Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора
физико-математических наук: 01.04.07.– физика конденсированного
состояния, 01.04.11.– физика магнитных явлений. — Иркутский
государственный университет. — Иркутск, 2010. — 38 с.
Целью работы являлось установление взаимосвязи
процессов перестройки доменной структуры, магнитных и
магнитоупругих свойств аморфных металлических сплавов на основе
железа в виде пленок, лент и проволок
Научная новизна проведенных исследований заключается в следующем:
Впервые магнитооптическим методом Керра исследованы доменная структура, процессы перемагничивания и влияние на них упругих напряжений в аморфных металлических пленках на основе железа толщиной несколько десятков микрон, полученных методом ионно - плазменного напыления в магнитном поле. Обнаружено, что приложение растягивающих деформаций вдоль оси трудного намагничивания приводит к уменьшению полей перемагничивания исследуемых пленок.
Показана роль последовательности приложения магнитного поля и упругих деформаций на процесс перестройки полосовой доменной структуры одноосных ферромагнетиков на примере аморфных металлических пленок на основе железа, полученных методом ионно-плазменного напыления в магнитном поле.
Установлено, что в узких полосках аморфных металлических пленок на основе железа толщиной несколько десятков микрон, полученных методом ионно-плазменного напыления, наблюдается колебательное движение доменных границ под действием переменного поля, перпендикулярного их оси легкого намагничивания.
Показано, что изменение структуры доменных границ под действием магнитного поля, перпендикулярного оси легкого намагничивания, в аморфной металлической пленке на основе железа с одноосной наведенной анизотропией, приводит к появлению минимума на полевой зависимости Е-эффекта и к разрыву вторых производных свободной энергии ферромагнетика по упругим и магнитным параметрам;
Установлено, что на зависимостях Е - эффекта от величины магнитного поля у аморфных металлических лент с одноосной наведенной анизотропией, у которых единственным переходным металлом является железо, имеется четыре характерных участка, которые обусловлены различными механизмами перестройки их доменной структуры. Рост концентрации кобальта в аморфных металлических лентах на основе железа приводит к тому, что на аналогичной зависимости присутствует только два участка.
Предложена модель распределения намагниченности, позволяющая дать объяснение экспериментальным зависимостям величин ΔЕ-эффекта и дифференциальной магнитной проницаемости от магнитного поля в аморфных металлических лентах составов Fe64Co21B15 и Fe81.5B13.5Si3C2, прошедших обработку постоянным электрическим током на воздухе.
Показано, что неоднородный рельеф поверхности аморфных металлических лент на основе железа является одним из основных факторов, определяющих их квазистатические магнитные характеристики.
Сформулированы условия стабильности магнитных доменов различной формы, реализация которых возможна в ядре аморфных металлических проволок при приложении внешних магнитных полей. Проведена оценка энергии доменов различных конфигураций в зависимости от их размеров и приложенного магнитного поля.
Показано, что поле начала смещения верхушки домена в ядре аморфной ме-таллической проволоки зависит от взаимной ориентации внешнего магнитного поля и намагниченности домена.
Установлено, что в магнитострикционных ферромагнитных проволоках на основе железа, имеющих неоднородную микромагнитную структуру, реализуется механизм магнитоупругого взаимодействия областей с различным распределением намагниченности.
Практическая значимость работы определяется тем, что полученные в работе результаты могут быть использованы при создании прецизионных датчиков различного рода физических величин (силы, деформации и температуры и т.д.), в которых чувствительными элементами являются аморфные металлические пленки, ленты и проволоки на основе железа. В частности, показана принципиальная возможность создания на основе высокомагнитострикционных магнитных пленок и лент высокочувствительных датчиков, работающих на эффекте скачкообразного изменения намагниченности в результате изменения поля анизотропии образца при приложении к нему упругих растягивающих напряжений.
Определение энергетически выгодной конфигурация магнитных доменов в ядре проволоки, обладающих максимальной устойчивостью к магнитному полю, оценка их энергии, а также установление механизмов перемагничивания ядра проволоки способствуют созданию новых импульсных устройств функциональной электроники (магнитных диодов).
