Введение к работе
Актуальность токи
Доменные границы с пор связками, встречающиеся в топких магнлт--них пленках (1*Ш) пешаллоового типа в интервале толщин 25 + її'и ;;:.;, представляют интерес в силу ряда причім. Доменные границы является поверхностям раздела мє::<ду отдельными термодинамическими газами в конденсированное (сплошной) среде, какоіі является тонкая магнитная іпенка. ТІШ с анизотрошіоіі в шіоскости обладают сквозноіі по толщине домеиноіі структурой, что позволяет изучать перестройку доменной структуры при внешних воздействиях: взаимодействия доменов, доменных границ мозду собоіі и с магнитными кеоднородностяіли, распределение векторов намагниченности в пленке и т.д. Еношше зоздеііст-впя на ТШ приводят к изменению объемов термодинамических газ, или доменов. При этом граничные поверхности играют вакнуи роль, т.к. происходит смещение границ, а таїсее создание, новых границ і:чп расширение старых. Поверхностная энергия и внутренняя структура границ оказывают существенное влияние на воличшг/ энергии, затрачиваемой при процессах перомагннчивания.
Знание структури н энергии доменной стенки вагло таїсг.о для понимания физических своііств пленки, т.к. связано определенными соотношениями с параметрами іигенки. Установление этих соотношении имеет большое значение для прикладных задач создания запомішаюі:;нх устройств вычислительных машин па иопове Ti.ffl. Интервал такщпн пленок, используемых в вычислительной технике, в основном тот иву в котором встречаются границы с перевязками, тем не менее они являются довольно малоизученными по сравнению с границами Блоха (D>150 км) и Нееля (D<25 нгл). В частности, не вполне понятно, почему они вообще существуют в указанном интервале толщин я при каких условиях переходят в границы Нееля. Существующие 'хзоретическио предстаате-ния также не позволяют описать наблюдаемое распределение векторов 'намагниченности в областях меэду прзпязками и вычислить в рамках одноіі модели зависимости структурных параметров границы с перевязками от совокупности характеристик плешей, таких как толщина, намагниченность, константы анизотропии и обмена, удовлетворительно согласующимися с экспериментальными даній їли.
В последние годы развивается направленно прикладных нселодо-ваішіі, в котором элементами памяти вычислительных устройств я паяются не домены обратпоіі намагниченности, а поро вязки в с.:моіі границе. Практическая реализация таких тст^сііоти мо тт пу.пастл существенной уьолнченио плотности заііисш-ло-.іоі! rs-.V-s.r--..''."'':'.. ^"j'ee пат-
ное и глубокое знание структуры и энергии границ с перевязками мотает ускорить достижения прогресса в этом направления.
Цель работы я выбор объекта исследования
Осноеноя целью настоящей работы является создание теоретической модели дшенноіі границл с перевязками, позволяющей получить аналитичесшіе выражения, описывающие распределения нагдзпіичепности и полей" рассеяния в каждой точке меэду перевязками; зависимости элементов границы (периода и ширины) от толщины, намагниченности, поля анизотропии и константы обмена пленки; критическую толщину перехода границ с перевязками в неелевские.
Для достижения цели в работе били поставлены следующие задачи
получить решение магшітостаткческого уравнения с заданными периодическими граничными услоЕИяш;
составить функционал эгэргип границы с перевязками, зісяючающлй энергии анизотропии областей методу перєвязг.апк, иеелевских границ, кругової: елоховской л:шик и взаимодействия круговых блоховских линий (магнитных вихрен) мекду собой;
произвести сравнение полученных теоретических результатов с экспериментальными данными, в частности, экспериментально исследовать взаимодействие круговых блохоЕских линяй в областях микронных размеров.
Выбор доменных границ с перевязками в плешах пермащюевого типа в качестве объекта исследования определяется сравнительно малой изученностью этих границ в теоретическом плане и широкими возможностями для проверки и срашеиия теоретических результатов с экспериментальными данными.
