Введение к работе
Актуальность темы. Исследование спин-волнового резонанса (СВР) в многослойных магнитных пленках представляет несомненный научный интерес и является частью общей проблемы ферромагнитного резонанса. Сущность явления ферромагнитного резонанса (ФМР) заключается в возбуждении резонансной прецессии и проявляется в избирательном поглощении энергии высокочастотного магнитного поля ферромагнетиком.
Наличие сильной корреляции между магнитными моментами атомов маг-нитоупорядоченных веществ обуславливает возможность существования в таких системах кроме однородной прецессии, неоднородных магнитных колебаний -магнитостатических и обменных спиновых волн. В частности, в тонких пленках с определенными граничными условиями возможно возбуждение стоячих спиновых волн - спин-волнового резонанса.
На явлении резонансного взаимодействия электромагнитного поля с веществом основаны весьма тонкие и эффективные методы изучения вещества. С их помощью могут быть получены сведения о магнитной структуре магнитоупорядоченных веществ, о природе взаимодействий в них, могут быть измерены их основные характеристики: намагниченность, константы обмена, анизотропии и мтннтострикции, времена релаксации, исследованы температурные свойства, магнитная и структурная неоднородность.
Ферромагнитный и спин-волновой резонансы имеют и важный практический аспект, поскольку лежат в основе функционирования различных СВЧ-устройств; резонансных вентилей и фильтров, преобразователей частоты, линий задержки, параметрических усилителей, ограничителей мощности.
Значительная часть работ, посвященных изучению СВР, выполнена на пленках феррит-гранатов, которые благодаря возможности полного или частичного замещения катионов позволяют реализовать широкий диапазон значений магнитных параметров. По этой причине они являются удобным объектом исследований и находят широкое применение в устройствах магнитоэлектроники.
Несмотря на большое число работ, посвященных исследованиям спин-волнового резонанса, ряд важных вопросов этого явления, а также свойств пленок феррит-фанатов остаются неизученными.
Поэтому избранная тема исследования представляется актуальной как в научном, так и в практическом плане.
Целью работы являлось исследование трансформации спектров спин-волнового резонанса и модификации закона дисперсии спиновых волн в многослойных магнитных пленках при плавном изменении симметрии граничных условий, а также исследование температурной зависимости константы обменного взаимодействия в пленках феррит-гранатов различных составов методом спин-волнового резонанса.
Научная новизна заключается в следующем.
-
Впервые исследована трансформация спектров спин-волнового резонанса в многослойных пленках при плавном переходе от симметричных к несимметричным граничным условиям.
-
Установлено, что модификация закона дисперсии спектра спиновых волн может быть обусловлена не только наличием флуктуации константы обмена или намагниченности, но и состоянием, когда граничные условия находятся в переходной области между симметричными и несимметричными.
-
Впервые исследована трансформация спектров спин-волнового резонанса в многослойных пленках, происходящая при изменении температуры и переходе через точку Кюри слоя закрепления.
-
Показано, что многообразие угловых зависимостей спектров СВР связано с различием механизмов закрепления спинов и переходами от симметричных к несимметричным граничным условиям.
-
Путем применения многослойных пленок с диссипативным механизмом закрепления спинов, впервые, методом спин-волнового резонанса исследована температурная зависимость константы обменного взаимодействия.
Практическая ценность работы . Обоснованы и разработаны ряд методик управляющего воздействия на степень закрепления спинов многослойных пленок. Разработана методика измерения поля кубической анизотропии и определения кристаллографических осей в магнитных пленках с плоскостью (111). Полученные результаты по температурной зависимости константы обмена в пленках феррит-гранатов различных составов также имеют важное значение при разработке устройств магнитоэлектроники.
Основные положения и результаты, выносимые па защиту.
1. Модификация закона дисперсии стоячих спиновых волн, в частности
появление излома на дисперсионной кривой, обусловлена состоянием, когда
граничные условия находятся в промежуточной области между симметричными
и несимметричными.
2. Дополнительное действие, кроме доминирующего диссипативного
механизма закрепления, дисиерсивпых или реактивных свойств слоя с большим а приводит к качественному различию процесса появления несимметричных промежуточных мод при уменьшении толщины этого слоя.
3. Изменение температуры и переход через точку Кюри в одном или
нескольких слоях многослойной пленки можно использовать как способ
управляющего воздействия на степень закрепления спинов.
4. Исчезновение закрепления спинов на одной из границ слоя возбуждения
в трехслойной пленке приводит к увеличению примерно в два раза числа
наблюдаемых спин-волновых мод. Это связано с переходом от симметричных к
несимметричным граничным условиям и возбуждением ранее запрещенных,
промежуточных мод. Обнаруженная корреляция температурных зависимостей
числа СВ-мод в двух- и трехслойных пленках подтверждает этот вывод.
5. В зависимости от исходной симметрии граничных условий, при
повышении температуры и приближении к точке Кюри слоя закрепления может
наблюдаться как возрастание, так и уменьшение числа СВ-мод.
6. Неэквивалентность степени закрепления на поверхностях слоя
возбуждения и ее зависимость от номера моды является одной из причин
появления излома на дисперсионных кривых.
7. В зависимости от симметрии граничных условий и характеристик слоев
многослойной пленки возможны несколько различных вариантов трансформации
спектра СВР, происходящей при изменении угла между магнитным полем и
пленкой.
8.Установлено различие в температурных зависимостях константы обменного взаимодействия Л\Т) для пленок чистого иттрий-железного граната и пленок, обладающих точкой компенсации магнитного момента.
Апробация. Основные результаты диссертации докладывались на Всероссийских школах-семинарах «Ноиые магнитные материалы микроэлектроники»: ХУ(Москва, 1996), ХУ1(Москва, 1998), Международной научно-технической конференции (Саранск, 1997), XIV Научных чтениях им. 11.В. Белова (Нижний Новгород, 1997).
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 12 работах, список которых приведен в конце автореферата.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка цитируемой литературы. Общий объем работы
сосгавляет 136 страниц, включая 36 рисунков и 2 таблицы. Список литературы содержит 144 наименования.
