Структура и свойства магнитных неоднородностей, зарождающихся в области дефектов феррит-гранатовых пленок тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.07, кандидат наук Солонецкий, Ростислав Владимирович

• Солонецкий, Ростислав Владимирович
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Солонецкий, Ростислав Владимирович

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

Глава I. Влияние дефектов на статические и динамические свойства магнитных материалов

1.1. Виды дефектов в магнитных материалах и их классификация

1.2. Влияние дефектов на процессы намагничивания и перемагничивания магнитных материалов

1.3. Особенности процессов спиновой переориентации в пленках ферритов-гранатов, содержащих дефекты

1.4. Методы расчетов влияния дефектов на различные свойства магнитных материалов

Глава II. Условия зарождения и устойчивость О0 ДГ различных типов в одноосной ферромагнитной пленке

2.1. Вариационный метод расчета характеристик О0 ДГ

2.2. Прямое численное интегрирование уравнений Эйлера-Лагранжа

2.3. Экспериментальные данные

2.4. Выводы

Глава III. Влияние магнитного поля на устойчивые состояния О0 ДГ различной топологии в магнитоодноосной пленке

3.1. Трансформация структуры и свойств магнитных образований на дефектах в магнитном поле

3.2. Влияние размагничивающих полей пленки на устойчивые состояния магнитных неоднородностей обоих типов в магнитном поле

3.3. Выводы

Заключение

Приложение

Список сокращений

Список авторских работ

Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Структура и свойства магнитных неоднородностей, зарождающихся в области дефектов феррит-гранатовых пленок»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. На протяжении многих десятилетий у исследователей в области магнетизма наблюдается устойчивый интерес к изучению влияния различного рода дефектов, присутствующих в магнитных материалах, на их свойства [1-3]. Это связано, во-первых, с тем обстоятельством, что практически не существует материалов, в которых отсутствовали бы какие-либо дефекты. Они возникают в образцах, в первую очередь, вследствие несовершенства технологии их синтезирования и соответствующих методов контроля их качества [4]. Однако они могут возникнуть и в результате внешнего воздействия, например, локальным оптическим облучением [5], неоднородным электрическим [6,7] и магнитным [8,9] полями, неоднородными напряжениями [10, 11] и т.д. Во-вторых, наличие дефектов в магнитных материалах существенно сказывается на многих явлениях, имеющих место в них: на фазовых переходах типа спиновой переориентации [12,13], на процессах намагничивания и перемагничивания [1-3,14], на динамике магнитных неоднородностей [15,16] и т.д. Как правило, влияние дефектов на свойства магнетиков носит негативный характер, которое проявляется в том, что они вносят вклад в гистерезисные явления, увеличивают магнитные потери, уменьшают подвижность, предельную скорость доменных границ (ДГ) и т.д. В то же время дефекты могут играть в некотором роде и положительную роль, в частности, их наличие может привести как к увеличению коэрцитивной силы образца, так и к ее уменьшению, что может быть использовано в технических приложениях [3, 17]. Поэтому изучение свойств материалов с учетом вклада в них дефектов приобретает важную роль в физике магнитных явлений. Эти исследования носят прежде всего фундаментальный характер, т.к. они позволяют понять

природу взаимодействия дефектов с магнитной системой, выявить закономерности протекания магнитных явлений в ней и тем самым описать физику реальных кристаллов.

Степень разработанности темы исследования. На одну из проблем, вытекающих из сказанного, в свое время обратил серьезное внимание академик Гинзбург В.Л., когда в перечень важнейших задач, стоящих перед физиками на пороге XXI века, он включил проблему построения теории фазовых переходов в реальных кристаллах [18]. Однако, не менее важное значение приобретают вышеуказанные исследования и в прикладном плане, т.к. магнитные материалы находят практические применения в тех или иных технических устройствах. В этом случае дефекты оказывают существенное влияние на характеристики магнитных материалов, используемых в качестве рабочей среды в данных устройствах, и тем самым влияют и на область их устойчивой работы [19].

Под дефектами обычно подразумевают структурные неоднородности кристалла такие как дислокации, дисклинации, трещины, пустоты, атомы замещения, внедрения и т.д. [20]. Они различаются природой их возникновения, конфигурацией, размерами и другими характеристиками [15]. Кроме того по характеру взаимодействия дефектов с магнитной системой они представляют собой «потенциальный барьер» или «потенциальную яму» [3]. В первом случае взаимодействие подобных дефектов с магнитной системой дает положительный вклад в энергию магнетика, а во втором случае - отрицательный [21,22]. Более того на дефектах типа «потенциальная яма» при определенных условиях возможно возникновение связанных состояний с магнитной системой, что приводит к образованию на них магнитных неоднородностей, подстраивающихся под профиль дефектов [12,23] и соответствующих 0-градусным ДГ (00 ДГ) [24]. Эти неоднородности, на которые впервые обратили внимание в [25,26], играют важную роль во многих явлениях, в частности, они могут стать зародышами новой фазы при спин-переориентационных фазовых переходах

(СПФП) [12,13,23], либо доменами обратной намагниченности в процессах перемагничивания материалов [2,3,14,27]. В последнем случае, именно с ними связан один из основных механизмов возникновения магнитного гистерезиса в материалах, который проявляется в виде задержки и роста зародышей перемагничивания [3]. Однако данный механизм, как и все, что связано со свойствами подобных дефектов еще мало изучены, несмотря на многочисленные исследования в этой области [1-3, 14, 27-32]. Здесь существует множество неисследованных задач, связанных с топологией магнитных неоднородностей, возникающих на такого рода дефектах [5,7,8,33], с особенностью их структуры, с условиями их зарождения и устойчивости, с влиянием различных факторов и т.д. В этом плане следует отметить работу [34], в которой были рассмотрены некоторые из них и, в частности, было показано, что магнитные образования на дефектах пленок могут быть двух типов: малоамплитудные (00 ДГ(1)) и высокоамплитудные (00 ДГ(11)) неоднородности. Они различаются по условиям зарождения и по структуре, причем характеристики О0 ДГ(1), к которым можно отнести ее энергию, ширину и амплитуду (максимальный угол отклонения вектора намагниченности в 00 ДГ от его направления в доменах) по значениям существенно меньше таковых для О0 ДГ(11). Отсюда следует, что высокоамплитудные неоднородности являются энергетически менее выгодными образованиями, чем малоамплитудные. Соответственно, физическая реализация неоднородностей второго типа вызывает серьезные сомнения. В то же время их нельзя игнорировать, т.к. согласно расчетам [34], на достаточно крупных дефектах (когда их размеры на порядок выше характерных размеров ДГ в одноосных ферромагнетиках) О0 ДГ(11) становятся энергетически более выгодными образованиями, чем однородные состояния. В этом случае О0 ДГ(11) могут существовать как метастабильные образования. Как известно [2,35], именно метастабильные состояния вносят наибольший вклад в гистерезисные явления, которые являются

доминирующим фактором при рассмотрении процессов перемагничивания реальных кристаллов.

