Введение к работе
Актуальность темы. Являясь прекрасным объектом исследований в физике конденсированного состояния, тонкие магнитные пленки (ТМП) находят свое применение в считывающих магнитных головках, в тонкопленочных сенсорах, используются для разработки магнитной и оперативной памяти ЭВМ нового поколения.
При квазистатическом и импульсном намагничивании и перемаг-ничивании ТМП процесс изменения доменной структуры идет через образование неоднородностеи в распределении вектора намагниченности в доменных стенках (ДС) (горизонтальные блоховские линии (ГБЛ), структуры с особыми точками (ОТ)). Наличие структурных неоднородностеи в распределении вектора намагниченности в ДС существенно сказывается на статических и динамических свойствах ДС и доменных структур ТМП, в частности, на периоде равновесной структуры. Период равновесной структуры, с точки зрения эксперимента, является важнейшей величиной, по которой определяют параметры магнитного материала. Неоднозначность в определении равновесного периода доменной структуры приводит к неоднозначности в интерпретации экспериментальных данных. Одна из причин неоднозначности связана, в частности, с нечетким определением и неоднозначностью поля собственного ди-поль-дипольного взаимодействия, которое в литературе освещено недостаточно полно, а иногда и ошибочно*.
Экспериментальные методы наблюдения доменной структуры ТМП, существующие в настоящее время, не позволяют получить подробную информацию о распределении вектора намагниченности в ДС в объеме исследуемого образца. Поэтому теоретические методы исследо-
Антонов Л.И. "Макроскопическое представление поля вектора намагниченности магнетика."- УФН, 2003, 173 (11), с. 1241 - 1245.
вания доменной структуры ТМП на основе численных методов играют важную роль в процессе познания физических явлений происходящих в магнитной структуре пленок.
Целью данной работы является исследование статических свойств доменных структур легкоосных ТМП содержащих неоднородности в распределении намагниченности в ДС в зависимости от параметров пленки (параметров материала (величины анизотропии, намагниченности насыщения, величины обменного взаимодействия) и толщины пленки) численым моделированием на основе методов динамического установления. При этом решались следующие задачи.
Анализ методов поиска равновесного периода и равновесного распределения намагниченности на классе двумерных периодических решений.
Разработка численного метода интегрирования уравнений Ландау-Лифшица-Гильберта (ЛЛГ) для пленок с фактором качества материала большем единицы для обеспечения сходимости итерационного процесса.
Изучение зависимости пространственных характеристик неоднород-ностей магнитной структуры ДС при изменении параметров пленки.
Анализ топологии поля вектора намагниченности и составляющих ее полей внутри пленки.
Научная новизна и результаты выносимые на защиту.
Впервые проведен анализ методов нахождения равновесного периода двумерной периодической доменной структуры намагниченности ТМП. Предложен простой и наглядный метод установившихся структур для вычисления равновесного периода.
Впервые найдены точные решения для равновесного распределения вектора намагниченности для двумерных периодических структур содержащих ГБЛ (круговую 2тс-ГБЛ и крестообразные 2и-ГБЛ, 4л-
ГБЛ, бтт-ГБЛ), для структур с особыми точками (тг-ГБЛ с ОТ, ДС с ОТ типа "вихрь" и "седло") в широком диапазоне параметров магнитных материалов.
Впервые вычислены пространственные характеристики ДС с ГБЛ (ширина ГБЛ, ширина ДС с ГБЛ) в периодической структуре намагниченности в зависимости от параметров пленки (фактора качества и толщины).
Подробно описана трехмерная топология поля вектора намагниченности и составляющих ее полей внутри магнитной пленки.
Достоверность полученных результатов определяется выбранным методом интегрирования полных уравнений ЛЛГ без каких-либо упрощающих моделей и совпадением в соответствующих предельных случаях с результатами других авторов и экспериментальными результатами.
Практическая значимость. Результаты диссертационной работы могут быть использованы при разработке новых устройств использующих ТМП, а также для построения новых экспериментальных схем определения параметров магнитных пленок. Разработанные в диссертации методы имеют общий характер и могут быть применены для широкого класса магнитостатических задач.
Научная значимость определяется в формировании нового мировоззрения в понимании внутренней структуры доменных стенок и эволюции этих структур в результате внешнего воздействия.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались па Выездной секции по проблемам магнетизма в магнитных пленках, малых частицах и наноструктурных объектах (Астрахань, 2003), Международной конференции по физике электронных материалов "ФИЭМ'02" (Калуга, 2002), Международной конференции "Нелинейные процессы и проблемы самоорганизации в современном материаловедении" (Астрахань, 2002), XVII и XVIII Международных шко-
лах-семинарах "Новые магнитные материалы микроэлектроники" (Москва, 2000 и 2002), Евро-Азиатском симпозиуме "Прогресс в магнетизме" - EASTMAG-2001 (Екатеринбург, 2001), 1-й Российской конференции молодых ученых по математическому моделированию (Калуга, 2000).
Публикации, По материалам диссертации всего опубликовано 27 печатных работ, из них - 4 статьи в научных журналах, 8 статей в сборниках трудов и материалов конференций, 7 тезисов докладов на конференциях и 8 препринтов.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и библиографического списка использованной литературы. Диссертация изложена на 123 страницах текста, содержит 51 рисунок, 1 таблицу и 131 библиографическую ссылку.
