Д.ф.м.н. Рандошкин В.В., д.ф.м.н. Салецкий А.М., к.ф.м.н. Усманов Н.Н.

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

Эпитаксиальные пленки (Bi,Tm)₃(Fe,Ga)₅O₁₂ с ориентацией (210)

Среди быстрорелаксирующих редкоземельных ионов наименьшим затуханием обладают ионы Tm³⁺ [1,2]. В Tm-содержащих монокристаллических пленках феррит-гранатов (МПФГ), выращенных методом жидкофазной эпитаксии (ЖФЭ) из переохлажденного раствора-расплава на подложках с ориентацией (111), как и в МПФГ, не содержащих быстрорелаксирующих редкоземельных ионов, спин-волновой механизм движения доменных стенок (ДС) [3,4] реализуется как генерация микродоменов перед движущейся ДС [5,6], если феррит-гранат находится вдали от точки компенсацмм момента импульса (КМИ) [7-9].

Заметим, что в феррит-гранате (Bi,Tm)₃(Fe,Ga)₅O₁₂ эффективное значение гиромагнитного отношения определяется формулой Киттеля [10,11]:

g = g₀(M_Tm + M_Fe)/M_Fe,

где g₀ – гиромагнитное отношение ионов Fe³⁺, M_Tm - магнитный момент ионов Tm³⁺, M_Fe - суммарный магнитный момент ионов Fe³⁺, занимающих места в тетра- и октаэдрической подрешетках..

Генерация микродоменов перед движущейся ДС подавляется, если в плоскости пленки приложить постоянное магнитное поле [12].

В МПФГ с ориентацией (111) и безразмерным параметром затухания α > 0.15 генерация микродоменов перед движущейся ДС отсутствует, а спин-волновой механизм движения проявляется как формирование диффузной ДС [13-18]. При этом дифференциальная подвижность ДС резко возрастает, превышая в ряде случаев начальную.

В МПФГ с ориентацией (110) и (210), не содержащих быстрорелаксирующих ионов и обладающих достаточно сильной ромбической магнитной анизотропией (РМА), генерация микродоменов перед движущейся ДС не наблюдается, а имеет место анизотропное диффузное уширение динамической ДС [19-22]. И приложение планарного магнитного поля, и наличие РМА приводят к усилению диссипативных процессов в МПФГ [23].

Фундаментальной особенностью ЖФЭ является нестационарность начальной и заключительной стадий эпитаксиального роста. Как следствие, в МПФГ, выращенных из переохлажденного раствора-расплава, формируются переходные поверхностные слои подложка/пленка и пленка/воздух, отличающиеся по химическому составу и физическим параметрам от основного объема пленки [24].

МПФГ (Bi,Tm)₃(Fe,Ga)₅O₁₂ выращивали на подложках Gd₃Ga₅O₁₂ с ориентацией (210) из раствора-расплава на основе Bi₂O₃ – B₂O₃. Согласование параметров кристаллических решеток пленки и подложки обеспечивали, варьирую температуру роста [25]. Заметим, что даже простейшая модель двухслойной пленки, учитывающая слоистую неоднородность эпитаксиальной МПФГ, позволяет преодолеть несоответствие теоретических и экспериментальных результатов по динамике ДС [26].

Литература

1. Vella-Coleiro G.P., Smith D.H., Van Uitert L.G. Appl. Phys. Lett., 1972, vol. 21, N. 1, p. 36-37.

2. Рандошкин В.В., Ксенофонтов Д.М., Мастин А.А., Рандошкин И.В., Сажин И.А. Сысоев Н.Н., Титов И.С., Труханов П.С. Вестник МГУ. Сер. 3. Физика, астрономия, 2006, № 6, с. 46-49.

3. Ходенков Г.Е. ФММ, 1975, т. 39, № 3, с. 466-467.

4. Иванов Ю.В. ЖЭТФ, 1981, т. 81, № 2, с. 612-626.

5. Иванов Л.П., Логгинов А.С., Непокойчицкий Г.С. ЖЭТФ, 1983, т. 84, № 3, с. 1006-1021.

6. Рандошкин В.В., Сигачев В.Б. ФТТ, 1986, т. 28, № 5, с. 1522-1525.

7. Рандошкин В.В. Магнитоопические пленки феррит-грнатов и их применение. Под ред. Ю.К.Воронько, В.В.Рандошкина. Москва, Наука, 1992, с. 49-106 (Труды ИОФАН, т. 35).

8. Рандошкин В.В. Дефектоскопия, 1997, № 6, с .58-97.

9. Владимир Рандошкин. Динамика однохиральных доменных стенок. Импульсное перемагничивание пленок феррит-гранатов. Lambert Academic Publishing, 2011, 400 с.

10. Киттель Ч. Введение в физику твердого тела. Пер. с англ. М.: Наука, 1978, 792 с.

11. Рандошкин В.В. Передовые научные разработки – 2012, 27 августа - 05 сентября 2012, Прага, т. 12, с. 31-34.

12. Логунов М.В., Рандошкин В.В. ФТТ, 1994, т. 36, № 12, с. 3498-3505.

13. Телеснин Р.В., Рандошкин В.В., Зимачева С.М. ФТТ, 1977, т. 19, № 3, с. 907-909.

14. Мартынов А.Ф., Рандошкин В.В. ФТТ, 1994, т. 36, № 4, с. 1179-1182.

15. Рандошкин В.В., Сигачев В.Б. ФТТ, 1994, т.36, № 12,с. 3493-3497.

16. Мартынов А.Ф., Дудоров В.Н., Васильева Н.В., Рандошкин В.В. ЖТФ, 1995, т. 65, № 1, с. 152-157.

17. Рандошкин В.В., Васильева Н.В., Дудоров В.Н., Дурасова Ю.А., Мартынов А.Ф., Сажин Ю.Н. ФТТ, 1996, т. 38, № 1, с. 245-254.

18. Рандошкин В.В. Дефектоскопия, 1997, № 6, с .58-97.

19. Рандошкин В.В., Сигачев В.Б., Чани В.И., Червоненкис А.Я. ФТТ, 1989, т. 31, № 7, с. 70-76.

20. Логунов М.В., Рандошкин В.В., Сажин Ю.Н. ФТТ, 1990, т. 32, № 5, с. 1456-1460.

21. Рандошкин В.В., Сажин Ю.Н. ЖТФ, 1996, т. 66, № 8, с. 83-91.

22. Рандошкин В.В. ФТТ, 1997, т. 39, № 8, с. 1421-1427.

23. Рандошкин В.В. Письма в ЖТФ, 1995, т. 21, № 23, с. 74-79.

24. Рандошкин В.В. Актуальные научные достижения – 2012, Прага, 27 июня – 05 июля 2012, т. 20, c. 9-11.

25. Батыгов С.Х, Дудоров В.Н., Зоря В.И., Зуева И.Ю., Рандошкин В.В., Рогожин Ю.Д., Тимошечкин М.И. ЖТФ, 1985, т. 55, № 2, с. 426-428.

26. Владимир Рандошкин Динамика доменных стенок в двухслойных магнитоодноосных пленках. Зарождение блоховских линий. Lambert Academic Publishing, 2011, 156 c.