Научная новизна
развит новый взгляд на физическую природу доменной граішцц с перевязками, основанный на экспериментальных результатах интерференционной электронной микроскопии;
создана новая теоретическая модель доменной границы с перевязками как цепочки взаимодействующих вихрей;
показана возможность применения методов механики сплошных сред і'^я получения распределения намагниченности вне неелевсісих границ в случае магнитомягких пленок перг.іаллоового типа;
впервые получены аналитические решения шгнитостатического урав-ноиш, позволяющие определить направление векторов намагниченности п ілздой точке манду перевязками;
рассмотрен процесс генерации седлообразной особенности магнитным вихрем, объясняющий-наличие экспериментально наблюдаюцопоя ег;;-зи меаду .круговыми и крестообразными елоховскими линиями;
произведен расчет плотности энергии транши с перевязка;и-, корректно учитывающий энергию круговой блоховскоц линии;
получены аналитические зависимости периода и ичрннп границы с перевязками от совокупности параметров пленки;-
получены новые экспериментальные результати, по взаівлодоіїсті-ііи круговых блохоБскнх линии (магнитных вихр-іі) и njv? вращению отечного домена микронных размеров в ромбоввдмдг и обратно;
Получено Теоретическое Значение КрПТПЧеСКОЙ ТОЛЩИНЫ ШІЄІІК',1,
при которой границы с перевязками переходят в неелевские, близкое к экспериментально наблюдаемому.
Практическая пнач:шость работы
Полученные теоретические и экспериментальные результат.: и их анализ расширяют-представление о физической природе доменных границ, позволяют провести физическую аналогию мелцу магнитным и гпд-родинап—ческим потоками, позволяют понять віияние геометрических и магнитных характеристик UDT на структурные параметры границы с перевязками. Эти результаты могут бтть использованы при исследованиях процессов перемагничиьання, плоских магнитных доменов, тонко-пленочных элементов магниторезистцвных датчиков. Новая модель не требует громоздких численных расчетов и опирается на ясные физические представления, поэтому мсо:;ет сложить основой конструирования запоминающих устройств при любых принципах организации записи информации, а также построешш. теоретических моделей в пленках с пер-лендикулярной анизотропией, где непосредственное экспериментальное наблюдение магнитных вихрей затруднено.
Ыатериал диссертации входил в отчеты по госбюджетной тематшее
'согласно алана важнейших научно-ие~ледовательскпх работ Ыпнпроса
РСыСР и координационного клала НИР научного совета АН СССР по ком
плексной проблеме "Физика твердого тело" как часть темы "Структу-
риые пре краще и та, магнитная анизотропия и процессы неремагнпчива-
нил в тонконлгщочннх образцах" на 1S85 - 1990 гг. {помор госрегп-. -
страции віООо-lol). 'г'1''
На защиту выносятся следующие положения и результату
-
Модель доменной границі, с перевязками, использующая новый подход к проблеме, учитывающая Еклад энергии круговой блоховокой линии и взаимодействия круговых линии друг с другом в полную энергию границы.
-
Экспериментальные исследования взаимодействия круговых блохов-ских ліпшії (магнитных вихрей) в доменах микронных размеров.
-
Теоретячесхио зависимости периода и шлршш границы с перевязками от геометрических и магнитных параметров тонкой магнитной
ПЛЄНКИ.
4. Теоретическое определение критической толщики пленки, при кото-
рои происходит переход одного типа границ (граниди с перевяз
ками в-другой, (неелевскпе).
Апробация работы
Основино результати диссертационной работы долоиены на Всероссийских координационных совещаниях педвузов по магнетизму (Иркутск, 1984; Астрахань, 1989) и школе-семинаре "Новые магнитные материалы микроэлектроники" (Новгород, 1990), п также на научных семинарах ИОФ АН СССР, ИЛУ, МГ/, УрГУ, Проблемной лаборатории &Ш ШІИ.
Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов и библиографического списка, содержащего 114 наименований, материал изложен на ПО страницах, содержит 24 рисунка.