Введение к работе
Актуальность проблемы. Эпнтаксиальные пленки ферритов-гранатов (ЭПФГ) являются уникальными магнитными и магнитооптическими материалами, находящими многочисленные практические применения в приборах интегральной и волоконной оптики. На их основе созданы такие устройства, как модуляторы, волноводные преобразователи мод, магнитооптические управляемые транспаранты, невзаимные фазовые элементы для лазерных гироскопов, запоминающие устройства и многие другие. Этот факт определяет то огромное внимание, которое на протяжении последних 25 лет уделяется как технологии выращивания ЭПФГ, так и исследованиям их физических свойств.
Для исследования магнитных характеристик ЭПФГ достаточно давно и успешно применяют такой мощный метод, как ферромагнитный резонанс (ФМР). Как правило, ФМР в ЭПФГ регистрируют на высоких частотах (порядка 9 ГГц и выше) и в магнитных полях, значительно превышающих собственные характерные поля ЭПФГ (размагничивающее поле, эффективные поля одноосной и кубической анизотропии). Большинство исследовании выполнено на "классических" монокристаллах и пленках чистого железо-иттриевого граната (ЖИГ), в то время, как ЭПФГ, выращенные для различных практических применений, часто значительно отличаются от чистого ЖИГ как по составу, так и по магнитным свойствам.
Между тем. до сих пор остается слабо изученной однородная спиновая динамика в области индуцированного внешним магнитным полем ориен-тационного фазового перехода (ОФП) от доменной структуры к однородному состоянию. При типичных параметрах ЭПФГ частоты ФМР в этом случае попадают в диапазон 100+1000 МГц. Именно в этой области частот и соответствующих им магнитных полей могут ярко проявиться многие интересные эффекты, которые на более высоких частотах оказываются подавлены сильным внешним магнитным полем. Данный диапазон частот благоприятен также для возбуждения и распространения в ЭПФГ гиперзвуковых волн. Кроме того, по мере приближения к ОФП значительно возрастает восприимчивость магнетика, что может приводить к различным нелинейным эффектам.
Уникальные магнитооптические характеристики ЭПФГ позволяют применить для регистрации ФМР в радиочастотной области метод магнитооптического детектирования (МОД). Если освещать линейно поляризованным светом образец с прецессирующей намагниченностью, то вследствие магнитооптических эффектов Фарадея и Коттон-Мутона прошедший свет будет испытывать модуляцию, проявляющуюся в виде поворота плоскости поляризации и появлении эллиптичности. В отличие от радиоспектроскопического метода регистрации ФМР при магнитооптическом детектировании измеряется не отражение СВЧ излучения от системы резонатор-образец, а реальная амплитуда прецессии намагниченности в локальной освещаемой области образца. Метод МОД принципиально не имеет час-
тотных ограничений и позволяет одновременно регистрировать как переменные, так и постоянные компоненты намагниченности.
Цель работы. Основной целью работы являлось исследование прецессии намагниченности вблизи ориентационного фазового перехода с помощью метода магнитооптического детектирования ФМР. Для этого решались следующие задачи:
-
Отработка методики магнитооптической регистрации переменных компонент намагниченности в объеме и в поверхностном слое ЭПФГ.
-
Исследование формы траектории прецессии при различной ориентации намагниченности.
-
Исследование взаимодействия прецессирующей намагниченности и стоячих магнитоупругих волн поперечной и продольной поляризации в структуре пленка/подложка.
Научная новизна работы определяется основными результатами и положениями, которые выносятся на защиту:
-
Впервые осуществлено магнитооптическое детектирование спектра магнитных колебаний намагниченности в ЭПФГ вблизи ОФП на низких СВЧ частотах. Впервые с помощью метода магнитооптического детектирования продемонстрировано различие свойств в объеме и в поверхностном слое ЭПФГ.
-
Впервые обнаружен ранее неизвестный класс нелинейных явлений, сопровождающих прецессию намагниченности в несимметричной потенциальной яме. Разработана магнитооптическая методика регистрации несимметричной траектории прецессии намагниченности.
-
Впервые исследовано сильное взаимодействие между колебаниями намагниченности и стоячими упругими волнами (СУВ) продольной поляризации (волнами сжатия и разрежения) в структуре пленка/подложка.
-
Впервые обнаружен вклад несимметричной прецессии намагниченности в возбуждение продольных СУВ.
Практическая ценность. Результаты работы помогают глубже понять физические процессы, сопровождающие динамику намагниченности в окрестности фазового перехода. Вновь открытые эффекты дают возможность создавать на основе ЭПФГ совершенно новые устройства. Кроме того, предложенный в работе метод магнитооптического детектирования ФМР в отраженном свете может быть использован для неразрушающего контроля однородности ЭПФГ.
Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на международном симпозиуме по магнитооптике ISMO'91 (Харьков, 1991), на XIX Всесоюзной конференции по физике магнитных явлений (Ташкент, 1991), на международных конференциях по магнетизму INTERMAG'93 и 1СМ'94 (Стокгольм, 1993; Варшава, 1994), на международной конференции по ферритам ICF'7 (Бордо, 1996), причем на симпозиуме ISMO'91 и конференции 1СМ'94 автором диссертации были сделаны устные доклады.
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 12 печатных работах, список которых приведен в конце автореферата.
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы. Диссертация содержит 111 страниц машинописного текста, включая 34 рисунка и одну таблицу. Список литературы содержит 89 наименований. Характерной особенностью диссертации является то, что рассматриваемые в ней вопросы относятся ко многим разделам физики твердого тела (магнитооптика, нелинейная динамика, магнитоупругие колебания и волны, фазовые переходы). Поэтому в диссертации нет единого обзора литературы, а необходимые сведения приводятся в начале каждой главы. В последнем параграфе каждой главы сформулированы основные результаты и выводы, относящиеся к данной главе.
