнитострикции Ли)0 и Л]П по величинам смещения резонансного поля. .

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на'Всероссийских (Всесоюзных) школах - семинарах "Новые магнитные материалы микроэлектроники": XII - ой, Новгород (1990 г.); ХП1 - он, Астрахань (1992 г.); XIV - ой, Москва (1994 г.) и XV - ой, Москва (1996 г.). .

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 12 работах, список которых приведен в конце автореферата.

Автор защищает:

1. Результаты анализа и экспериментального исследования влияния магнитной анизотропии на интенсивность и ширину линии поглощения.

Разработанный на основе полученных результатов, новый меюд онрс деления намагниченности в пленках с произвольным типом анизотро пни.

2. Установленные закономерности, присущие угловым зависимостям резо нанспого поля в пленках с ориентацией (111). Разработанные способь определения по угловым зависимостям Нр знака и величины поля ку

бической анизотропии, а также определения кристаллографических на правлений в пленках.

3. Результаты исследований по влиянию упругих напряжении на величии; смешения резонансного поля в пленках ФГ с ориентацией (111). а такао способ создания однородных напряжений в пленке методом из1 иба.

4. Модель, результаты расчета и экспериментального исследования влия ния дисперсии полей одноосной и ромбической компонент ашиотропш на шнрину линии ФМ Р в пленках.

ОбЬсм и структура диссертации. Диссертация состоит из введения четырех глав, заключения и списка используемой литературы. Работа из ложена на 160 страницах, включая 36 рисунков» 3 таблицы. Список лите ратуры содержит 107 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулирована цел! работы, приведена структура и содержание диссертации но главам, не речислены основные результаты выносимые на защиту.

Первая глава представляет собой обзор литературы, посвященной ис следованиям явления ФМР. В параграфах 1.1, J.2 кратко изложены основ ные методологические подходы, использующиеся при анализе движенн; намагниченности в изотропных и анизотропных ферромагнетиках. В §1.; приведен обзор результатов исследований тонких магнитных пленок мето дом ФМР. В §1.4 рассмотрены основные физические свойства пленок ФГ. f конце главы даются краткие выводы и отмечаются вопросы,, требующи! дальнейшего изучения.

Вторая глава посвящена методике эксперимента. В ней описывают« методы, которые использовались дня измерения основных магншных па раметров пленок феррит-гранатов, установка для наблюдения ФМР, до полнительные приставки для проведения угловых и температурных измере ний.

Третья глава посвящена теоретическому и экспериментальному исследованию влияния магнитной анизотропии на параметры ФМР. В первом параграфе исследуется интенсивность I линии ФМР. Известно, что I пропорциональна мощности ВЧ-иоля Р . поглощаемой при резонансе. Последнюю, в случае линейно поляризованного ВЧ-поля /г(), перпендикулярного //, и отсутствия разориентации между векторами М и //. можно,, путем выбора соответствующей системы координат, выразить через анти-'jp.mii говую чаоь лишь одной из поперечных дпа1 опальных компонент тензора ВЧ-восприимчивости у" и амплитуду ВЧ - поля Л0, орпентированно-Го вдоль / ой оси. Если принять, чю ось Г локальной системы координат направлена вдоль вектора М, а ось Л' вдоль Л„, то:

со • .

I ~ Р = ^д-ДЬ (I)

- • - 2

где® - круговая частота ВЧ - поля, а выражается формулой:

... ..... .и ' . ....

у М Н10 + х*М 2" =; , - <2)

Здесь у - гиромагнитное соотношение, (X - параметр затухания Гильберта,

Я

- сумма значений внешнего постоянного поля и проекции эффективно/о

го поля анизотропии (учитывающего и анизотропию формы) на направление М, Л^-компоненты тензора эффективных размагничивающих факторов. Если произвести поворот Л0 а, следовательно, и локальной системы

координат на л/2 вокруг оси г параллельной Н, то значения

и

Л\ уу

поменяются местами, т.е. (¿V = , (А'^')о = • Как

легко убедиться, полусумма значений ('/" и (у". ) /, равна

- " '"ЛЛ 0 Л'.У кII

у М/2а(0 и, следовательно является величиной, инвариантной относительно выбора двух различающихся на тг/2 направлений /?„ в плоскости перпендикулярной Н . Угловая зависимость Н > перпендику-

лярного плоскости пленки с орторомбической анизотропией, будет иметь

следующий вид:

\ 7 М ¡1 + ¡11 л1> + ИI г cos2 Ф,.

