ГЛАВА 2
ФОРМИРОВАНИЕ ФАЗ С ПРОСТРАНСТВЕННО-НЕОДНОРОДНЫМ РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ НАМАГНИЧЕННОСТИ В ДВУМЕРНЫХ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ПЛЕНКАХ
В предыдущей главе исследовались переориентационные фазовые переходы по температуре в двумерных ферромагнитных пленках, сопровождаемые уменьшением намагниченности в некотором температурном интервале. Как отмечалось выше, в [10[N.I.58]] было предложено несколько причин, приводящих к уменьшению намагниченности, одной из которых является формирование доменной структуры. Многочисленные исследования показали, что в ультратонких магнитных пленках действительно возможны фазовые переходы в фазу с пространственно-неоднородным распределением намагниченности, т.е. доменную фазу [6,7,13[N.I.59]]. Причем эти фазовые переходы могут происходить как при изменении температуры или толщины пленки [6,7,42,44[N.I.60]], так и при изменении внешнего магнитного поля [43,45[N.I.61]].
Было предложено несколько теоретических подходов, описывающих реализацию доменных структур в ультратонких магнитных пленках. В [25,26[N.I.62]] рассматривалась модель, описывающая переориентационный фазовый переход по температуре или толщине пленки, в которой вводились феноменологические анзацы для зависящих от толщины и температуры констант анизотропии. При определенном соотношении констант анизотропии в такой системе реализуется переориентационный фазовый переход из внеплоскостной фазы в плоскостную через угловую фазу или через доменную фазу. В [48,49[N.I.63]] рассматривалась конкуренция поверхностной и объемной анизотропий, что приводит к неоднородному распределению константы анизотропии по толщине пленки, и, как следствие, к неоднородному распределению намагниченности по толщине пленки. Однако, эта теория применима только для достаточно толстых пленок. В [42,44[N.I.64]] рассматривалось конкуренция между анизотропией и магнитодипольным взаимодействием. Кроме того, в [43[N.I.65]] исследовались фазовые переходы в доменную фазу по внешнему магнитному полю. Во всех указанных выше работах учитывалось влияние магнитодипольного взаимодействия, которое является основной причиной возникновения доменных структур [38,39[N.I.66]].
Однако, хорошо известно [30-34,96,126[N.I.67]], что в окрестности фазовых переходов существенное влияние на динамику системы оказывает магнитоупругое взаимодействие, которое приводит как к динамическим эффектам (размягчению соответствующей ветви упругих возбуждений), так и к статическим (возникновению стрикционной щели в спектре магнитных возбуждений). Тем не менее, вопрос о влиянии магнитоупругого взаимодействия на указанные выше фазовые переходы не получил должного развития в литературе.
В последнее время все больший интерес вызывает исследование пленок с "наклонной" одноионной анизотропией, которые обладают рядом интересных свойств [53-55[N.I.68]]. Пленки с "наклонной" анизотропией интересны, прежде всего, разнообразием физических свойств и фазовых состояний по сравнению с пленками с одноионной анизотропией типа "легкая ось" или "легкая плоскость". Кроме того, анизотропия реальных пленок отличается от одноосной анизотропии. Такая двуосная анизотропия приводит к существенной перестройке спектров магнитоупругих волн [54[N.I.69]], влияет на процесс перемагничивания и определяет тип доменной структуры [53,55[N.I.70]]. "Наклонная" анизотропия может быть обусловлена несколькими причинами: рассогласованием магнитной подсистемы пленки и упругой подсистемы подложки, химическим составом пленки и др.
В данной главе исследуются фазовые переходы в фазу с пространственно-неоднородным распределением намагниченности, как по внешнему магнитному полю, так и по материальным константам. Последнее означает, что возможны фазовые переходы, индуцированные, например, изменением величины одноионной анизотропии. Такое изменение может быть вызвано ростом температуры или толщины пленки.
В первом разделе исследуется влияние магнитоупругого взаимодействия на формирование доменной структуры в двумерной ферромагнитной пленке с учетом влияния одноионной анизотропии и диполь-дипольного взаимодействия. Спектры элементарных возбуждений позволяют определить критические поля и критические значения материальных констант, при которых происходят фазовые переходы.
Во втором разделе исследуется двумерная магнитная пленка с "наклонной" легкоосной одноионной анизотропией, находящаяся во внешнем магнитном поле. Получены спектры квазичастиц, которые позволяют рассмотреть влияние "наклонной" анизотропии на формирование доменной структуры. В этом разделе анализ спектров элементарных возбуждений проводился численно, поскольку учет "наклонной" анизотропии значительно усложняет определение критических полей, периода доменной структуры и других характеристик системы.
2.1. Влияние магнитоупругого взаимодействия на формирование фазы с пространственно-неоднородным распределением намагниченности в двумерных ферромагнетиках
Как уже упоминалось выше, в двумерных магнитных пленках экспериментально наблюдались переориентационные фазовые переходы, причем переориентация вектора намагниченности сопровождалась уменьшением намагниченности в некотором температурном интервале. В [6,7,42-44[N.I.71]] появление этого интервала связывается с возникновением пространственно неоднородной фазы, т.е. доменной структуры. Возникновение доменной структуры связано с влиянием диполь-дипольного взаимодействия, однако, как было показано в [45[N.I.72]], существенное влияние на динамику магнитных систем в окрестности переориентационных фазовых переходов оказывает магнитоупругое взаимодействие. Исследуем влияние магнитоупругого взаимодействия на формирование пространственно неоднородной фазы в двумерном магнетике.
Рассмотрим двумерную ферромагнитную пленку с легкоосной одноионной анизотропией, перпендикулярной плоскости пленки. Система находится во внешнем магнитном поле, ориентированном в плоскости пленки. Предположим, что магнитное поле параллельно оси OY (XOY - плоскость пленки). При этом учтем влияние двумерного магнитоупругого взаимодействия (спонтанн
- Київ+380960830922