Цели и задачи

В связи со сказанным становится актуальной задача по выявлению условий, при которых магнитные неоднородности второго типа могут быть устойчивыми, т.е. энергетически более выгодными образованиями, чем неоднородности первого типа, а также возможностей их экспериментального обнаружения. Кроме того необходимо провести исследование влияния внешнего магнитного поля на структуру и свойства обоих типов магнитных неоднородностей. Это позволяет с одной стороны выявить особенности их поведения в магнитном поле, важные для их идентификации при их экспериментальном обнаружении, а с другой стороны определить вклад каждого из них в процессы перемагничивания материалов.

Целью настоящей диссертационной работы является изучение структуры и свойств магнитных неоднородностей, зарождающихся на дефектах типа «потенциальная яма» и соответствующих 0-градусным доменным границам, определение условий их возникновения и области их устойчивости с учетом размагничивающих полей образца и наличия внешнего магнитного поля. При этом особое внимание будет уделено выявлению различий в поведении обоих типов магнитных образований на дефектах при действии различных факторов, а также поиску и анализу экспериментальных данных, подтверждающих реальность существования данных неоднородностей.

Научная новизна

1. Впервые рассчитано влияние размагничивающих полей методом непосредственного численного интегрирования соответствующих

уравнений Эйлера-Лагранжа на структуру и характеристики 0-градусных доменных границ обоих типов, образующихся на дефектах одноосного ферромагнетика.

2. Показано, что высокоамплитудные магнитные неоднородности могут существовать на дефектах образца при определенных значениях его материальных параметров как устойчивые образования, энергетически более выгодные, чем малоамплитудные.

3. Найдены экспериментальные свидетельства существования высокоамплитудных неоднородностей в пленках (YBi)з(FeGa)5O12 феррита-граната.

4. Выявлены индивидуальные особенности поведения обоих типов магнитных неоднородностей во внешнем магнитном поле с учетом размагничивающих полей образца.

5. Показано, что в некоторых случаях, когда магнитные неоднородности не зарождаются на дефектах, они могут быть индуцированы на них как устойчивые образования в ненулевых магнитных полях.

Теоретическая и практическая значимость работы

Результаты теоретических и численных расчетов, приведенных в диссертационной работе, значительно расширяют наши знания о структуре и свойствах магнитных неоднородностей, образующихся на дефектах типа «потенциальная яма», позволяют выявить и описать механизмы возникновения на таких дефектах микромагнитных структур с необычной топологией (спиральных доменов, треугольных доменов, вихреподобных структур и т.д.). Они дают более полную картину процессов зародышеобразования при фазовых переходах типа спиновой переориентации, а также позволяют с новых позиций описать один из основных механизмов возникновения магнитного гистерезиса, проявляющийся в виде задержки и роста зародышей перемагничивания, что

имеет прикладное значение. Кроме того прикладной характер могут иметь и результаты изучения поведения 0-градусных доменных границ в магнитном поле, которые с одной стороны позволяют определить вклад каждого из них (а следовательно и типов дефектов) в коэрцитивную силу образца, а с другой стороны по аналогии их поведения с поведением цилиндрических магнитных доменов в магнитном поле, говорить о возможном их использовании в элементах записи и считывания информации.

Численные методы, развитые в данной работе, имеют самостоятельную ценность, т.к. они позволяют на персональных компьютерах с небольшой вычислительной мощностью непосредственно численно интегрировать нелинейные интегро-дифференциальные уравнения с непостоянными коэффициентами, описывающие распределение намагниченности в пленках конечной толщины для любых магнетиков, независимо от их симметрии и типа магнитных неоднородностей.

Методология и методы исследования

Аналитические и численные методы расчета. Метод численного интегрирования уравнения Эйлера-Лагранжа, соответствующего минимуму энергии магнетика. Вариационный метод расчета микромагнитных структур.

Положения, выносимые на защиту

1. Определение устойчивых состояний 0-градусных доменных границ обоих типов с учетом размагничивающих полей образца, обусловленных его конечностью. Результаты анализа топологических особенностей диаграммы устойчивости 0-градусных доменных границ в переменных «фактор качества - размер дефекта» и их физическая интерпретация.

2. Установление существенных признаков отличий в структуре и свойствах высокоамплитудных и малоамплитудных неоднородностей, необходимых для их идентификации, и результаты совместных действий с экспериментаторами по их обнаружению.

3. Результаты аналитических и численных расчетов влияния магнитного поля на структуру и устойчивость обоих типов магнитных образований на дефектах и на их трансформацию с учетом конечности пленки. Нахождение критических полей существования изучаемых неоднородностей в зависимости от материальных параметров, толщины пленки и характеристик дефектов.

Структура диссертации

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка авторской литературы по теме диссертации, цитируемой литературы, а также приложения и списка сокращений.

Во введении обоснована актуальность выбранной темы, отмечены научная новизна, практическая ценность полученных результатов, обоснована достоверность результатов, а также приведена апробация работы.

В первой главе приведен обзор литературы, в котором описана классификация всевозможных дефектов, присутствующих в магнитных материалах, описано их влияние на процессы перемагничивания и на процессы спиновой переориентации данных материалов, описаны методы расчета равновесных магнитных состояний в рассматриваемых магнетиках.

Во второй главе изучены условия зарождения и устойчивость О0 ДГ двух типов, возникающих на дефектах одноосного ферромагнетика, при учете размагничивающих полей пластины. Рассмотрены два подхода к решению данной задачи: вариационный метод Ритца и прямое численное интегрирование уравнений Эйлера-Лагранжа. Приведены отличительные

особенности полученных результатов, а также достоинства и недостатки обоих методов.

