Введение к работе
Актуальность темы. Решение проблемы очистки и разделения редких земель привело к синтезу значительного числа различных редкоземельных соединении, у многих из которых обнаружен ферромагнетизм, ферримагнетизм и антиферромагнетизм [1-3]. Физико-химические свойства новых синтезированных редкоземельных магнитных материалов в настоящее время актітно исследуются с использованием всего арсенала современных физико-химических методов анализа. Однако задача расчёта магнитных свойств редкоземельных магнетиков на основе известных физико-химических характеристик ещё далека от завершения. Это связано в первую очередь с тем, что ряд важнейших магнитных характеристик является структурно-чувствительным, т.е. сильно зависящим от дефектов злекіронной и кристаллической структуры [4-5].
Большинство практически важных редкоземельных соединений способны образовывать непрерывные ряды твёрдых растворов. Это прішодит к тому, что даже в пределах однофазной структуры могут существовать значительные градиенты концентрации составляющих её компонентов [5-8]. Кроме того, полуэмпнрнческая или эмпирическая оптимизация технически ценных редкоземельных магнетиков связана, как правило, с усложнением их-состава (до пяти н более компонент) и использованием специальных обработок (термические обработки в контролируемой среде, ионная имплантация, электронный и лазерный отжиг и др.) и методов синтезирования (жидкофазная эпитаксия, вакуумное напыление, химическое,, и электрохимическое осаждение, молекулярно-лучевая зпитаксия, выращивание монокристаллов, порошковая металлургия и др.). Экспериментальное определение тонкой структуры дефектов этих реальных материалои не всегда доступно или связано со значительными техническими трудностями и весьма дорогостоящим оборудованием.
В связи с этим повышается интерес к исследованию мапвп.гой доменной структуры как к относительно простому косвенному методу анализа структуры дефектов материалов. Кроме того, в настоящее время магнитная доменная структура используется в техтіческих целях непоередствсішо (доменные запоминающие и магнитооптические устройства на ферритах и аморфных пленках). Доменная структура редкоземельных соединений характеризуется большим разнообразием и обладает рядом особенностей, не описываемых известными теоретическими моделями. Исследования в
этой области требуют, с одной стороны, получения новых
экспериментальных данных по закономерностям её формирования и, с
другой стороны, поноса новых подходов к её теоретическому описанию.
Редкоземельные соединения являются уникальными объектами для
изучения доыешюи структуры, т.к. к настоящему времени разработаны
методы их синтеза, позволяющие получать образцы с весьма.широким
спектром значений коэрцитивной силы, что позволяет проследить влияние
этой наиболее структурно-чувствительной характеристики на
формирование и перестройку доменной структуры. Поэтому избранная
тема исследований является актуальной как в научном, так и. в
практическом отношении.
Научная новизна. В результате проведенных исследований получены и выносятся на защиту следующие новые научные результаты.
Проведено систематическое экспериментальное исследование
закономерностей формирования доменной структуры
высокохоэрцитнвных псевдомонокристаллических интерметаплических соединений на основе РЗМ и Со. Показано, что в отличие от бездефектных кристаллов средняя ширина и удельная поверхность доменных границ в зависимости от магнитной предистории подвержены значительным изменениям (до нескольких порядков величины), не описываемым известными теоретическими моделями.. Для характеристики наблюдаемых сложных структур впервые предложено и реализовано их количественное описание статистическими методами стереометрического анализа и фрактальных размерностей.
- Получены аналитические формулы и составлены программы численных расчетов полного вектора локального внутреннего и внешнего Поля для основных моделей доменных структур образцов конечных размеров. Получены расчетные и экспериментальные данные по топографии локальных полей доменных структур с волнистыми границами, с дополнительными доменами и доменных дендритов. Впервые обнаружена аналогия между процессом вязкостного развития доменной структуры и фрактальными моделями необратимого роста типа ОДА (ограниченная диффузией агрегация), вязких "пальцев" и Идена. Разработана модифицированная модель фрактального роста дендритной доменно* структуры, учитывающая в качестве дополнительного параметра эффекты поверхностного натяжения доменных границ, локальные поля рассеяния вблизи границ доменного дендрита. Проведено
компьютерное моделирование процесса дендритного роста доменов, находящееся в хорошем соответствии с проведённым экспериментом. - Проведена расшифровка сложной структуры пшкокоэрцитпвнмх плёнок ферритов-гранатов для магнитооптических устройств. Показано, что в достаточно толстых плёнках формируется доменная структура волнистого типа, хорошо описываемая моделью Гудннафа-Шимчак-Кандауровон. Полученные данные качественно и количественно объясняют появление технически перспективного эффекта двумерной* магнитооптической дифракции на волнистых доменных границах.
Практическая ценность работы. .Полученные результаты в части предложений по количественным методам оценки параметров доменов должны способствовать дальнейшей систематизации экспериментальных данных по исследованиям сложных доменных структур в высококоэрцитивных магнетиках. Найденные аналогии развития доменной структуры с известными моделями фрактального необратимого роста, развитыми для других физических ггроцессов могут способствовать развитию теории сложных доменных структур. Разработанные программы вычислений полей доменных структур нашли своё применение для технических расчётов сложных систем на постоянных магнитах, в Частности, систем с конвергентной магнитной структурой, а также эффектов термического намагничивания в редкоземельных магнитах на основе Sm-Co и Fe-Nd-B.
Апробация работы. Основные положения работы докладывались на Международной конференции по мапктюму (International Conference on Magnetism ICM'94, Warsaw, Poland 1994), и на XI Всесоюзной конференции по постоянным маннітам (Суздаль, 1994).
