Содержание к диссертации
Ст
Введение 4
'лава I. СЛАБЫЙ ФЕРРОМАГНЕТИЗМ И СПИНОВАЯ ПЕРЕОРИЕНТАЦИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ОРТОФЕРРИТОВ
-
Кристаллическая и магнитная структура редкоземельных ортоферритов 8
-
Спонтанные магнитные переориентационные переходы в монокристаллах ортоферритов 17
1.3. Доменная структура ортоферритов 26
'лава 2. ВЫРАЩИВАНИЕ МОНОКРИСТАЛЛОВ ОРТОФЕРРИТОВ СО
СЛОЖНЫМИ ЗАМЕЩЕНИЯМИ В РЕДКОЗЕМЕЛЬНОЙ ПОДР&-ШЕТКЕ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ ИХ МАГНИТНЫХ СВОЙСТВ
2.1. Выращивание монокристаллов ортоферритов с
частичным замещением самария тербием, тулием
и эрбием 41
2.2. Методика исследования магнитных свойств и
доменной структуры 51
лава 3. ВЛИЯНИЕ ЧАСТИЧНОГО ЗАМЕЩЕНИЯ ИОНОВ &т
ИОНАМИ ГЬ , Ег И Тт НА МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ОРТОФЕРРИТОВ
-
Температурная зависимость слабого ферромагнитного момента в области низких температур 60
-
Спиновая переориентация в ортоферритах с различными соотношениями ионов самария, эрбия,
тулия и тербия в редкоземельной подрешетке 66
СТ.
3.3. Процессы перемагничивания в кристаллографи
ческих направлениях [OOl] , /ІОО/ и /lIQ7
в ортоферрите 8тО0еЕ>Ь,іїТ&о,г^еOs 84
Глава 4. ДОМЕШШЇ СТРУКТУРА В МОНОКРИСТМЛАХ С РАЗЛИЧНЫМ СОДЕРЖАНИЕМ ИОНОВ fa3* , >3* , 73^ И Тю3* В РЕДКОЗЕМЕЛЬНОЙ ПОДРЕШЕТКЕ
-
Влияние состава, внешнего магнитного поля и температуры на доменную структуру в плоскости (001) 91
-
Доменная структура в кристаллографических плоскостях (001), (100) и (ПО) в фазе/Ъ 106
-
Особенности образования ВДД в области спиновой переориентации 122
Глава 5. ОБСУЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ
5.1. Магнитные свойства и доменная структура
ортоферритов с различными концентрациями
ионов Sm3* % Т63* ,г3* и 7?п3*~ 133
5.2. Определение магнитных характеристик монокри
сталлов ортоферритов из температурных и поле
вых зависимостей параметров ЦМД 136
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДИ 149
ЛИТЕРАТУРА 152
#* 4 **
Введение к работе
Современный уровень развития твердотельной электроники требует создания надежной элементной базы на основе новых материалов с широкой гаммой необходимых физических параметров. Значительная роль в решении этой важной проблемы принадлежит магнитным материалам и в частности ферритам с различной кристаллической структурой. Уникальные магнитные и магнитооптические свойства ферритов, возможность получения их в виде объемных монокристаллов и монокристаллических пленок, практически неограниченная растворимость при образовании твердых растворов путем изова-пентных и разновалентных замещений, позволяющая в широких пределах и целенаправленно изменять эти свойства - все это обеспечивает постоянно возрастающий интерес исследователей и изучению |ерритов.
Все сказанное в полной мере относится к редкоземельным эртоферритам (РЗО), которые интенсивно исследуются последние [О - 15 лет. Монокристаллы ортоферритов используются в ряде электронных и магнитооптических устройств. Кроме того, монокри-зталлы этих магнитоупорядоченных соединений известны как материалы с разнообразной доменной структурой и различными магнитны-ии фазовыми переходами, что позволяет использовать их в качестве модельных объектов при изучении природы и механизма переориента-дионных фазовых переходов и связанных с этим изменений физиче-зких свойств.
Несомненный интерес представляет дальнейшее выяснение возможности изоморфных замещений различными элементами в широком интервале составов как с точки зрения синтева новых редкоземель- ных ортоферритов, так и влияния таких замещений на магнитные свойства и характер доменной структуры.