В третьей главе исследовано влияние внешнего магнитного поля на структуру и свойства рассматриваемых ДГ, на область их устойчивости, а также на особенности их поведения в зависимости от материальных параметров образца и дефекта.

В заключении сформулированы основные результаты, полученные в диссертационной работе.

В приложении приведены блок схема и фрагмент программы для решения уравнения Эйлера-Лагранжа, которое является нелинейным интегро-дифференциальным уравнением с непостоянными коэффициентами.

В конце приведен список сокращений, список цитируемой литературы, а также авторский список опубликованных работ по теме диссертации.

Достоверность результатов

Достоверность полученных результатов подтверждается качественным согласием с экспериментальными данными, использованием хорошо апробированных аналитических методов расчета, возможностью их физической интерпретации, их непротиворечивостью основным физическим законам и явлениям, совпадением в предельных случаях с известными результатами, полученными ранее, а также их качественным, а в некоторых случаях и количественным совпадением при использовании двух совершенно разных методов численного расчета: вариационного и прямого численного интегрирования соответствующих уравнений.

Апробация работы

Результаты, изложенные в диссертационной работе, докладывались и обсуждались на

• Международной школе-конференции для студентов, аспирантов и молодых ученых «Фундаментальная математика и ее приложения в естествознании», Уфа, 14-18 октября 2012

• V Euro-Asian Symposium "Trends in MAGnetism": Nanomagnetism, Vladivostok, 15 -21 September, 2013

• International Conference "Functional Materials" ICFM - 2013, September 29 - October 5, 2013

• Moscow International Symposium on Magnetism (MISM - 2014). 29 June -3 July 2014, Moscow, MSU

• XII Международной научной конференции «Физика твердого тела». Казахстан, Астана, 25-27 июня 2014

• Международной научной конференции, посвященной 80-летию члена-корреспондента РАН И.К. Камилова «Фазовые переходы, критические и нелинейные явления в конденсированных средах». Челябинск, Россия, 24-28 августа 2015

• International Symposium «Spin Waves 2015». Saint Petersburg, Russia, June 7-13, 2015

• III Всероссийской научной молодежной конференции «Актуальные проблемы нано- и микроэлектроники». Уфа, 1-4 декабря 2015

• VI Euro-Asian Symposium "Trends in MAGnetism" (EASTMAG-2016), Krasnoyarsk, August 15 - 19, 2016

Публикации

Основное содержание диссертации отражено в 14 печатных работах, из которых 4 статьи опубликованы в журналах из перечня, рекомендованных ВАК, а 2 представляют свидетельства о государственной регистрации программы для ЭВМ. Отдельный список авторских работ приведен в конце диссертации.

Глава I. Влияние дефектов на статические и динамические свойства

магнитных материалов

1.1. Виды дефектов в магнитных материалах и их классификация

В магнетиках, как и в любом твердом теле, могут присутствовать несколько типов дефектов, различающихся размерностью [36]: точечные или нульмерные (атомы внедрения, атомы замещения, вакансии), линейные (дислокации, дисклинации), двумерные, объемные [1, 2]. Под точечными дефектами понимаются локальные нарушения кристаллической структуры, которые простираются в любом направлении не больше чем на несколько межатомных расстояний. Существует два элементарных типа точечных дефектов: вакансия и межузельный атом. Первый представляет собой узел атомной решетки, в котором отсутствует атом. Второй - это малая область кристалла, содержащая избыточный атом, который как бы втиснулся между двумя узлами. К таким дефектам можно также отнести атомы примеси в растворе [20].

Точечные дефекты отличаются от остальных тем, что, во-первых, их визуально (т.е. непосредственно) невозможно практически обнаружить ни какими методами: ни магнитооптическими, ни методами электронной микроскопии, ни другими способами [15]. Поэтому они исследуются в основном по тому влиянию, которое они оказывают на физические свойства магнетика. Во-вторых, концентрация точечных дефектов может быть значительной даже в образце, находящемся в состоянии термодинамического равновесия. Это может существенно повлиять на магнитные свойства материалов [39], в частности на магнитную анизотропию образца [16, 40]. В третьих, их наличие при теоретических исследованиях удобно моделировать с помощью 5-образной функции Дирака [36,38], позволяющей теоретически во многих случаях до конца изучить их влияние на те или иные свойства

магнитных материалов. Данные дефекты понижают свободную энергию кристалла за счет увеличения энтропии, обусловленного наличием в кристалле множества мест их расположений. В то же время дислокации и поверхности раздела всегда повышают свободную энергию кристалла [20].

Нарушение идеальности кристаллической решетки магнетика может произойти при деформации, например, при действии касательных или сдвиговых сил. Если при этом происходит трансляция одной его части относительно другой без изменения объема кристалла, то такая деформация называется скольжением. Если скольжение происходит в реальном магнетике, то все атомы, расположенные по одну сторону от плоскости скольжения, не могут двигаться одновременно относительно атомов, расположенных по другую сторону от этой плоскости. В каждый момент времени лишь некоторые атомы перемещаются в новое положение, в то время как остальные еще не сдвинулись так, что смещение одной половины кристалла относительно другой постепенно меняется вдоль плоскости скольжения. Линии в плоскости скольжения, отделяющие области, в которых скольжение произошло, от областей, где его еще не было, в литературе [20] называются дислокациями (см. Рис. 1.1.1, 1.1.2) .

К

—-^[1001

Рис. 1.1.1 Винтовая дислокация в примитивной кубической решетке

Если рассматривать слой, занятый краевыми и винтовыми дислокациями и создающий разворот прилегающих объемов кристалла, как поверхность с постоянным разворотом, то ее периметр - это особый линейный дефект решетки, на оси которого происходит скачок разворота, создающий дальнодействующее поле напряжений от этого слоя. Охватив его кромку контуром Бюргерса, назовем дисклинацией линейный дефект решетки, ось которого охватывает замкнутый контур Бюргерса, но при обходе по контуру накапливается разворот на некоторый угол [37].

