Введение к работе
Актуальность тогда. Спнкволновая элахтроника является одним из бурно развивавигнхся в настоящее время направлений СВ'1-техники. Она основана на использовании свойств длинно-волновых спиновых возбуждений. - магнитостатических волн (ї.'СВ), распространяющихся в пленочных ферромагнитных (фзррнтовнх) структурах. Приборы на магнитоста-тичоских волнах (мсв-прнбори) выполняют функции дисперсионных и безддсперсионшх линий, задерякя, шумоподавителей, резонаторов для генераторов СВЧ-даапазона, фильтров, осуществляют сзглтие импульса. Важными свойствами МСВ-приборов являэтся возможность управления их характеристиками путем изменения величины постоянного подмагшгчи-вающего поля, нланарность используемой технологии, простота возо'ух-дения МСВ микрополосковыми антеннами:, малые потери в используемых в настающее время гранатовых эштаксиальяых пленках.
В зависимости от йункщш, внполняемой МСВ- прибором, применяемая в нем ферромагнитная пленочная структура долина обладать определенными параметрами. В связи с этим является актуальны}.! изучение возможностей изменения и управления дас перс ионной, характеристикой в МСВ-приборах с целью получения дисперсионной кривой с заданной функциональной зависимостью. Существуют несколько способов изменения дисперсионной характеристики: применение металлических экранов, расположенных на определенном расстоянии от пленочной структуры, замена однородного внешнего подмагняливающего поля полем с градиентом, применение планочных структур с неоднородным по площади тензором магнитной проницаемости и'использование многослойных и неоднородных по толщине ферромагнитных структур. Влияние многослойности и неодаородносги магнитных параметров по толщине на дисперсионные кривые МСВ недостаточно изучено из-за отсутствия эффективных методов расчета дисперсии МСВ в планочных структурах, содержащих большое количество слоев (больше трех) или имеющих }:епрэрпвное изменение по толщине магнитных параметров. Поэтов актуальным становится поиск методов расчета дисперсии W3 в этих структурах.
Для получения пленок с неоднородное тями магнитных параметров по толщине прюленяются ионная имплантация, многократная эпитаксия и эдигакеш с изменением рекнма в процессе роста пленки. Экспержен-талышх исследований. МСВ и спжнволнового резонанса (СВР) в этих пленочных структурах проведено крайне мало. Изучение спектров СВР
имеет важное значение для решения обратной задачи - определения профилей, магнитішх неодаородностей (намагниченности, анизотропш и т.д.) по толщине пленки.
Целью диссертации является исследование дисперсионных характеристик МСВ и особенностей, спинволнового резонанса в ферромагнитнх (ферритовых) пленочных многослойных структурах и в структурах с неоднородностью магнитных параметров по толщине - намагнячеішості анизотропии, гиромагнитного отношения.
Научная новизна. В диссертационной работе:
Определены аналитические зависимости и созданы методы расчета дисперсионных характеристик МСВ в пленках с неоднородностью магю них параметров по толщшю на основе выделения грассмановой алгебі ической структуры, квазиклассического приближения и теории возмуп ний.
Исследовано положение максимума групповой скорости МОВ в неодне родных по толщине пленках.
Определены частоты, на которых наблюдается вырождение дисперсне ных зависимостей безобшнннх МОВ в многослойных ферромагшітннх структурах.
Установлено увеличение линейности дисперсионных кривых МСВ В ДЕ сдойных структурах феррит - феррит.
Впервые экспериментально исследованы МСВ, спинволновой резонанс и автомодуляция в пленках с линейным изменением эффективной накаї нетенности по толщине.
Определена связь положений пиков СВР с профилен ферромагнитной пленки и решена обратная задача: по положениям пиков СВР найдена толщина промежуточного слоя в шшлантпрованной плега;е.
Изучены зависимости эффективной намагниченности и гироглагнитноз отношения юяшантнровагшого слоя от дозы и энергии ишишнталди и раецространеняе МСВ в іашлантированних Не пленках ЙЕГ.
Определены условия термостабильности дисперсионной кривой и грз повой скорости МСВ в структурах с двут.'я форромагнятнкт.іи слоями.
Практическая ценность.
- Созданные методы расчета дисперсионных характеристик Ї/'СЗ в плеї
ках с неоднородностью магш-шшх параметров по' толщине позволяют
находить пленочные структуры с определенным профилем магнитных н<
однородноетей, что является необходимым при создают ?,'СЗ-пряборо]
с заданной дисперсионной характеристикой.
По разработанным теоретическим моделям создана библиотека программ, написанных на Фортране-V.3.
С целью получения максимальной линейности дне перс ионной кривой "СВ определены оптимальные соотношения параметров слоев двухслойной схэрромагнитяой структуры, что позволило создать макет бездис-лерсионной линия задержки, работающей на частоте 4,5 ГГц и имеющей в 3 раза больший рабочий диапазон частот (диапазон линейности), чем лншя задеркки, построенная па однородной пленочной структуре.
Найденные условия гермостабильпости МОВ в ориентированных под утлом к подалагничивазэщему пола ферромагнитных структурах и разработанные программы расчета позволили создать макет линии задержки на І.ЇЇЗ с ТКЧ^Ю'^град"1 на частоте 4,5 ГГц.
На защиту выносятся научные полояошя:
-
Наличие миню.гума в распределении намагниченности по толщине перпендикулярно намагниченной ферромагнитной плешей приводит к существованию максимуми! групповой скорости магкитостатичеокой волны при значеная волнового вектора, отличном от нуля.
-
Частотами, на который наблюдается внрозденяе дисперсионных зависимостей безобменшгх магнитостатических волн в многослойной ферромагнитной структуре," являются только частоты ФМР слоев и границы областей существования ггрядах и обратных объемных волн.
-
В касательно и перпендикулярно намагниченных 'пленках с линейным изменением намагниченности по толіцине распределение полонений шткоз СВР в диапазоне, ограниченном частотами ФМР крайних слоев [wl-n ^мл,
-^ ,нр] приближенно описывается законом fK - ^ vm ~ ~(tl- 1/2)'л , где п - номер пика. Вне этого диапазона распределение положений пиков СВР с ростом номера їх стремится к известному квадратичному распределению.
Апробация работы. Результаты работы домалывались и обсуждались на 13,14,15 Всесоюзных научно-техлгяческихлеонахзреїщиях по СВЧ гоэр-ритовой технике (Ленинград,1985, 1987, 1990), на 7,8,9 научно-технических конференциях молодых специалистов при НИИ "Домен" (Ленинград, 1983, 1985, 1987), на 2 семинаре по функциональной магнитоэлектроннке (Красноярск, 1986), на региональной конкуренции "Спинволновке явления электроники СВЧ" (Краснодар, 1987), на научно-техническом семінаре "Композиционные материалы, покрытия и радиокомпоненты млкроэлектронной техники СВЧ" (Киев, 1989).
Публикации. По теме дпесертаціш: опубликовано 13 печатных работ.
_ 4 -
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введена четырех разделов с выводами, заключения и одного приложения. Осн1 кой текст работы излояэн на 123 страницах маканоцпсного текста. Работа содержат 59 рисунков, 7 таблиц. Список литературы включає 158 наименований.
