Введение к работе
Актуальность темы. Задача изучения спин-волнового резонанса (СВР) в тонких пленках представляет несомненный научный интерес, являясь частью общей проблемы магнитного резонанса и еще более фундаментальной проблемы взаимодействия излучения с веществом. Будучи яркими эффектами, подтверждающими многие представления современной физики, ферромагнитный (ФМР) и спин-волновой резонансы одновременно являются весьма тонкими и эффективными методами изучения вещества. С их помощью могут быть получены сведения о магнитной структуре магнитоупорядоченных веществ, о природе взаимодействий в них, измерены их основные характеристики.
Явление резонансного взаимодействия электромагнитного поля с ферромагнетиками имеет и важное прикладное значение, поскольку лежит в основе функционирования многочисленных СВЧ устройств: преобразователей частоты; резонансных вентилей и фильтров; параметрических усилителей; ограничителей мощности; линий задержки. В связи с этим особую значимость приобретает задача построения теоретических моделей, позволяющих описать особенности возбуждения колебаний в магнитных пленках, в том числе и в многослойных, которые находят все более широкое применение в современных СВЧ-устройствах.
Несмотря на большое количество работ, посвященных исследованиям СВР, многие вопросы остаются невыясненными. Не все экспериментальные результаты по спин-волновому резонансу в тонких пленках могут описываться теорией Киттеля, основанной на модели полного или частичного закрепления спинов за счет поверхностной анизотропии или моделью, предложенной Портисом и Шлеманом и основанной на предположении о неоднородности намагниченности по толщине пленки. Мало исследованы механизмы закрепления спинов в пленках имеющих сложный тип анизотропии. Остаются не исследованными особенности спин-волнового резонанса при диссипативном и смешанном механизмах закрепления спинов в многослойных пленочных структурах при малых значениях толщин слоев закрепления. Поэтому выбранная тема диссертационной работы является актуальной.
Целью настоящей работы являлось теоретическое и экспериментальное исследование влияния параметров многослойных пленок на спектры спин-волнового резонанса.
В работе решены следующие основные задачи:
-
предложена модель, позволяющая рассчитывать основные характеристики спектров спин-волнового резонанса в многослойных пленках при диссипативном или смешанном механизмах закрепления спинов;
-
изучено влияние разности полей однородного резонанса на эффективность закрепления спинов на межслойной границе;
-
исследована трансформация спектров СВР и структуры СВ-мод в трехслойных магнитных пленках при переходе слоя (слоев) закрепления из состояния реактивной среды в дисперсивную;
-
исследовано влияние толщины слоя закрепления на параметры спектра СВР при различной ориентации внешнего постоянного магнитного поля относительно плоскости пленки.
Научная новизна заключается в следующем:
-
Показано, что при увеличении разности резонансных полей в двухслойной пленке происходит возрастание степени закрепления спинов. Это имеет место как для слоя, находящегося в состоянии реактивной, так и дисперсивной среды.
-
Установлено наличие пространственной дисперсии спиновых волн в трехслойных пленках, механизм которой связан с действием слоев закрепления.
-
Экспериментально показано существование двух областей пространственной дисперсии в трехслойных пленках с различными значениями магнитных параметров слоев закрепления.
-
Обнаружена периодическая зависимость ширины и интенсивности пиков поглощения спектра СВР от толщины слоя закрепления.
-
Обнаружено резкое возрастание степени закрепления спинов при наноразмерных толщинах слоя закрепления.
Практическая ценность работы.
Предложенная в работе модель позволяет рассчитать основные параметры спектров спин-волнового резонанса в многослойных пленках.
Полученные в работе результаты могут быть использованы при разработке приборов на спиновых волнах.
Основные положения и результаты, выносимые автором на защиту.
-
При увеличении разности полей однородного резонанса в слоях двухслойной пленки происходит увеличение степени закрепления спинов.
-
Установлен новый тип пространственной дисперсии спиновых волн в трехслойных магнитных пленках.
-
Предложена модель, объясняющая периодическую зависимость зависимости ширины и интенсивности линий СВ-мод и резкое возрастание степени закрепления спинов при наноразмерных толщинах слоя закрепления.
Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на XVII Международной школе-семинаре «Новые магнитные материалы микроэлектроники» (Москва, 2004), международных конференцияx: «ESTMAG-2007» (Казань, 2007), «Проблемы и прикладные вопросы физики» (Саранск, 2003), Всероссийской молодежной научной школе «Материалы нано-, микро- и оптоэлектроники: физические свойства и применение» (Саранск, 2007).
Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 20 работах, 2 из них в журналах, рекомендованных ВАК для публикации материалов диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка цитируемой литературы. Общий объем работы составляет 134 страницы, включая 35 рисунков и 3 таблицы. Список литературы содержит 93 наименования.