Рис. 1.1.2 Краевая дислокация в примитивной кубической решетке

Как и дислокацию, дисклинацию также характеризуют два независимых вектора: направление оси и вектор ротации (вектор Франка). В отличии от вектора Бюргерса, он отображает угол, а не смещение. Дисклинация внутри кристалла непрерывна (образует замкнутую петлю), а вектор ротации сохраняется, меняя знак в неподвижной системе координат на противоположной стороне петли. По ориентации вектора Франка относительно оси и плоскости петли можно выделить три типа дисклинаций: клиновые (вектор ротации параллелен оси дисклинации) и два типа

дисклинаций кручения: кручение в плоскости петли и кручение вдоль третьего направления (ось кручения лежит в плоскости петли, но перпендикулярна оси дисклинации) [37].

Как правило рассматриваемые дефекты магнитных материалов возникают в процессе их выращивания. В результате в них имеют место примеси и нестехиометрия (отсутствие строго определенных соотношений в составе), которые можно отнести к точечным дефектам, дислокации и дисклинации (линейные дефекты), а также напряжения, концентрационная неоднородность, включения, поры, фазы внедрения и т.д. (их можно отнести к объемным). Кроме указанных существуют и другие дефекты в магнитных кристаллах, например, двойники, параллельные сростки, границы пирамид роста, индукционные поверхности и т.д. [41].

Дислокации существуют в некоторых магнетиках (например в ферритах) благодаря образованию пластической деформации,

обусловленной неоднородным температурным полем зоны роста. При этом дислокации в них распределены хаотично или сгруппированы в ряды: <100> , <110>, <111>, <211> на гранях {110} и <111>, <110>, <311> на гранях {211}[41].

Рассматриваемые дефекты как показывают экспериментальные исследования [3, 4, 12, 13, 32, 33], оказывают существенное влияние на магнитные свойства кристалла. В частности, при изменении межатомных расстояний в решетке меняется характер обменного взаимодействия. Искажение кристаллической структуры может повлиять на анизотропию ее свойств, например, в области дефекта могут меняться константы анизотропии, обменного взаимодействия как по величине, так и по знаку, а также константы магнитоупругого и упругого взаимодействий [15]. В частности, дислокации, а также дефекты, создающие напряжения, нарушают распределение атомов, характерное для идеальной кристаллической решетки, что существенно может сказаться на величине самопроизвольной намагниченности [17,42], которая к тому же может стать неоднородной.

Магнитные заряды, возникающие из-за неоднородности самопроизвольной намагниченности, а также упругие напряжения вблизи дислокаций могут оказать значительное влияние на процессы смещения доменных границ и процессы вращения спонтанной намагниченности, которыми определяются свойства магнитных материалов [2].

Кроме того, дислокации, создающие упругие напряжения в кристалле, как показано в работах [12,13], индуцируют дополнительную наведенную анизотропию, которая в свою очередь оказывает значительное влияние на основное состояние магнетика, на характер протекания в нем СПФП, а также на его доменную структуру. Наличие пор, включений, фаз внедрения приводят не только к изменению констант анизотропии, но и к уменьшению магнитостатической энергии образца [15]. В некоторых случаях, как показывают исследования [43-46], наличие множества дефектов типа вакансий или атомов внедрения могут индуцировать магнетизм (в том числе и ферромагнетизм) в немагнитных веществах. Таким образом учет наличия дефектов в магнетике является необходимым для правильного расчета его характеристик. Одной из таких характеристик, которой на практике уделяют особое внимание, является коэрцитивная сила образца [2, 13].

1.2. Влияние дефектов на процессы намагничивания и перемагничивания магнитных материалов

Процессы намагничивания и перемагничивания магнитных материалов представляют важную область исследований их свойств в магнитных полях для определения их основных характеристик и выявления потенциальных возможностей их применения в технике. Эти процессы, как показывают опытные данные [1-3,15,47-49], обусловлены тремя основными механизмами: механизмом смещения доменных границ и механизмом вращения

спонтанной намагниченности, а также механизмом задержки и роста зародышей перемагничивания.

При малых изменениях магнитного поля (намного меньших коэрцитивной силы) намагничивание и перемагничивание магнитных материалов, как правило, обратимы, т. е. намагниченность магнитного материала при уменьшении намагничивающего поля проходит те же значения, что и при увеличении намагничивающего поля, но в обратной последовательности [1-3].

Обратимые процессы намагничивания наблюдаются в образцах как при размагниченном состоянии, так и в состоянии частичной намагниченности. Только в магнитных материалах с прямоугольной петлей гистерезиса возникает специальное структурное состояние, при котором в областях полей, близких к коэрцитивной силе, ничтожное изменение поля сопровождается скачкообразным (необратимым) перемагничиванием. Обратимые процессы намагничивания и перемагничивания имеют место при смещении ДГ, а также при вращении вектора спонтанной намагниченности [15, 50].

В идеальной кристаллической решетке для большинства магнитных материалов, у которых толщина ДГ намного больше параметра решетки, смещение доменной стенки происходит практически без изменения плотности поверхностной энергии. Если кристаллическая решетка содержит дефекты, то при малых смещениях ДГ плотность ее энергии будет изменяться монотонно. В этих случаях имеет место обратимое смещение ДГ.

При изменениях напряженности магнитного поля на величины, сравнимые с коэрцитивной силой (или большие), имеют место необратимые процессы намагничивания и перемагничивания. В этом случае значения намагниченности магнитного материала при изменении знака поля не совпадают. Необратимые процессы намагничения и перемагничивания

сопровождаются рассеянием энергии, при котором, в частности, происходит выделение теплоты, что и обусловливает магнитный гистерезис.

Необратимое смещение ДГ, возникновение зародышей перемагничивания и необратимое вращение вектора самопроизвольной намагниченности являются тремя основными причинами магнитного гистерезиса и, следовательно, основными видами необратимых процессов намагничивания и перемагничивания [2,15,50].