Шг, = f --—-i—--~ = А+Вcos-«,,. (3)

2аео H+HL + H, r . 2

где /7^ = — 4;гЛ/ - эффективное поле одноосной компоненты анизо-

2АГ

гропии, //дг =----- поле ромбической компоненты анизотропии, <ph -

М

азимутальный угол между /ге и осью ромбической компоненты анизотропии в плоскости пленки. На рис.1 показаны теоретические и экспериментальные зависимости I(<ph ) для двух образцов с различными Н^ и Нкг Ярко выраженная зависимость I от угла между /ig и выделенным направлением в пленке при неизменной ориентации Й связана с эллиптичностью прецессии М . В свою очередь, соотношение полуосей эллипса прецессии зависит от величины поля анизотропии. Как следует из формулы (3), полусумма значений J^jiZxx)?,, + (z"x)(p +ггт| Равна уМ/2асо. Умножив

полусумму J^[(Z."x)<p,, на ширину линии поглощения

2АН - 2асо,у , получим:

2 \(Ххх)а + Ш„г]2ЬН = М. ' (4)

Необходимо заметить, что данное выражение справедливо и в случае анизотропного а. Учитывая то обстоятельство, что в отсутствии

разориентации между Н и А/, интенсивность линии поглощения пропорциональна , соотношение (4) можег быть использовано для определения намагничепностн' насыщения в однородных магнитных пленках с любым типом анизотропии: одноосной, кубической, орторомбической. Для калибровки интенсивности используется эталонный образец с известными объемом и намагниченностью. Если сигналы ФМР исследуемого и эталонного образцов записывать в идентичных экспериментальных условиях, то:

- - . р,.1рад. .

Рис. I. Зависимость шпсмсивиосги лшшн ФМР от угла (р^ между Л, и осью <100> в плоскосш

пленки (110); линии - расчсг; точки и треугольники - эксперимент для образцов № 1 и № 3 соответственно.

- ,, К (/, + /2)2АН Ч(/ш+/02)2ЛЯ0'

м = м,

(5)

где V - объем пленки, /, - интенсивность линии при одной ориентации ВЧ-поля относительно пленки, 1-у - при другой, отличающейся от первой на л"/2, индексом "О" обозначены соответствующие параметры эталон-

Таблица 1. Параметры исследованных пленок

№ образца Толщнн а пленки (мкм) г-, ю-: э-| (Г, 2 АН. Э э 4лМ' Тс ФМР ,4;гМ* Гс

1 1.7 1.69 1150 -2140 3200 448 440

2 2.32 1.63 1250 -2137 3613 412 400

- 3 3.24 1.06 430 2995 2947 446 440

4 3,38 1,08 800 2112 4137 380 420

5 2.23 1.15 382 1454 ' 3007 428 454

ного образца. Экспериментальная проверка полученных результатов проводилась на однородных монокристаллических пленках феррит-гранатов

составов: ( В i YDy Си) у (FeSi)5 0,2 -(образцы I. 2) и (BiGclbuCa)}(FeAlSi)5Ol2 - (3-5), которые были выращены, соотнетавен-

но, на подложках гадолиннй-галлиевого н неодим-галлиевого (ринитов, вырезанных в плоскости (110). Пленки обладали орторомбической анизо-' тропией. Как следует из данных приведенных в таблице 1, имеет место хо-. рошее соответствие между значениями 4жМ3, рассчитанными по / и 2A1I и измеренными другими методами. Также необходимо отменит,. что по угловой зависимости интенсивности можно определ1ггь расположение легкой и трудной осей в плоскости пленки с орторомбическон анизотропией.

В §3.2 детально изучено влияние кубической анизотропии на угловые зависимости резонансного поля Нр в пленках с плоскостью {111}. Показано. что азимутальная зависимость резонансного поля, снятая при 20° < 0ц < 75й (вн -полярный угол между нормалью к плоскости пленки и вектором Н ) становится более чувствительной к действию кубической анизотропии. В такой геометрии регистрации /?и А? описывают коническую поверхность. Влияние кубической анизотропии на Нр возрастает вследствие того, что М в этом случае попеременно, через каждые 60", проходит вблизи кристаллографических осей (l00) и (ill), являющихся соответственно трудными и легкими или наоборот в зависимости от знака Нк]. Данные оси лежат в трех плоскостях (110), перпендикулярных плоскости пленки, и составляют с нормалью к пленке [111] углы соответственно 54,7 0

и 70,6°. Для определения величины изменения резонансного поля на азимутальных. зависимостях при различных значениях полярного угла был выполнен расчет, который проводился методом эффективных, размагничивающих факторов с учетом условия равновесной ориентации намагниченности. Поскольку азимутальная зависимость регистрируется при 0И -comí, рассчитывалась зависимость вариации А// "

(&Нр = Нр"Х ~ //™"}от 0f¡, для различных //¿ф и //А, . Из полученных

эезультатов (рнс.2), следует, что кривые A IIп{0„) 1меют экстремум при vmax

Он.