Данные, имеющиеся в литературе к настоящему времени, показывают, что большинство исследований проводилось на простых ортоферритах или их двойных системах, чаще на основе самариево-го ортоферрита, в которых часть ионов Sm замещается каким-либо редкоземельным элементом. Вместе с тем большой интерес представляет изучение твердых растворов РЗО, содержащих одновременно до трех разнотипных редкоземельных ионов.
Выбор ортоферритов самарий-тербий-эрбиевой и частично сама- рий-тербий-тулиевой систем в качестве объектов исследований обу словлен следующими соображениями. Взятый за основу ортоферрит т/~еОз обладает самой высокой температурой спиновой переориен тации. В ортоферрите ТЬ&Оз при Т*> 6,5 К спины ионов /&находятся в фазе /* , а при Т- 6,5 К переходят в фазу / , поляризуя ионы 7 вдоль а -оси кристалла. В двух других за мещающих ортоферритах интервалы спиновой переориентации находятся в близких температурных областях -90 * 100 К и 86 * 92 К соответственно. Путем изменения комби наций указанных РЗ ионов и их количественных соотношений в твер дых растворах получены монокристаллы, имеющие достаточно широкий ИСП вблизи комнатных температур и, соответственно, мелкую домен ную структуру с хорошим оптическим контрастом.
Целью настоящей работы является синтез монокристаллов ортоферритов с частичным замещением ионов & ионами ТЪ , &~ , 77*7 в редкоземельной подрешетке и комплексное исследование их магнитных свойств и доменной структуры в зависимости от состава, магнитного поля и температуры,в том числе при переориен- тационных фазовых переходах.
Научная новизна работы. В результате проведенных исследований получены следующие результаты:
1. Выращены монокристаллы ортоферритов составов, в которых, наряду с ионами самария, содержатся в различных комбинациях и количественных соотношениях редкоземельные ионы эрбия, тулия и тербия.
2, В ортоферритах всех синтезированных составов: изучены температурные зависимости намагниченности насыщения в широкой области температур, включая гелиевые; определены температурные области фазовых переходов несколькими методами; проведены исследования изменения доменной структуры в кристаллографических плоскостях (001), (100) и (НО) при воздействии внешнего магнитного поля и температуры; впервые установлена возможность формирования нерегулярной решетки ІЩ в области переориентационных фазовых переходов в отсутствии внешнего магнитного поля; на основе теоретической модели рассчитаны плотность энергии доменной стенки, характеристическая длина, намагниченность, а также константы анизотропии #г и Л& „
Практическая значимость. Полученные экспериментальные результаты и модельные представления, использованные для расчетов констант магнитной анизотропии, могут быть применены в научных исследованиях, а также для прогнозирования изменения магнитных параметров редкоземельных ортоферритов при различных замещениях в редкоземельной подрешетке.
Результаты работы вошли в отчеты лаборатории неметаллических ферромагнетиков Института физики твердого тела и полупро- - 7 -водников АН БССР по НИР "Исследование влияния состава, температуры и некоторых других внешних воздействий на магнитные и магнитооптические свойства, доменную и кристаллическую структуру ферритов редкоземельных элементов" (Минск, 1978 г., В гос.регистрации 76092249); "Исследование переориентационных фазовых переходов в монокристаллах ортоферритов с замещениями в различных подрешетках" (Минск, 1980 г., № гос.регистрации 790083II). На защиту ВЫНОСЯТСЯ:
1. Данные экспериментально определенных значений ширины и положения на шкале температур интервалов спиновой переориента ции ортоферритов с различными сочетаниями ионов /?? , 7Ъ , г и 7^7 в редкоземельной подрешетке.
Температурные зависимости удельной намагниченности и влияние ионов Та , сг и "*? на точку компенсации исследованных монокристаллов ортоферритов.
Результаты исследования доменной структуры в кристаллографических плоскостях (001), (100) и (НО) в зависимости от состава, магнитного поля и температуры.
Способ формирования нерегулярной решетки ІЩД вблизи фазовых переходов П рода в отсутствии внешних магнитных полей.
Расчет основных магнитных характеристик ортоферритов: плотности энергии доменной границы, характеристической длины, намагниченности, а также констант анизотропии Л^ и ІЇує в фазах / и /J2 1 исходя из параметров цилиндрического магнитного домена во внешнем магнитном поле. — О ~*