Рассмотрим вначале первый вид, который в магнитных материалах, содержащих дефекты кристаллической решетки, проявляется тем, что плотность энергии ДГ зависит от ее положения, причем эта зависимость может быть сложной, например, такой, как показано на Рис. 1.2.1. В этом случае равновесному состоянию ДГ будет соответствовать минимальная плотность ее граничной энергии в точке х0. Если на образец подействовать внешним магнитным полем Н, то ДГ, испытывая со стороны поля давление, может сместиться в зависимости от величины напряженности поля Н из положения х0 в положение х1 или х2 (Рис. 1.2.1). Если при увеличении поля Н граница смещается до положения х1, а при уменьшении поля Н возвращается в исходное положение х0, то такое смещение называется обратимым. Если же величина действующего поля значительна и ДГ достигает положения х2, то при уменьшении поля Н граница может уже не вернуться в исходное положение близлежащего минимума. В этом случае процесс смещения ДГ окажется необратимым. В результате, на графике зависимости намагниченности М от поля Н кривая намагничивания будет иметь такой

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Солонецкий, Ростислав Владимирович, 2017 год

Список литературы

1. Мишин, Д. Д. Магнитные материалы: Учеб.пособие для вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. / Д. Д. Мишин.- М.: Высш. шк., 1991.- 384 с.

2. Gall, D. Micromagnetism- Microstructure Relations and the Hysteresis Loop, pp 1-36, in: H. Kronmuller, S. Parkin (Eds) Handbook of Magnetism and Advanced Magnetic Materials / D. Gall.- 2: Micromagnetism. John Wiley & Sons. Ltd. New-York. 2007.

3. Кандаурова, Г. С. Природа магнитного гистерезиса / Г. С. Кандаурова // Соровский образовательный журнал.- 1997.- т. 1.- С. 100-106.

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

5. Логгинов, А. С. Модификация структуры доменных границ и зарождение субмикронных магнитных образований методами локального оптического воздействия / А. С. Логгинов, А. В. Николаев, Е. П. Николаева, В. Н. Онищук // ЖЭТФ.- 2000.- т. 117, №3.- с. 571-581.

6. Логгинов, А. С. Магнитоэлектрическое управление доменными границами в пленке феррита-граната / А. С. Логгинов, Г. А. Мешков, А. В. Николаев, А. П. Пятаков // Письма в ЖЭТФ.- 2007.- т. 86, №2.- с. 124-127.

7. Куликова, Д. П. Зарождение цилиндрических магнитных доменов в пленках ферритов гранатов с помощью электрического зонда / Д. П. Куликова, А. П. Пятаков, Е. П. Николаева, А. С. Сергеев, Т. Б. Косых, З. А. Пятакова, А. В. Николаев, А. К. Звездин // Письма в ЖЭТФ.- 2016.- т. 104, №3.- с 196-200.

8. Иванов, А. П. Экспериментальное обнаружение нового механизма движения доменных границ в сильных магнитных полях / А. П. Иванов, А. С. Логгинов, Г. А. Непокойчицкий, И. И. Никитин // ЖЭТФ.- 1983.- т. 84, № 3.- С. 1006-1021.

9. Вахитов, Р. М. Структура и свойства магнитных неоднородностей, зарождающихся в области неоднородных магнитных полей / Р. М. Вахитов, А. Р. Юмагузин // ЖТФ.- 2001.- т. 71, №5.- с. 47-52.

10. Дикштейн, И. Е. Зарождение доменной структуры в неоднородно деформированных пленках ферритов-гранатов при ориентационном фазовом переходе / И. Е. Дикштейн, О. А. Мальцев // ФТТ.- 1993.- т.35, №9.- с. 2403-2409.

11. Соколов, Б. Ю. Влияние неоднородных механических напряжений на доменную структуру бората железа / Б. Ю. Соколов // ФТТ.- 2005.- т. 47, №9.- с. 1644-1650.

12. Власко-Власов, В. К. Магнитный ориентационный фазовый переход в реальном кристалле / В. К. Власко-Власов, Л. М. Дедух, М. В. Инденбом, В. И. Никитенко // ЖЭТФ.- 1983.- т.84, № 1.- С. 277-288.

13. Власко-Власов, В. К. Диаграмма магнитных ориентационных фазовых переходов в монокристаллах гадолиние-вого феррита-граната с внутренними напряжениями / В. К. Власко-Власов , М. В. Инденбом // ЖЭТФ.- 1984.- т. 86, № 3.- С. 1084-1091.

14. Kronmuller, H. Theory of nucleation fields in inhomogeneous ferromagnets / H. Kronmuller // Phys. Stat. Sol (b).- 1987.- v. 144.- p. 385-396.

15. Тикадзуми, С. Физика ферромагнетизма. Магнитные характеристики практические применения / С. Тикадзуми.- М.:Мир, 1987.- 419 с.

16. Магадеев, Е. Б. Влияние шероховатостей подложки на доменную структуру пермаллоя / Е. Б. Магадеев, Р.М. Вахитов, Л. С. Успенская // Известия РАН сер. физ.- 2013.- т. 77, №10.- 1406-1409.

17. Singh, S. Strain/defect induced enhanced coercivity in single domain CoFe2O4 nanoparticles / S. Singh, S. Munjal, N. Khare // JMMM.- 2015.- V. 386.- p. 6973.

18. Гинзбург, В. Л. Какие проблемы физики и астрофизики сейчас представляются особенно важными и интересными / В. Л. Гинзбург // УФН.- 1981.- т. 134, №3.- с. 469-517.

19. Балбашов, А. М. Элементы и устройства на цилиндрических магнитных доменах: Справочник / А. М. Балбашов, Ф. В. Лисовский, В. К. Раев и др.; Под ред. Евтихиева Н. Н., Наумова Б. Н.- М.: Радио и связь, 1987.- 488 с.: ил.

20. Келли, А. Кристаллография и дефекты в кристаллах / А. Келли, Г. Гровс.-М: Мир, 1974.- 496 с.

21. Мицек, А. И. Влияние антифазных границ на магнитные свойства ферромагнетиков / А. И. Мицек, С. С. Семянников // ФТТ.- 1969.- т. 11, №5.- с. 1103-1113.

22. Магадеев, Е. Б. Зарождение магнитных неоднородностей на уединенных дефектах ферромагнетика / Е. Б. Магадеев, Р. М. Вахитов // ТМФ.- 2015.-т.184, №1.- с. 134- 144.

23. Вахитов, Р. М. Об одном механизме зародышеобразования в кристаллах с комбинированной анизотропией / Р. М. Вахитов, А. Р. Юмагузин // ФТТ.-2001.- т.43, №1.- с. 65-71.

24. Вахитов, Р. М. Доменные границы в ферритах-гранатах с наведенной одноосной анизотропией / Р. М. Вахитов, Р. М. Сабитов, М. М. Фарзтдинов // ФТТ.- 1985.- т. 27, №6.- с. 1852-1856.