:оответствующих шачениям (0КИ + вмг)/2,

Злизкнм к 60°. Причем, )то имеет место в довольно широком, интервале

(начениП

ЯАэф =(-1740-21003) и Hkx = ±(20 -г- 320Э).

Приведенные выше и 0М2 " равновесные, значения. полярных углов, хютветствующих при дан-шм вп, ориентацням М в квадрантах, содержащих оси 100 и 111', кода М и II лежат в плоскости (110). На рис.2 также приведены расчетные 1 экспериментальные зависимости вариации резонансного поля Д Нр[вн)

хля пленки с Hj^ = -1740 Э и Нк1 = -82 Э . Как следует из ри-

:унка. имеет место хорошее совпадение расчетных и экспериментальных ре-|ультатов. Видно также, что неточность установки 6ц не будет приводить с заметной погрешности в величине АНр(0поскольку АНр{в¡¡) сла-

5о изменяется при углах Ои, соответствующих вм равному 60°. Далее по-сазано, что по азимутальной зависимости Нр (<р¡,) можно определить Нк| . Отмегим. что азимутальная зависимость Нр[(ри) при промежуточных значениях О л < 0И < 75° j позволяет довольно точно опреде-шть и расположение кристаллографических плоскостей {110}'. перпендику-

j >00

Рис.2. Зависимосп. {#„) — + - 11 вариации

ДИ г от 0П для Н? = -1740 Э - штрихи; 7Ш1 Э -пунк1ир и >100 Э - сплошные липни. Нижние кривые АН соответствуют Н k¡ = -82 Э , верхние

//,, = -160 Э.. Крестики - эксперимент для пленки

лярных плоскости пленки, а также, при известном знаке К], расположенн осей 10у и (l 12). Более того, как показал проведенный аиалн.;. поляр ные зависимости Нр(&н) позволяют определить и знак константы ку бической анизотропии. Расчет проводился для фиксированных знамени! Нх и //ц. Как следует из результатов, кривые Нр(вц), полученные дл:

различных значений , имеют общую точку пересечения npni?if « 60° 1 квадранте, содержащем кристаллографическую ось III . В смежном ж . квадранте, содержащем ось (ЮО), подобная точка отсутствует. В записнмо сти от знака Нк( , кривые Нр(ви), располагаются в этом квадрант (0° < 0И <90°j выше (для //tl< 0 Э) или ниже (для //л > О Э) кривог рассчитанной для одноосного случая Нк |= 0 Э. Кроме тогЬ, характерны! отличием, в зависимости от знака' Hti , обладает расположение эгих кри вых й в квадранте, содержащем ось (111).

В работе был проведен расчет зависимости максимальной вариаци

резонансного поля Д//™ах от Hkx при различных относительны

t

значениях эффективного поля анизотропии Н^ /{со/у). Как показали р£

зультаты, зависимости АН™лх от Нк\ близки к линейным, а угол наклон

зависимостей возрастает с увеличением модуля Hj^. Полученные результг ты можно использовать в качестве простого графического метода опред< ления Нк\ . Для этого необходимо измерить Н±, //ц и определит

Hj^/(a>/y).Äля данных Н^, со ¡у и 0К< =60" с помощью условия равнс весной ориентации намагниченности, приняв вначале Нк1 = 0 , определит

О]Затем, сняв Нр(<ри), найти По АНр

Н^/(со у) определяется Икх . Точность определения Нкх с пометы данного графического метода не хуже ± 7 %.

В следующем параграфе исследовано влияние анизотропии, обусловленной магнитоупругими взаимодействиями, на величину резонансного толя: Для создания упругих напряжений б работе использовался удобный люсоб деформации - деформация изгиба подложки. Деформация пропзво-шлась с помощью трех диэлектрических опор, средняя из которых была тодвижной. Однородность упругих напряжений обеспечивалась ромбической формой образца, предложенной и обоснованной в настоящей работе. В этом случае для компонент тензора упругих напряжений имеем:

:>/'(/-л) ............. .

