Введение к работе
Актуальность работы Активное изучение спин-переориентационных фазовых переходов (СПП), представляющих собой типичный пример переходов "порядок"-"порядок" началось с развитием теории фазовых переходов Ландау. Исследование таких переходов представляет несомненный фундаментальный интерес, в особенности в сильномагнитных веществах со сложной магнитной структурой.
Магнитные фазовые диаграммы таких систем носят сложный характер: магнитная анизотропия приводит к возникновению на критических линиях поликритических точек, вблизи которых меняется характер аномалий физических свойств, к срыву фазового перехода второго рода на переход первого рода и т. д.
Развитие технологии синтеза привело к возникновению большого числа "искусственных" магнетиков, среди которых особенно выделяются два класса: магнитные сверхрешетки, состоящие из чередующихся тонких (1-10 нм) слоев различных магнитных материалов (обычно металлы 3d и 4f переходных групп) и аморфные вещества, обладающие спонтанным магнитным упорядочением. Такие материалы могут применяться (и уже применяются) как среды для эаписи информации. Поскольку устойчивость элементарных носителей информации по отношению к внешним воздействиям в устройствах магнитной памяти определяется особеннностями магнитной структуры, изучение СПП в данных магнетиках имеет и практическую ценность.
Учет специфики структуры, .проявляющейся в наличии неодно-родностей (внешняя поверхность и поверхности раздела (интерфейсы) в сверхрешетках и структурный беспорядок в аморфных телах) требует дальнейшего развития и улучшения существовавших
- 4 -ранее теоретических подходов.
Так» в большинстве теоретических работ по изучению СПП в сверхрешетках используется либо приближение единичной ячейки, либо численные процедуры. Оба данных подхода являются недостаточными. В приближении единичной ячейки теряются многие важные особенности, обусловленные граничными эффектами. Численные методы не позволяют дать ясную интерпретацию результатов в силу большого числа варьируемых параметров: констант обменных и анизотропных взаимодействий, толшин слоев и т. д. В аналитических работах, учитывающих граничные эффекты, не удалось получить окончательные' результаты в силу сложности проблемы и обсуждение во многом проводилось на качественном уровне.
Теоретическое описание аморфного магнетизма чаще всего проводится в рамках теории эффективной среды. Учет влияния стохастичности среды на магнитную структуру носил общетеоретический характер, а исследование магнитных свойств аморфных ферримагнетиков состава ''редкая земля"-"переходный металл" (РЗ -Щ) проводилось либо в рамках феноменологических моделей, либо с помощью метода Монте-Карло. Аналитически важные особенности редкоземельных ионов (сінная локальная анизотропия РЗ ионов, находящихся не в s-состоянии) практичес ' не учитывались.
Цель диссертационной работы состояла в том, чтобы теоретически исследовать спин-переориентационные переходы в анизотропных магнитных сверхрешетках и.аморфных пленках РЗ-Ш с учетом влияния иеоднородностей поверхности и конечного числа сдоев в сверхрешетках и структурного беспорядка в аморфных панках .
- 5 -Научная новизна работы
1. В рамках теории Ландау развито аналитическое описание спин
переориентационных переходов в магнитных сверхрешетках. Полу-
чены точные условия устойчивости коллинеарных магнитных фаз
(все спины коллинеарны внешнему полю) для сверхрешеток с про
извольным числом слоев. В сверхрешетках с антиферромагнитным
обменным взаимодействием через поверхности раздела слоев най
дены новые магнитные фазы, возникновение которых обусловлено
граничными эффектами.
-
В приближении полубесконечной среды получены уравнения критических линий и построены магнитные фазовые диаграммы анизотропных сверхрешеток типа Gd/Co, Fe/Cr для случаев, когда поле приложено вдоль осей легкого и трудного намагничивания.
-
Предложен механизм рассеяния электронов проводимости в магнитных многослойных структурах, получены выражения для полевой зависимости эффекта гигантского магнитосопротивления.
-
Предложена модель теоретического описания аморфных феримаг-нетиков состава РЗ - ПМ. Найдены индуцированные полем асперо-магнитные фазы с ближним ориентационным порядком, построены магнитные фазовые диаграммы. Теоретически исследованы процессы намагничивания аморфных магнетиков со стохастической доменной структурой.
Научная и практическая ценность работы
Проведенное исследование спин-переориентационных переходов в магнитных сверхрешетках выявило влияние поверхности на спин-переориентационные переходы и позволило предсказать новые поверхностные магнитные фазы. Рассмотренная модель выходит ва рамки обычного континуального приближения для эффективно одно-
мерных задач и может быть полезна при исследовании ориентаци-онных фазовых переходов в тонких пластинах и слоистых магнетиках.
Полученные результаты непосредственно обобщаются на различные многослойные структуры и позволяют исследовать стабильность различных спиновых конфигураций в материалах типа "объемный магнетик - сверхрешетка", а также изучить влияние поверхностной анизотропии и эффектов подложки.
Результаты работы объяснили особенности процессов намагничивания и петель гистерезиса, наблюдаемых в аморфных магнетиках Er-Fe, Tb-Co (С. А. Никитин и др.. 1990, МГУ), различие петель гистерезиса для сверхрешеток NiFe/Cr с четным и нечетным числом слоев ( М, ДВатсон и др., 1992. США).
Апробация результатов Материалы диссертационной работы докладывали^ на Всесоюзной школе-симпозиуме физиков-теоретиков "Коуровка 23" (Свердловск, 1990), Сессии Совета по магнетизму Российской Академии Наук (Москва, 1992), II международной кон-, ференции NAN0 II (Москва, 1993), 38-ой Международной конференции по магнетизму и магнитным м^гериалам MMW93 (Миннеаполис, 1993), а также на семинарах в ИОФ РАН и МГУ.
Публикации. По результатам диссертации опубликовано 6 печатных работ, список которых приведен в конце автореферата
Структура и' объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения-и приложения. Полный объем диссертации составляет J22. страницы",включая 31 рисунок ' список литературы из 127 наименований.