25. Балбашов, А. М. Обнаружение методом ЯМР магнитных неоднородностей в монокристалле УеО / А. М. Балбашов, А. В. Залесский, В. Г. Кривенко, Е. В. Синицын // Письма в ЖТФ.- 1988.- т. 14, №4.- с. 293-297.

26. Кандаурова, Г.С. Структура доменных границ в кристаллах-пластинах (111) феррита-граната в области температур магнитной компенсации и спиновой переориентации / Г. С. Кандаурова, Л. А. Памятных // ФТТ.-1989.- т. 31, №8.- с. 132-138.

27. Вахитов, Р. М. Процессы неоднородного перемагничивания кубических ферромагнетиков, содержащих дефекты / Р. М. Вахитов, А. Р. Юмагузин // ФММ.- 2008.- т. 106, №5.- с. 477-481.

28. Sakuma, A. Micromagnetic studies of inhomogeneous nucleation in hard magnets / A. Sakuma, S. Tanigawa, M. Tokunaga // JMMM.- 1990.- v. 84, №12.- p. 52-58.

29. Sakuma, A. The theory of inhomogeneous nucleation in uniaxial ferromagnets / A. Sakuma // JMMM.- 1990.- v. 88, №3.- p. 369-375.

30. Perigo, E. A., Titov, I., Weber, R., Honecker, D., Gilbert, E. P., De Campos M. F. Small-angle neutron scaterring study of coercivity enhancement in grain-boundary-diffused Nd-Fe-B sintered magnets / E. A. Perigo, I. Titov, R. Weber, D. Honecker, E. P. Gilbert, M. F. De Campos // JMMM.- 2016.- v. 677.- p. 139-142.

31. Hussain, M. Composition related magnetic properties and coercivity mechanism for melt spun [(La0.5Ce0.5)1-xREx]10Fe84B6 (RE=Nd or Dy) nanocomposite alloys / M. Hussain, J. Liu, L. Z. Zhao, X. C. Zhong, G. Q. Zhang, Z. W. Liu // JMMM.- 2016.- v. 399.- p. 26-31.

32. Plotnikova, E. M. Influence of the structure defects on the magnetic properties of the FePt/Fe bilayer / E. M. Plotnikova, I. I. Trushkin, D. A. Lenkevich, A. L. Kotelnikov, A. Cockburn, K. A. Zvezdin // J. Appl. Phys.- 2014.- v. 115, №13.-p. 134318-1-134318-5.

33. Федотова, В. В. Роль дефектов в образовании спиральных доменов / В. В. Федотова, А. П. Гесь, Т. А. Горбачевская // ФТТ.- 1995.- т.37, №9.- с. 28352838.

34. Вахитов, Р. М. Структура магнитных неоднородностей в области дефекта одноосного кристалла / Р. М. Вахитов, Е. Б. Магадеев // ФММ.- 2014.- т. 115, №9.- с. 906-912.

35. Ландау, Л. Д. Электродинамика сплошных сред / Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц.- М., Физматлит, 1988.-656 с.

36. Косевич, А. М. Основы механики кристаллической решетки / А. М. Косевич.- М., Наука, 1972.-280 с.

37. Штремель, М. А. Прочность сплавов. Часть I. Дефекты решетки / М. А. Штремель.- М., Мисис, 1999.-383 с.

38. Джежеря, Ю. И. Особенности движения 1800 доменной границы в тонкой ферромагнитной пленке с дефектами / Ю. И. Джежеря, М. В. Сорокин // ФТТ.- 1999.- т. 41, № 7.- с. 1231-1235.

39. Мицек, А. И.. Фазовые переходы в кристаллах с магнитной структурой / А. И. Мицек.- Киев, Наук. Думка, 1989. - 320 с.

40. Синицын, Е. В. Ориентационные переходы в магнетиках с флуктуациями анизотропных взаимодействий / Е. В. Синицын, И. Г. Бострем // ЖЭТФ.-1983.- т. 85, № 2.- с. 661-669.

41. Яковлев, Ю. М. Монокристаллы ферритов в радиоэлектронике / Ю. М. Яковлев, С. Ш. Генделев.- М., «Сов. радио», 1975.- 360 с.

42. Simrjit, Singh. Defect/strain influenced magnetic properties and inverse of surface spin canting effect in single domain CoFe2O4 nanoparticles / Singh Simrjit, Khare Neeraj // Applied Surface Science.- 2016.- v. 364.- p. 783-788.

43. Typek, J. Study of magnetic defects in Nb2VSbO10 / J. Typek, A. Cyran, G. Zolnierkiewicz, M. Bobrowska, E. Filipek, M. Piz // Physica B: Condensed Matter.- 2017.- v. 507.- p. 170-174.

44. Lili, Sun. A first-principles study on the origin of magnetism induced by intrinsic defects in monolayer SnS2 / Sun Lili, Zhou Wei, Liu Yanyu, Lu Yilin, Liang Yinghua, Wu Ping // Computational Material Science.- 2017.- v. 126.- p. 52-58.

45. Shuai, Ning. Defects-Driven Ferromagnetism in Undoped Dilute Magnetic Oxides: A Review / Ning Shuai, Zhan Peng, Xie Qian, Wang Weipeng, Zhang Zhengjun // Journal of Materials Science & Technology.- 2015.- v. 31, № 10.-p. 969-978.

46. Gugu, H. Room temperature ferromagnetism and gas sensing in ZnO nanostructures: Influence of intrinsic defects and Mn, Co, Cu doping / H. Gugu Mhlongo, Shingange Katekani, P. Zamaswazi Tshabalala, P. Baban Dhonge, A. Fawzy Mahmoud, W. Bonex Mwakikunga, E. David Motaung. // Applied Surface Science.- 2016.- v. 390.- p. 804-815.

47. Chowdhury, N. Study of magnetization reversal processes in a thin Co film / N. Chowdhury, S. Bedanta, G. S. Babu // JMMM.- 2013.- v. 336.- p. 20-25.

48. Dospial, M. The magnetization reversal processes of Sm2Gd105Fe8Co64Zr25Cu13 alloy in the as-quenched state / M. Dospial, M. Nabialek, M. Szota, D. Plusa // Journal of Alloys and Compounds.- 2011.- v. 509.- p. 404-407.