ö-.v.v =——1—;сггг -<Ух: = сг, , =сг-г =0, (6)

пи. ' - ". .

где Р - внешняя сила, 21 - расстояние между крайними опорами, Л"- расстояние от средней опоры, b и Л- соответственно ширина и толщина образца. Как следует из (6) для образцов прямоугольной формы деформации эудут неоднородными по плоскости, что приводит к неоднородному распределению магнитоупругой компоненты поля анизотропии по плоскости эбразца и, как следствие, уширению линии. Для образцов же ромбической формы ширина Ь будег являться переменной величиной b=2fj (/ — .г), где JU - коэффициент, равный тангенсу угла между стороной ромба и его большей диагональю, вдоль которой располагаются диэлектрические опоры. Продольная (соответствующая направлению вдоль большей диагонали

ромба) компонента тензора напряжений будет равна а = ЪР/lfjh2 . Таким образом, в этом случае напряжения будут однородными по плоскости гшенки. Далее, в работе получены соотношения, позволяющие по величинам смещений резонансного поля, когда последнее параллельно Jn перпендикулярно[SH-,Joch напряжений, рассчитать магнитоупругие константы и.константы магнитострикции /1100 н.Дщ. Для решения задачи был определен полный тензор эффективных размагничивающих факторов, учитывающий кроме анизотропии, обусловленной магнитоупругой энергией, также анизотропию формы, одноосную и кубическую анизотропию. Результаты анализа показали, что £>//, и 5Н-, не зависят от ориентации оси напряжений в плоскости пленки (Iii). Для экспериментальной проверки

этого вывода были проведены измерения зависимостей ÖH^P) и ¿>Н2{У) на образцах ромбической формы, у которых большие диагонали ромба составляли с кристаллографической осью <П2> углы соответственно: 0°.

30°, 60°. Как следует из полученных данных, .возможное различие величины смещения резонансного поля при разных ориентациях оси напряжений не превышает погрешности измерений, составляющей ±6%.

В §3.4 приведены результаты 'исследовании угловой зависимоегн ширины линии ФМР, обнаруженной в пленках с орторомбической анизотропией. Пленки, были выращены в режиме линейного снижения температуры роста на подложках из неодим-галлиевого граната с ориентацией (НО), имели состав (YBiTmGd)}(FeGa)50р и обладали орторомбической анизотропией. Как следует из рис.3, где показаны угловые зависимости 2АН(срн} и Нр(<Ра), ширина линии сильно изменяется в интервале углов

от 0° до 180°, Причем максимумы 2АН наблюдаются при ориентациях Н вдоль "трудного" и "легкого" направлений, а минимумы - при промежуточных. Такое поведение 2ДН нельзя объяснить механизмом уширсния, обусловленным изменением равновесной ориентации намагниченности, поскольку этот вклад в 2АН в максимальной степени проявляется при промежуточных, между "трудным" и "легким", направлениях Н. Не объясняется полученная зависимость и возможной анизотропией параметра затухания.

Как показали результаты экспериментов по послойному сгравлива-нию, при уменьшении толщины пленки происходит уменьшение амплитуды • изменения ширины линии на угловой зависимости 2AH(ß)f[). Также уменьшается интервал изменения резонансного поля. Для объяснения наблюдаемых угловых зависимостей 2АН было сделано предположение о. наличии неоднородности одновременно как Нки, так и Нкг по толщине пленки. Дисперсия Нки и Нкг должна приводить к появлению дополнительного вклада в ширину линии. Результирующая ширина линии рассчитывалась в предположении аддитивности собственной ширины линии 2АНе и вклада, обусловленного дисперсией полей анизотропии

2ДПоследний определялся как разность максимального и минимального полей на семействе резонансных кривых при данном значении угла <Рц. Анализ проводился на основе модели линейного изменения И ки и Нкг по толщине плепки. Расчет резонансных кривых производился с помощью метода эффективных размагничивающих факторов. Резонансное соотношение для плоскости (ПО) пленки имело вид:

- = [//pCOs(рн-<рм)-Нки + 4лМ -Икг sinЪрм]х \У J (7)

