Введение к работе
Актуальность темы. Интенсивное исследование магнитных свойств ферромагнитных материалов в форме магнитных пленок обусловлено двумя причинами. С одной стороны, магнитные' пленки являются хорошим объектом физических исследований. Их изучение привело к созданию и развитию таких методов исследования, как злектроннооптические и магюггооптические, СВЧ-методы и другие. С другой стороны, они нашли широкое применение в новейших приборах вычислительной техники, автоматики и телемеханики. Хорошим стимулом для развития теоретического описания структур доменов и доменных стенок явилось использование з устройствах памяти ЭВМ в качестве носителей информации цилиндрических магнитных доменов (ЦМД). Современное развитие систем магнитной памяти в направлении повышения плотности записи информации, скорости передачи данных и снижения стоимостных показателей характеризуется возрастанием требований к магнитной среде. Поэтому, при рассмотрении многих вопросов физики и микроэлектроники особую роль играет изучение доменной структуры и внутренней структуры доменной стенки (ДС), а также их изменений при изменении внешних полей и параметров пленки (прежде всего ее толщины и величины одноосной анизотропии материалах
Пель и задачи исследования. йслью настоящей диссертационной работы является исследование при помощи методов компьютерного моделирования эволюции двух типов двумерных периодических доменных го-руктур-с разнополярными и однополярными ДС-при изменена ;й;И 'дра .качества материала
(<3=К/2яМ&, где К-первая константа анизотропии материала и М^-намагниченность насыщения) и толщины пленки. При этом решались следующие задачи:
1) Усовершенствование численного метода динамического
установления применительно к нашей задаче. Обеспечение
удовлетворительной устойчивости и сходимости разностной схемы
расчетов для широкого ряда значений параметров магнитной
пленки.
2) Разработка характеристик распределения
намагниченности, позволяющих исчерпывающим образом описать
двумерную периодическую структуру намагниченности и
обеспечить сравнение результатов численных расчетов с реальным
экспериментом.
3) Изучение изменений, происходящих в структуре
намагниченности одноосной магнитной пленки, ось легкого
намагничивания которой перпендикулярна к ее плоскости, при
изменении толщины пленки и фактора качества материала.
Научная новизна и результаты, выносимые на зашиту.
1) Впервые на основе общей микромагнитной модели
найдены статически устойчивые двумерные распределения
намагниченности в магнитных пленках в широком интервале
значений фактора качества и толщины пленки.
2) Определены значения оптимальних параметров,
необходимых для описания распределения намагниченности. К ним
относятся: эффективная ширина однополярной и разнополярной
ДС в периодической структуре намагниченности, интегральная и
поверхностная скрученность, средняя плотность энергии и
магнитостатической энергии структуры, среднее и максимальное
значения нормальной компоненты намагниченности, период
доменной структуры.
3) Впервые проведено численное исследование изменений оптимальных параметров при изменении фактора качества материала и толщины пленки. Показано, что:
а-предсхазывавшийся ранее различными моделями ориентационный фазовый переход по фактору качества и толщине отсутствует;
б-при Q>2+3 справедливо приближение о прямоугольном распределении намагниченности для расчета иагнитостатической энергии;
в-при Q<2*3 степень неоднородности распределения намагниченности во всем объеме одинакова. При этих условиях структура с разнополярными доменными стенками обладает энергией большей, чем структура с .одиополярными ДС, причем Еелггаяга сиергетического барьера, отличающего разнополярные структуры от однсполярных, увеличивается при уменьшении фактора качества;
г—зависимость периода структуры (Л) от толщины пленки (Т) качественно совпадает с результатами работ, которые получены па основе учета только диполь-дипольиого взаимодействия.
Практическая и научная значимость.
Результаты диссертационной работы по исследованию статически устойчивых распределений намагниченности в одйоосной ферромагнитной пленке для широкого интервала значений фактора качества и толщины могут быть использованы при проектировании больших интегральных схем устройств на ЦВД.
Научная значимость определяется тем, что полученные результаты могут быть использованы для оптимизации экспериментальных исследований доменных структур.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на Всесоюзном объединенном научно-техническом семинаре по проблеме ЦМД/ВБЛ (Алушта, 1991), ХШ Всесоюзной школе-семинаре "Новые магнитные материалы микроэлектроники (магнитные пленки)" (Астрахань, 1992), XIV Школе-семинаре "Новые магнитные материалы микроэлектроники" (Москва, 1994), 14 международном коллоквиуме по магнитным пленкам и поверхностям (Дюссельдорф, 1994) и опубликованы в печатных работах (1-7).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, а также списка основных цитируемых литературных источникоа Работа содержит 102 страниц : основного текста, включая 3 таблицы, 37 рисунков и 95" наименовании цитируемой литературы.