Введение к работе
Актуальность темы. Изучение и предсказание поведения
магнитных спектров ферритов, является важной задачей, так
как позволяет развивать физические представления о магнитной
динамике, выявлять новые свойства материалов и синтезировать
ферриты с заданными, свойствами, на основе которых можно
конструировать новые элементы электроники. Несмотря на су
ществование большого количество моделей, которыми пользу
ются при описании и объяснении поведения магнитных спек
тров, их изучение остается одной из самых сложных и нерешен
ных задач. Получаемые расчеты, как правило, хорошо описыва
ют спектры в узком интервале частот и полей, что связано с
большим количеством неучтенных факторов: либо учитывается
вращение вектора намагниченности, либо движение доменных
границ, остается нераскрытым характер поведения диссипатив-
ного параметра а, формы образца и др. Кроме того, используе
мые для описания магнитной динамики выражения основыва
ются на решении уравнения Ландау-Лифшица или Гильберта в
приближении малых амплитуд, что обуславливает часто
встречающиеся расхождения теоретических и
экспериментальных спектров.
Выяснение поведения магнитных, спектров поликристаллических ферритов требует изучения магнитной динамики ансамблей мелких и крупных частиц, как со связующим, так и без него. Особенности их свойств связаны с тем, что они имеют переходную доменную структуру и ее можно изменять, используя внешние воздействия или изменяя магнитное взаимодействие частиц между собой. Ферритовые изделия, выполненные на их основе, могут выгодно отличатся от других возможностью изменения магнитных свойств путем изменения взаимного расположения частиц.
OS tO9*/i«^*0
Исследование динамических магнитных свойств поликристаллических ферритов и ансамблей частиц невозможно без изучения: 1) механизмов, влияющих на ширину областей дисперсии и абсорбции магнитной проницаемости ц\ 2) соотношения вкладов в проницаемость при нулевых магнитных полях движения доменных границ и вращения магнитных моментов; 3) влияния внешних факторов, таких как размеры феррита, пористость ансамблей частиц и поликристаллических образцов, температура, амплитуда переменного магнитного поля. Для решения этой задачи необходимы подробные исследования частотных зависимостей магнитной проницаемости этих сред.
Цели и задачи настоящего исследования. Для выявления особенностей поведения магнитной динамики ферритовых поликристаллов и ансамблей частиц и поиска их практического применения перед настоящим исследованием были поставлены следующие цели и задачи:
Рассмотреть модели аппроксимации частотных спектров поликристаллических ферритов и предложить метод расчета магнитных спектров поликристаллических ферритов с использованием модели постоянных внутренних полей в зернах поликристалла
Исследовать поведение параметра диссипации в зависимости от частоты и предложить метод расчета времен релаксации.
Определить причины изменения магнитных спектров ферритов при изменении конфигурации магнитопровода и размеров образца.
Экспериментально исследовать влияние на магнитную проницаемость порошков марганец-цинковой шпинели (МЦШ) ряда факторов (таких как наличие связующего, давления и др.) при нулевых постоянных магнитных полях. Изучить частотные зависимости магнитной проницаемости ансамблей частиц с размерами от 0.05 мм до 5 мм.
5) Провести экспериментальные исследования температурных зависимостей проницаемости порошков МЦШ на разных частотах. Определить механизмы физических процессов, происходящих в магнитной подсистеме частиц порошка, при изменении температуры.
Научная новизна работы состоит в следующем:
Предложен метод аппроксимации и расчета магнитных спектров поликристаллических ферритов с использованием модели постоянных внутренних полей в зернах поликристалла
Разработан метод расчета времен релаксации монокристаллов и поликристаллов с учетом зависимости параметра диссипации от частоты.
Показано, что изменение формы образца путем создания неполных, разрезов и изменение пористости образца приводят к эквивалентным изменениям спектра.
Определены магнитные характеристики порошков МЦШ с размерами частиц 0.05-5 мм в интервале частот до 100 МГц и различных температурах. Сделан анализ физических процессов, происходящих в магнитной подсистеме частиц порошка при изменении температуры.
Научная и практическая значимость работы. Полученные результаты являются качественно новыми и вносят существенный вклад в формирование современных представлений о магнитной динамике в ферритах. Они могут быть использованы в теоретических и практических исследованиях магнитных свойств ферромагнетиков. С практической точки зрения можно отметить тот факт, что в данной работе рассмотрена возможность изменения спектров путем создания вырезов в феррито-вом торе. Также предложен метод определения некоторых важнейших магнитных характеристик ферритов на основе аппроксимации их спектров. Это позволяет объяснять поведение фер-
ритов и прогнозировать свойства вновь синтезируемых материалов (поликристаллов, монокристаллов и ансамблей частиц).
Апробация работы. Результаты работы докладывались на: 7-ой международной конференции по ферритам (Бордо, Франция, 1996), 15-ой Всероссийской школе-семинаре "Новые магнитные материалы микроэлектроники" (Москва, 1996), XIII, XTV и XV Коми республиканской молодежной научной конференции (Сыктывкар, 1997, 2000, 2004), 14-ой международной научной конференции "Soft Magnetic Materials" (Булатонфюред, Венгрия, 1999), XVII и XVIII международной школе-семинаре "Новые магнитные материалы микроэлектроники" (Москва, 2000 и 2002), сессии РАН по проблеме "Магнетизм" (Москва, 2000), International Conference JEMS'01 (Гренобль, Франция, 2001), ХХГХ Международной зимней школе физиков-теоретиков "Коуровка-2002" (Кунгур, 2002) и международном семинаре "Выездная секция по проблемам магнетизма в магнитных пленках, малых частицах и наноструктурных объектах" (Астрахань, 2003). Работа является победителем "Санкт-Петербургского конкурса грантов для студентов, аспирантов, молодых ученых и специалистов" (Санкт-Петербург, 2001).
Публикации. Результаты работы опубликованы в 1-й статье в центральной печати, 4-х статьях в сборниках трудов, в 7-ми тезисах и материалах международных конференций, в 3-х тезисах в материалах Коми республиканских конференций. Общий список публикаций приведен в конце автореферата.
Положения, выносимые на защиту:
1. Метод расчета магнитных спектров поликристаллических
ферритов с использованием модели постоянных внутренних по
лей в зернах поликристалла.
2. Метод аппроксимации магнитных спектров и расчет времен
релаксации монокристаллов и поликристаллов с учетом того,
что диссипативный параметр является функцией частоты.
Эквивалентность изменения спектров ферритовых образцов при создании неполных разрезов различной глубины и ширины и при изменении пористости.
Магнитные спектры ансамблей частиц МЦШ с размерами 0.05-5 мм при различных температурах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка цитированной литературы и 2-х приложений. Работа изложена на 128 страницах, включая 71 (из них 28 в приложениях) рисунков и 14 таблиц. Список литературы содержит 120 наименований. Авторский список литературы составляет 11 наименований.