49. Zhang, Y. Coercivity, microstructure and magnetization reversal mechanism in TiNi-doped L10 FePt thin films / Y. Zhang, X. Li, J. Jing, X. Zhang, Y. Zhao // JMMM.- 2016.- v. 408.- p. 228-232.

50. Кринчик, Г. С. Физика магнитных явлений / Г. С. Кринчик.- М., Изд-во МГУ, 1976.- 367 с.

51. Зайкова, В. А. Доменная структура и магнитные свойства электротехнических сталей / В. А. Зайкова, И. Е. Старцева, Б. Н. Филиппов.- М. Наука, 1992. -272 с.

52. Браун, У. Ф. Микромагнетизм / У. Ф. Браун.- М., Наука, 1979.- 160 с.

53. Ландау, Л. Д. Статистическая физика. Ч. 1 / Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц.-М., Наука, 1995. - 608 с.

54. Стенли, Г. Фазовые переходы и критические явления / Г. Стенли.- М., Мир, 1973.-420 с.

55. Белов, К. П. Ориентационные переходы в редкоземельных магнетиках / К. П. Белов, А. К. Звездин, А. М. Кадомцева, Р. З. Левитин.- М. Наука, 1979.-320 с.

56. Вонсовский, С. В. Магнетизм / С. В. Вонсовский.- М., Наука, 1971.-1032 с.

57. Муртазаев, А. К. Исследование критических явлений в спиновых решеточных системах методами Монте-Карло / А. К. Муртазаев // УФН.-2006.- т. 176, № 10.- с. 1119-1124.

58. Паташинский, А. З. Флуктуационная теория фазовых переходов / А. З. Паташинский, В. Л. Покровский.- М., Наука, 1982. - 382 с.

59. Коршунов, С. Е. Фазовые переходы в двумерных системах с непрерывным вырождением / С. Е. Коршунов // УФН.- 2006.- т. 176, № 3.-с. 233-274.

60. Вахитов, Р. М. Моделирование процессов спиновой переориентации в кубических ферромагнетиках, содержащих дефекты / Р. М. Вахитов, Е. Р. Гареева, М. М. Вахитова, А. Р. Юмагузин // ЖТФ.- 2009.- т. 79, № 8.- с. 50-55.

61. Вахитов, Р. М. Влияние дефектов на спин-переориентационный фазовый переход в ферромагнитной пластине (001) с комбинированной анизотропией / Р. М. Вахитов, В. Е. Кучеров // ФММ.- 2001.- т. 91, №4. - с. 10-14.

62. Hubert, A. Magnetic Domains / A. Hubert, R. Schafer.- Berlin: SpringerVerlag (2007).- 696 p.

63. Вахитов, Р. М. Магнитные фазовые переходы кубического ферромагнетика с наведенной одноосной анизотропией / Р. М. Вахитов // ФММ.- 2000.- т. 89, № 6.- с. 16-20.

64. Вахитов, Р. М. Особенности доменной структуры кристалла - пластины (011) ферритов-гранатов / Р. М. Вахитов, Е. Г. Шанина // ЖТФ.- 2003.- т. 73, № 7.- с. 67-74.

65. Вахитов, Р. М. Структура и устойчивость 0-градусных доменных границ, локализованных в области дефектов кристалла-пластины (001) с комбинированной анизотропией / Р. М. Вахитов, В. Е. Кучеров // ФТТ.-1998.- т. 40, № 8.- с. 1498-1502.

66. Chen, X. The pinning force between a Bloch wall and a planar pinning site in MnAlC / X. Chen, P. Gaunt // J. Appl. Phys.- 1990.- v. 65, № 5.- p. 2540-2543.

67. Кандаурова, Г. С. Доменная структура магнетиков. Основные вопросы микромагнетики: Учебное пособие / Г. С. Кандаурова, Л. Г. Оноприенко.-Свердловск, Изд-во: УрГУ, 1986. - 136 с.

68. De Blois, R. W. Nucleation of ferromagnetic domains in iron whisker / R. W. De Blois, C. P. Bean // J. Appl. Phys.- 1959.- v. 30.- p. 2258-2278.

69. Paul, D. I. Application of soliton theory to ferromagnetic domain wall pinning /

D. I. Paul // Phys. Lett. A.- 1978.- v. 64, № 5.- p. 485-488.

70. Abraham, C. Linear decrease in the magnetocrystalline anisotropy / C. Abraham, A. Aharoni // Phys. Rev.- 1960.- v. 120.- p. 1576-1579.

71. Clad, R. J. Theory of the reversal of magnetization in a particular case of local variation of the magnetocrystalline anisotropy coefficient / R. J. Clad // Journal de Physique.- 1964.- v. 25.- p. 763-767.

72. Диченко, А. Б. Локальное изменение констант магнитной анизотропии, обусловленное линейными дефектами / А. Б. Диченко, В. В. Николаев, А. П. Танкеев // ФММ.- 1978.- т. 45, № 5.- с. 958-967.

73. Кабыченков, А. Ф. Неоднородное состояние ферромагнетика в окрестности ориентационного фазового перехода (ОФП), обусловленного пространственной неоднородностью анизотропии / А. Ф. Кабыченков, В. Г. Шавров // ФТТ.- 1987.- т. 29, № 1.- с. 202-203.

74. Крюков, И. И. Микромагнетизм одноосного магнетика с пластинчатым выделением / И. И. Крюков, Н. А. Манапов, К. С. Сахаев // ФТТ.- 1989.- т. 68, № 4.- с. 648-655.

75. Paul, D. I. Domain wall pinning in the hard permanent magnet Sm2Co10Cu1.48Fe3.16Zr0.194 / D. I. Paul // IEEE Trans. Magn.- 1980.- v. 16, № 5.-p. 1003-1005.

76. Плавский, В. В. Характеристики доменной границы, локализованной в области пластинчатого включения / В. В. Плавский, М. А. Шамсутдинов,

E. Г. Екомасов, А. Г. Давлетбаев // ФММ.- 1993.- т. 75, № 6.- с. 26-33.

77. Dichenko, A. B. Domain nucleation due to dislocation in cubic ferromagnets / A. B. Dichenko, V. V. Nicolaev // J. Magn. Magn. Mater.- 1985.- v. 53.- p. 7179.