Показано, что метод резонанса – антирезонанса измерения скорости распространения магнитоупругих колебаний и величины – эффекта может быть использован в качестве высокочувствительного метода контроля (наряду с рентгеноструктурным и дифференциальным термическим анализами) начальных стадий процесса кристаллизации магнитострикционных аморфных металлических лент.
Научная новизна проведенных исследований заключается в следующем:
Впервые магнитооптическим методом Керра исследованы доменная структура, процессы перемагничивания и влияние на них упругих напряжений в аморфных металлических пленках на основе железа толщиной несколько десятков микрон, полученных методом ионно - плазменного напыления в магнитном поле. Обнаружено, что приложение растягивающих деформаций вдоль оси трудного намагничивания приводит к уменьшению полей перемагничивания исследуемых пленок.
Показана роль последовательности приложения магнитного поля и упругих деформаций на процесс перестройки полосовой доменной структуры одноосных ферромагнетиков на примере аморфных металлических пленок на основе железа, полученных методом ионно-плазменного напыления в магнитном поле.
Установлено, что в узких полосках аморфных металлических пленок на основе железа толщиной несколько десятков микрон, полученных методом ионно-плазменного напыления, наблюдается колебательное движение доменных границ под действием переменного поля, перпендикулярного их оси легкого намагничивания.
Показано, что изменение структуры доменных границ под действием магнитного поля, перпендикулярного оси легкого намагничивания, в аморфной металлической пленке на основе железа с одноосной наведенной анизотропией, приводит к появлению минимума на полевой зависимости Е-эффекта и к разрыву вторых производных свободной энергии ферромагнетика по упругим и магнитным параметрам;
Установлено, что на зависимостях Е - эффекта от величины магнитного поля у аморфных металлических лент с одноосной наведенной анизотропией, у которых единственным переходным металлом является железо, имеется четыре характерных участка, которые обусловлены различными механизмами перестройки их доменной структуры. Рост концентрации кобальта в аморфных металлических лентах на основе железа приводит к тому, что на аналогичной зависимости присутствует только два участка.
Предложена модель распределения намагниченности, позволяющая дать объяснение экспериментальным зависимостям величин ΔЕ-эффекта и дифференциальной магнитной проницаемости от магнитного поля в аморфных металлических лентах составов Fe64Co21B15 и Fe81.5B13.5Si3C2, прошедших обработку постоянным электрическим током на воздухе.
Показано, что неоднородный рельеф поверхности аморфных металлических лент на основе железа является одним из основных факторов, определяющих их квазистатические магнитные характеристики.
Сформулированы условия стабильности магнитных доменов различной формы, реализация которых возможна в ядре аморфных металлических проволок при приложении внешних магнитных полей. Проведена оценка энергии доменов различных конфигураций в зависимости от их размеров и приложенного магнитного поля.
Показано, что поле начала смещения верхушки домена в ядре аморфной ме-таллической проволоки зависит от взаимной ориентации внешнего магнитного поля и намагниченности домена.
Установлено, что в магнитострикционных ферромагнитных проволоках на основе железа, имеющих неоднородную микромагнитную структуру, реализуется механизм магнитоупругого взаимодействия областей с различным распределением намагниченности.
Практическая значимость работы определяется тем, что полученные в работе результаты могут быть использованы при создании прецизионных датчиков различного рода физических величин (силы, деформации и температуры и т.д.), в которых чувствительными элементами являются аморфные металлические пленки, ленты и проволоки на основе железа. В частности, показана принципиальная возможность создания на основе высокомагнитострикционных магнитных пленок и лент высокочувствительных датчиков, работающих на эффекте скачкообразного изменения намагниченности в результате изменения поля анизотропии образца при приложении к нему упругих растягивающих напряжений.
Определение энергетически выгодной конфигурация магнитных доменов в ядре проволоки, обладающих максимальной устойчивостью к магнитному полю, оценка их энергии, а также установление механизмов перемагничивания ядра проволоки способствуют созданию новых импульсных устройств функциональной электроники (магнитных диодов).
Показано, что метод резонанса – антирезонанса измерения скорости распространения магнитоупругих колебаний и величины – эффекта может быть использован в качестве высокочувствительного метода контроля (наряду с рентгеноструктурным и дифференциальным термическим анализами) начальных стадий процесса кристаллизации магнитострикционных аморфных металлических лент.