Исследования магнитных свойств поверхности гексагональных ферритов типа М Розенбаум, Владимир Львович

Введение к работе

Актуальность темы.

Важность роли поверхности в формировании свойств ферромагнетиков была ггмечена еще в 1935 г. в работах ЛД.Ландау и в 1953 г. Л.Нееля. Однако, все взрастающий интерес к свойствам поверхности в таком обширном классе вердых тел, как магнитные материалы, наблюдается с начала 70-х годов, юявление поверхности нарушает периодичность кристалла в одном аправлении, что приводит к существенным изменениям его магнитных войств. Исследования процессов протекания фазовых переходов на оверхности, их взаимосвязи с фазовыми переходами в объеме, а также заимовлияния поверхностных и объемных свойств друг на друга представляют »ундаментальный интерес. С практической точки зрения, изучение магнитной груктуры поверхности необходимо для создания новых магнитных носителей нформации со сверхвысокой плотностью записи.

Большинство экспериментальных исследований поверхностного магнетизма роводится на тонких пленках и порошках. Однако, для понимания оверхностньгх явлений, для установления связей эффектов на поверхности и в бъеме материала, необходимы исследования поверхностных слоев ;акроскопических кристаллов. Тогда как теоретических работ, посвященных зучению магнитных свойств поверхности таких объектов, достаточно много, кспериментальных данных существенно меньше и выполнены они, в сновном, на кристаллах антиферромагнетиков со слабым ферромагнетизмом \СФ). Большой интерес с научной и практической точки зрения представляют сследования магнитных свойств и структуры поверхности ферритов, т.е. ристаллов, имеющих нескомпенсированный магнитный момент.

Цель диссертационной работы.

Провести исследования маппггаых свойств поверхности макроскопических ристаллов с нескомпенсированным магнитным моментом в сравнении со зойствами объема на примере кристаллов семейства гексагональных ферритов ша М. А именно, исследовать

1) магнитную структуру приповерхностных слоев в диапазоне температур от

эмнатной до температуры Кюри;

2) магнитные состояния поверхности и объема этих кристаллов в области фазового перехода в точке Кюри.

Для исследований использовать метод Одновременной гамма, рентгеновской и электронной мессбауэровской спектроскопии (ОГРЭМС), позволяющий извлекать информацию из поверхностных слоев и объема кристалла одновременно и сравнивать эту информацию напрямую.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Результаты исследования магнитной структуры поверхности кристаллов
гексагональных ферритов типа М в сравнении со структурой объема в области
температур от комнатной до температуры Кюри:

1. Полученные результаты исследований поверхностной магнитной структуры незамещенных ферритов (BaFei₂0]9 , SrFeuOig и PbFei20i9), показавшие, что в пределах точности эксперимента, позволяющего исследовать поверхностные слои толщиной не менее 10 нм, магнитные моменты в поверхностном слое ориентируются коллинеарно направлению моментов в объеме кристаллов;

2. Результаты экспериментальных исследований гексаферритов BaScxFen-xOi9 и SrAlxFei2-xOi9, в которых часть ионов железа была замещена диамагнитными ионами различных типов (Sc и А1), показавших, что на поверхности данных ферритов существует «переходный» слой толщиной -200 нм, ориентация магнитных моментов в котором отличается от ориентации моментов в объеме кристалла.

2. Данные изучения магнитных состояний поверхности и объема ферритої
типа М в области фазового перехода в точке Кюри:

3. Полученные результаты исследований, показавшие, что поверхность ферримагнитных кристаллов переходит в парамагнитное состояние при температурах ниже точки Кюри для объема.

4. Данные экспериментальных исследований, показавшие, что в облаете температур ниже точки Кюри в ферримагнетике наблюдается неоднородное состояние: неупорядоченный (в магнитном отношении) поверхностный слої при магнитоупорядоченном объеме кристалла.

2.3. Вид, уточненной на основашіи совокупности экспериментальных данных, разовой диаграммы, описывающей магнитные состояния поверхности и объема толубесконечньгх магнетиков в области точки Кюри (Нееля).

Научная новизна работы.

Впервые проведены экспериментальные исследования

1) магнитной структуры поверхности макроскопических кристаллов с
^скомпенсированным магнитным моментом в прямом сравнении со
структурой объема образца;

2) фазового перехода в парамагнитное состояние поверхности
рерримагнитных кристаллов в прямом сравнении с данными, полученными
)дновременно в объеме образцов.

Пракгическая ценность работы.

1. Результаты работы вносят существенный вклад как в понимание свойств юверхности в области магнитных фазовых переходов, так и в пошшание ;вязей поверхностных и объемных явлений в области температуры Кюри.

2. Результаты исследования поверхностной магнитной структуры кристаллов ексаферритов типа М показывают перспективность дальнейших исследований іанньгх материалов на предмет создания на их основе новых магнитных юсителей информации с высокой и сверхвысокой плотностью записи.

Апробация работы.

Основные результаты диссертационной работы докладывались и Осуждались на следующих конференциях: Международные конференции по фименениям эффекта Мессбауэра ІСАМЕ-95 (Италия, 1995г.) и ІСАМЕ-97 Бразилия, 1997г.); Всероссийский молодежный научный Форум Интеллектуальный потенциал России - в XXI век» (С.-Петербург, 1995г.); XV и CVI Всероссийские школы-семинары: Новые магнитные материалы шкроэлектроники (Москва, 1996 и 1998 гг.), Международная конференция Е-ARS Spring meeting (Франция, 1996г.); 41-я ежегодная конференция по гагнетизму и магнитным материалам 41-st МММ Conf. (США, 1996г.); 3-я Международная конференция «Физические явления в твердых телах» (Украина, 997г.); Международный симпозиум по спиновым волнам (С.-Петербург, 998 г.).

Публикации. Основное содержание диссертационной работы изложено в 15 печатных работах /1А-15А/, список которых приведен в конце автореферата.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы, включающего в себя 128 наименований, и изложена на 130 страницах машинописного текста, в том числе 33 рисунка и 9 таблиц.