х [Нрcos(tpH ~(pM)+Hkr cos2фм]. По мере уменьшения толщины пленки путем послойного стравливания происходит уменьшение величины дисперсии полей анизотропии Нки и Нкг. По этой причине должен уменьшаться и вклад в 2ДИ, обусловленный данным фактором. Проведенные эксперименты и результаты расчетов подтверждают этот вывод. При уменьшении толщины h до 1J5 мкм и 1 мкм, амплитуда изменения 2АН на угловой зависимости существенно уменьшается. Отметим, что имеет место достаточно хорошее соответствие теоретических и экспериментальных зависимостей как 2Д//;,(#?Н), так и

"рЫ-

Четвертая глава посвящена исследованию пленок феррит - гранатов методом ФМР. В параграфе 4.1 проведено исследование поведения эффективного поля одноосной анизотропии Нк^ = Нк —4лМs, ширины 2АН и интенсивности линии ФМР,'а также намагниченности Л/ поликристаллических пленок феррит-гранатов (ППФГ) в интервале температур

— 80 250°С, включающем температуру компенсации 0С .

Для измерений использовались пленки состава ((Л"е.)/ 1с).. ко

торыебыли получены методом химического осаждения на подложки из га долнннй • галлиевого граната и стекла с последующей крнсталлпзацис! при отжиге. Как следует из полученных результатов, в ПГ1ФГ с малым рас согласованием (ату —ар), где ар и а^ - ТКР подложки и пленки соответ ственно, отсутствует полная компенсация средней намагниченности. Он объясняется разбросом локальных значений вс из-за неоднородности со става различных моиокристаллическп.х зерен ППФГ. Кроме.того, наблю далось резкое возрастание эффективного ноля анизотропии и ширины ли нпи прп-прнблнженпи к 0( как со стороны низких, так и высоких темпера

тур. Такое поведение 2АН и //¿^объясняется уменьшением Д/ припри ближении к 0С и аддитивностью вкладов в магнитоупругую энергию и диссипацию от железных (тетраэдрической и октаэдрической) и редкоземельной (додекаэдрической) подрешеток. В следующем параграфе проведенс исследование влияния высокотемпературного отжига на эффективное пол«

одноосной анизотропии Ни ширину линии 2ДН . Эксперимеитальпс показано, что в пленках с зарядовой раскомпенсацией наблюдается резкое изменение (возрастание и убывание) Н^ и 2Д// в температурном интервале 800-900" С, которое отсуилвуег в исходном образце с зарядовой компенсацией. Причем, наблюдается корреляция в поведении зависимостей

ЯАэф и 2А// .

В заключении приведены основные результаты, полученные в диссертационной работе.

Основные результаты и выводы Проведенные исследования ферромагнитного резонанса в пленках феррит-гранатов позволяют сделать следующие выводы:

1.а) установлено, что произведение ширины линии на полусумму ин-тенсивностей линии ФМР, измеренных при двух ортогональных направлениях СВЧ-поля. в плоскости, перпендикулярной Й, является величиной, пропорциональной магнитному моменту образца, н не зависит от выбора указанных направлений: -

б) paspaooiaii новый способ определения намагниченное! и насыщения по интенсивности и ширине линии поглощения в пленках с любым типом анизотропии : одноосной, кубической,- орторомбической.

2. Исследование влияния кубической анпзофоннн па укювые завн-:имости резонансного поля в (111)-ориетированных пленках позволило установить, что:

а) азимутальная зависимость резонансного поля при промежуточных шачениях 0и (20" <(7^ <75°) позволяет определить кристаллографические плоскости ¡110). перпендикулярные плоское! и пленки:

б) вариация резонансного поля на азимутальной зависимости М¡А(Ри) достигает максимума или близка к нему при уз лах 0Н, coouieicr-

вуюших Ом , равному или близкому 60°;

в) зависимость максимальной вариации резонансного поля Л //"' 'ч от Нк | является линейной в широком диапазоне? значений Hj^ и Нк 1 ;

3. Разработан способ определения поля кубической анизотропии по азимутальной зависимости (шести экстремальным значениям - Нр(<Р[у)),

который при не меньшей точности позволяет существенно упростить процедуру" измерений и расширить возможности метода ФМР для определения физических характеристик магнитных пленок;

4. Установлено, что по характерным признакам формы полярной зависимости резонансного поля можно определить знак константы кубической анизотропии и расположение осей (ЮО) и (ill) в плоскостях ')!()}. перпендикулярных плоскости пленки.

