ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАВИСИМОСТИ  ВЕЛИЧИНЫ ИЗГИБА ГРАНИЦЫ ПОЛОСОВОГО ДОМЕНА ОТ ПАРАМЕТРОВ МАГНИТНОЙ ЭЛЛИПТИЧЕСКОЙ НЕОДНОРОДНОСТИ

М.Л. Акимов, П. А. Поляков, Н.Н. Усманов

Московский государственный университет им. М. В .Ломоносова, Физический факультет, Россия

Изучение магнитной доменной структуры до сих пор представляет собой актуальную задачу. Характер изменения магнитной доменной структуры оказывает существенное влияние на магнитные свойства материалов [1], которые широко используются в различных приборах и устройствах. Последние годы характеризуются стремительным развитием физики магнитных микроструктур и наноструктур. Следует отметить, что в значительной степени это развитие обусловлено совершенствованием высоких технологий, позволяющих создавать такие структуры.

На реализацию доменной структуры в равновесных состояниях оказывают влияние наличие в ферромагнетике неоднородностей магнитного и немагнитного происхождения: примеси, пустоты, дефекты атомной структуры, форма поверхности образца и т. д. Точный аналитический расчет доменной структуры при наличии таких неоднородностей представляет собой сложную проблему [1]. В работах [2-4] были получены смешанные доменные структуры, состоящие из полосовой доменной структуры и магнитной неоднородности в форме цилиндра и эллипса.

В данной работе были получены теоретические зависимости величины максимального изгиба границы полосового домена от параметров магнитной неоднородности. Также экспериментально были получены полосовые доменные структуры при наличие в них эллиптического магнитного домена. Проведено сравнение экспериментальных значений максимальных изгибов доменных границ полосового домена в результате воздействия поля рассеяния эллиптического магнитного домена с полученными теоретическими результатами.

Рассмотрим единичный изолированный полосовой домен (Рис. 1) при наличии внутри него магнитного домена в форме эллиптического цилиндра (где - большая, - малая полуось эллипса вытянутого вдоль полосового домена). Начало системы координат помещено в центр эллиптической области (например: ЦМД, эллиптическая магнитная неоднородность). На Рис. 1 изображен изолированный полосовой домен ширины w=2a, расположенный вдоль координатной оси x в бесконечной пленке толщины h. Координатная ось z направлена перпендикулярно плоскости пленки, а ось y - перпендикулярно доменной стенке.

Воздействие этой неоднородности исказит формы доменных границ и приведет к зависимости их от координаты x. Пусть функция описывает изгиб доменной стенки полосового домена под влиянием цилиндрического домена эллиптической формы.

Были получены аналитические формулы для искажений форм доменных границ, обусловленных воздействием симметричного цилиндрического домена эллиптической формы, которые имеют следующий вид:

Рис. 1

(1)

где , , ,

,

Здесь - максимальное значение функции , описывающей форму искажения доменной границы полосового домена вследствие магнитостатического поля рассеяния цилиндрического домена эллиптической формы, h – толщина магнитной плёнки.

С помощью формул (1) определена форма полосового домена при наличии внутри него магнитного домена в форме эллипса.

Используя формулы (1) были построены теоретические зависимости, величины максимального изгиба границы полосового домена от параметров эллиптической магнитной неоднородности.

На рисунке 2 представлена зависимость величины максимального изгиба границы полосового домена от размера большой полуоси эллипса (эллиптической магнитной неоднородности) вытянутой вдоль полосового домена. По

оси абсцисс отложена r₁ –

Рис. 2

большая полуось эллипса в мкм; по оси ординат – величина максимального изгиба доменной границы полосового домена в мкм. Ширина полосового домена w=14 мкм, толщина плёнки h=13 мкм, малая полуось эллипса (эллиптической магнитной неоднородности) r₂=6 мкм.

На рисунке  3 представлена зависимость величины параметра изгиба (параметр изгиба – ширина изгиба доменной границы на половине её высоты) границы полосового домена от большой полуоси эллипса (эллиптической магнитной неоднородности) вытянутой вдоль полосового домена.

Рис. 3

По оси абсцисс отложена r₁ – большая полуось эллипса в мкм; по оси

ординат – величина максимального изгиба доменной границы полосового домена в мкм. Ширина полосового домена w=16 мкм, толщина плёнки h=13 мкм, малая полуось эллипса (эллиптической магнитной неоднородности) r₂=5 мкм.

Литература

1. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Электродинамика сплошных сред. М.: Наука. 1992, 664 с.

2. М. Л. Акимов, П. А. Поляков, Н. Н. Усманов. ЖЭТФ, 121 (2002) с. 347-353.

3. M. L. Akimov, P. A. Polyakov, Y. V. Starokurov, N. N. Usmanov, Y. N. Fedyunin. Physica B 405 (2010) 2376–2379.

4. М. Л. Акимов, П. А. Поляков. Вест. Моск. ун-та, сер. 3, физ. астр., 2004, № 2, с.47-50.