Введение к работе
Поступательное развитие систем волоконно- оптической связи и устройств для обработки, записи, хранения и воспроизведения оптической информации в вычислительной технике поддерживает постоянный интерес как к теорстичсскому, так и к экспериментальному исследованию процессов перемагничивания магнитоупорядоченных диэлектриков, имеющих окна прозрачности в видимой и прилегающих к ней областях спектра. В частности, создание модуляторов света в ближней инфракрасной области возможно на основе гематита, в красной - на основе ферритов- гранатов и ортоферритов, в зеленой - на основе бората железа. Для устройств обработки информации одной из ключевых характеристик является их быстродействие. По этому параметру наиболее предпочтительны слабые ферромагнетики, так как в этих монокристаллах наблюдаются рекордно высокие скорости движения доменных границ. Поскольку эти же материалы обладают и рекордно большими значениями подвижности доменных границ ( что весьма важно для работы устройств при низких значениях управляющих магнитных полей ), то интерес к ним остается постоянно высоким. Но если изучение процессов перемагничивания в ортоферритах и ферритах - гранатах уже получило довольно широкое развитие, то для гематита и бората железа оно находится в начальной стадии.
Исследование динамики доменных границ в слабых ферромагнетиках с анизотропией типа «легкая плоскость» , к каковым относится и борат железа, представляет и самостоятельный чисто научный интерес. Наиболее изученными на данный момент материалами с этой точки зрения являются пленки ферритов - гранатов и монокристаллы редкоземельных ортоферритов. Эти материалы относятся к числу первых полученных прозрачных
магнетиков и существенно отличаются друг от друга. Ферриты-гранаты
представляют собой типичные некомпенсированные ферромагнетики, в то
время как редкоземельные ортоферриты являются примером слабых
ферромагнетиков, спонтанный магнитный момент которых весьма мал и
определяется только слабой неколлинеарностью магнитных моментов
подрешеток. Борат железа, как и редкоземельные ортоферриты, относится к
классу слабых ферромагнетиков, но отличается от последних типом
анизотропии: редкоземельные ортоферриты обладают анизотропией типа
«легкая ось», борат железа - анизотропией типа «легкая плоскость».
Различие в образовании магнитной структуры у ферритов-гранатов и
редкоземельных ортоферритов сказывается и в существенном различии их
динамических свойств: у первых предельная скорость движения доменных
границ не превышает Уокеровского предела, в то время как у вторых она
значительно больше него. По аналогии с этим различие в типе анизотропии
бората железа и ортоферритов должно сказаться и на различии их
динамических свойств. Таким образом, экспериментальное изучение
динамического поведения доменных границ в материалах с анизотропией
типа «легкая плоскость» позволяет получить ответ на вопрос, в чем именно
будет заключаться их отличие и в чем сходство по сравнению с аналогичным
поведением у одноосных слабых ферромагнетиков. К числу
легкоплоскостных относятся также такие соединения, как a-Fe203 (гематит), МпСОз, CoCOj . .Но на выбор объекта исследования помимо типа анизотропии существенное влияние оказало наличие окна прозрачности у бората железа в зеленой части спектра.
Оптические методы исследования процессов перемагничивания в борате железа были выбраны из-за того, что они, обладая большой информативностью о состоянии динамической доменной структуры в
реальном масштабе времени, хорошо зарекомендовали себя при работе с ортоферритами и позволили обнаружить в них ряд интересных особенностей, не различимых с помощью других методик
Цель работы.
Целью диссертационной работы является разработка методики получения
устойчивой одиночной прямолинейной доменной границы в
легкогтлоскостном борате железа и изучение динамики такой границы оптическими методами. Особенности оптических и магнитных свойств бората железа по сравнению с ортоферритами потребовали усовершенствования экспериментальных методик применительно к борату железа.
Научная новизна
Разработана методика получения одиночной доменной границы в борате железа, сохраняющей свою форму в широком диапазоне продвигающих магнитных полей. Это позволило провести экспериментальные исследования динамики доменных границ в нем на одиночной прямолинейной доменной границе тремя методами: методом двухразовой подсветки с применением высокоскоростной микрофотографии, стробоскопическим методом, методом колебаний доменной границы в высокочастотном синусоидальном магнитном поле. Данная работа стала базой для дальнейшего детального изучения особенностей поведения доменной фаницы в борате железа при ее переходе на сверхзвуковую скорость движения в условиях сильной магнитоупругой связи
Получены следующие результаты:
получены зависимости скорости движения одиночной прямолинейной доменной границы (ДГ) от величины импульсного перемагничивающего поля V(H) для различных температур;
экспериментально обнаружено существование теоретически предсказанных особенностей на зависимости .V(H).b виде интервалов постоянства скоростей ДГ для некоторых значений продвигающих магнитных полей , изучены температурные зависимости этих особенностей;
впервые экспериментально обнаружена предельная скорость движения ДГ в борате железа;
низкотемпературные исследования показали уменьшение подвижности ДГ в борате железа более чем в два раза при снижении температуры от 300 К до 100К при рекордно большом абсолютном значении этой подвижности по сравнению с другими изученными ранее магнитными материалами;
установлено, что дозвуковое движение ДГ остается стационарным и одномерным; однако при переходе на сверхзвуковую скорость движения отмечается значительное ухудшение контраста переходной области, занятой движущейся ДГ, что свидетельствует об изменении структуры этой движущейся ДГ в указанных условиях.
Практическая ценность.
Полученные в ходе выполнения диссертационной работы результаты позволяют установить общие закономерности и различия в динамике ДГ в слабых ферромагнетиках с различными типами анизотропии, могут быть использованы при разработке и создании магнитооптических устройств с использованием одиночных ДГ в слабых ферромагнетиках с анизотропией типа «легкая плоскость», определить предельно возможные скорости обработки информации в них.
Апробация работы.
Материалы, вошедшие в диссертацию, докладывались на Всесоюзной школе-семинаре «Новые магнитные материалы микроэлектроники» (Саранск, 1984; Рига, 1986), на школе-семинаре молодых ученых па базе МГУ
«Исследование физических свойств магнетиков магнитооптическими методами» (Подольск, 1984), на Ломоносовских чтениях (Москва, 1984), на Российско- Американском семинаре по перспективным материалам (Хабаровск, 1996), использовались при разработке «Магнитооптический пространственно-временной модулятор света» (авторское свидетельство № 1378684 от 1 ноября 1987г.).на
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 9 работ, список которых приведен в конце автореферата.
Объем н структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, содержит 31 рисунок, список литературы из 98 наименований.