5. Показано, что:

а) для обеспечения однородности механических напряжений в пленке на подложке, находящейся в состоянии деформации изгиба, можно использовать образцы ромбической формы;

б) величина смещения резонансного поля не зависит-от ориентации оси упругих напряжений в плоскости (11 ^-ориентированной пленки:

6. Получены соотношения, позволяющие определять мапштоугтругие константы и константы магнитострикцни Я10[) и Ящ по величинам смешения резонансного поля n (I!!)- ориентированных пленках.

7. Впервые проведен учет одновременного влияния дисперсии полей одноосной и ромбической компонент анизотропии на.ширину линии ФМР. Модель, основанная на линейном изменении Нки и Нкг по толщине пленки позволила объяснить угловые и температурные зависимости 2ДИ ; а также результаты экспериментов по послойному травлению.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Зюзин A.M., Ваньков В.Н., Радайкин В.В. Определение намагниченности насыщения анизотропных пленок по интенсивности и ширине линии ФМР// Письма в ЖТФ. 1991. Т; 17, вып.23. С. 65-69.

2. Зюзин A.M., Радайкин В.В., Старостин Ю.В. Исследование температурных зависимостей параметров поликристаллических пленок феррит-гранатов с магнитной точкой компенсации '// Письма в ЖТФ. 1993. Т.9, вып.П.С. 27-31.

3. Зюзин A.M., Радайкин В.В. Определение констант магнитострикции Люо и Л, и в пленках феррит-гранатов методом ФМР // ЖТФ. 1994. Т.64, вып.2. С. 96-104.

4. Рандошкин В.В., Зюзин A.M., Радайкин В.В. Свойства пленок (Pr B^^FeGa)^! вблизи точки компенсации момента импульса

//ФТТ. 1996. Т.38, №7. С, 2144-2147.

5. Зюзин A.M., Радайкин В.В., Бажанов А.Г. К вопросу об определении поля магнитной кубической анизотропии в (111) - ориентированных пленках феррит- гранатов //ЖТФ. 1997. Т. 67, вып.2. С. 35-40.

6. Зюзин A.M., Ваньков В.Н., Радайкин В.В. Влияние изменения равновесной ориентации намагниченности на анизотропию спектров СВР // XII Всесоюз. школа-семинар "Новые магнитные материалы микроэлектроники": Тез. докл. Новгород, 1990. 4.1. С. 175-176.

7. Зюзин A.M., Радайкин В.В. О взаимном влиянии пиков поглощения в спектрах ФМР ионноимплантнрованных и многослойных пленок // XIII Всесоюз. школа-семинар семинар "Новые магнитные материалы микроэлектроники": Тез. докл. Астрахань, 1992. 4.1. С. 253-254.

8. Зюзин A.M., Радайкин В.В., Демидов В.В. Влияние дисперсии поля анизотропии на ширину линии ФМР в магнитных пленках //• XIV Всерос.

школа - семинар "Новые магнитные материалы микроэлектроники": Тез. докл. М.. 1994. С. 99-100.

. Рандошкин В.В., Зюзнн A.M., Радайкин В.В., Старостин Ю.В. Ферромагнитный резонанс в химически осажденных пленках (Gd,Bi)^(Fe,Ga)^On II XIV Всерос. школа - семинар "Новые магнитные материалы микроэлектроники": Тез. докл. М., 1994. С. 83-84.

0.Рандошкин В.В., Зюзнн A.M.. Радайкин В.В. Ферромагнитный резонанс в пленках (Рг. Bi)i(Fe,Ga)iOiT. XIV // Всерос. школа - семинар "Новые, магнитные материалы микроэлектроники": Тез. докл. М., 1994. С. 85-86.

I.Зюзнн A.M., Радайкин В.В. Влияние кубической анизотропии на угловые зависимости резонансного поля в магнитных пленках с ориентацией (111). Н XV Всерос. школа - семинар "Новые магнитные материалы микроэлектроники": Тез. докл. М„ 1996. С. 128-129.

2.Радайкин В.В., Зюзин A.M., Шабурников A.B., Письмаров В.П. Влияние высокотемпературного отжига на параметры анизотропии, релаксации и обмена в пленках феррит-гранатов // XV Всерос. школа - семинар "Новые магнитные материалы микроэлектроники": Тез. докл. М.. 1996. С. 365-366.

дписано в печать 06.03,97. Объем 1,0 п.л. Тлраж 100 экз. каа Ii 12о.

7;,лггр.[лч Издятр»ьст15п Мггдльг;гого унирерчмтртя. 430030 Счрянск, ул. Спвртскяя, 24.