78. Звездин, А. К. Квазистатическое вертикальное перемагничивание двухслойного ферромагнетика / А. К. Звездин, В. В. Зюбин, А. Ф. Попков // Микроэлектроника.- т. 17, № 2.- с. 165-168.

79. Шамсутдинов, М. А. Структура и динамические характеристики доменных границ в магнетиках с неоднородной магнитной анизотропией / М. А. Шамсутдинов и др. // ФТТ.- 1990.- т. 32, №2.- с. 497-502.

80. Шамсутдинов, М. А. Доменные границы в ферромагнетике с одномерными неоднородностями параметра обменного взаимодействия и константы анизотропии / М. А. Шамсутдинов // ФТТ.- 1991.- т. 33, № 11.-с. 3336-3342.

81. Дьячук, П. П. Многослойные ферромагнитные структуры с периодическими неоднородностями анизотропии / П. П. Дьячук, Е. В. Лариков // ФТТ.- 1995.- т. 37, №12.- с. 3735-3737.

82. Горобец, Ю. И. Движение 1800 доменной магнитной стенки в поле случайно распределенных дефектов / Ю. И. Горобец, Ю. И. Джежеря, В. И. Ринохин // ФТТ.- 1993.- т. 35, № 2.- с. 335-342.

83. Gorobets, O. Yu. Distribution of magnetization in the vicinity of point defects in ferromagnetics / O. Yu. Gorobets // Chaos, Solitons & Fractals.- 1999.- v. 10, № 9.- p. 1549-1553.

84. Вахитов, Р. М. Об одном механизме зародышеобразования при спин-переориентационном фазовом переходе II рода в реальных магнетиках / Р. М. Вахитов, Е. Б. Магадеев, Е. Р. Гареева, А. Р. Юмагузин // Вестник ЧелГУ.- 2011.- т. 9, № 7.- с. 22-27.

85. Магадеев, Е.Б. Топология и свойства нуль-градусной доменной границы в поперечном магнитном поле / Е.Б. Магадеев, Р.М. Вахитов // ФТТ.- 2011.т. 5, №.5.- С. 944-950.

86. Guo, V. W. Influences of film microstructure and defects on magnetization reversal in bit patterned Co/Pt multilayer thin film media / V. W. Guo, H. S. Lee, J. G. Zhu // J. Appl. Phys.- 2011.- v. 109, № 9.- p. 093908-1-093908-5

87. Крюков, И. И. Микромагнетизм одноосного магнетика с пластинчатым выделением при произвольной ориентации внешнего магнитного поля / И. И. Крюков, Л. Н. Мысовская, К. С. Сахаев // ФММ.- 1990.- № 10.- с. 37-45.

88. Leliaert, J. Current-driven domain wall mobility in polycrystalline Permalloy nanowires: A numerical study / J. Leliaert, B. Van de Wiele, A. Vansteenkiste, L. Laurson, G. Durin, L. Dupre and B. Van Waeyenberge // J. Appl. Phys.-2014.- v. 115, № 23.- p. 233903-1-233903-6.

89. Филиппов, В. Н. Влияние трехмерных неоднородностей магнитных параметров на динамику вихреподобных доменных границ / В. Н. Филиппов, М. Н. Дубовик // ФТТ.- 2014.- т. 56, № 5.- с. 931-938.

90. Ekomasov, E. G. One-dimensional dynamics of domain walls in two-layer ferromagnet structure with different parameters of magnetic anisotropy and exchange / E. G. Ekomasov, R. R. Murtazin, D. B. Bogomazova, A. M. Gumerov // JMMM.- 2013.- v. 339.- p. 133-137.

91. Pasquale, M. Domain-wall motion in random potential and hysteresis modeling / M. Pasquale, V. Basso, G. Bertotti, D. C. Jiles and Y. Bi. // J. Appl. Phys.-1998.- v. 83, № 11.- p. 6497-6499.

92. Heyderman, L. J. 3600 and 00 walls in multilayer Permalloy films / L. J. Heyderman, H. Hiedova, H. D. Gurpts, J. B. Puchalska // JMMM.- 1991.- v. 96.- p. 125-136.

93. Банди, Б. Методы оптимизации. Вводный курс / Б. Банди.- М.: Радио и связь, 1988. - 656 с.

94. Четкин, М. В. Динамика доменных границ в пленках ферритов-гранатов в больших плоскостных магнитных полях / М. В. Четкин, Ю. Н. Курбатова, Т. Б. Шапаева // ФТТ.- 2010.- т. 52, № 9.- с. 1795-1797.

95. Семенов, В. С. Доменная граница Нееля в однослойной и двухслойной магнитных пленках / В. С. Семенов // ФММ.- 2011.- т. 111, № 5.- с. 462471.

96. Бахвалов, Н. С. Численные методы / Н. С. Бахвалов, Н. П. Жидков, Г. М. Кобельков.- Из-во Бином, 2003. - 640 с.

97. Широбоков, М. Я. К теории механизма намагничения ферромагнетиков / М. Я. Широбоков // ЖЭТФ.- 1945.- т. 15, № 1-2.- с. 57-76.

98. Khodenkov, H. E. The breakdown of the 3600 bloch domain wall in bubble magnetic films / H. E. Khodenkov, N. N. Kudelkin, V. V. Randoshkin // Phys. Stat. Sol. (a).- 1984.- v. 84.- p. k135-k138.

99. Малоземов, А. Доменные стенки в материалах с цилиндрическими магнитными доменами / А. Малоземов, Дж. Слонзуски.- М.: Мир, 1982.382 с.

100. Kronmuller, H. General Micromagnetic theory, pp 1-39, in H. Kronmuller, S. Parkin (Eds) Handbook of Magnetism and Advanced Magnetic Materials / H.Kronmuller.- Micromagnetism. John Wiley Sons, Ltd. New York 2007.

101. Вахитов, Р.М. Об одном механизме перемагничивания кристаллов с комбинированной анизотропией / Р.М. Вахитов, В. Е. Кучеров // ЖТФ.-2000.-т.70, №11.-с. 67-73.

102. Эшенфельдер, А. Физика и техника цилиндрических магнитных доменов / А. Эшенфельдер.- М.: Мир, 1983.-496 с.