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,Gd)₃(Fe,Ga,Al)₅O₁₂ с ориентацией (210)

Ионы Gd³⁺, обладающие наибольшим магнитным моментом среди редкоземельных ионов [1,2], вносят такой же вклад в затухание, как и немагнитные ионы Lu³⁺, Y³⁺ и La³⁺ [3]. Заметим, что в работе [3] проводили изучение феррит-граната Y₃Fe₅O₁₂ c небольшим содержанием исследуемых ионов.

Монокристаллические пленки феррит-гранатов (МПФГ), выращиваемые методом жидкофазной эпитаксии (ЖФЭ) из переохлажденного раствора-расплава, позволяют в широких пределах варьировать свой состав. Затухание в МПФГ чаще всего характеризуют безразмерным параметром затухания Гильберта α. Однако оптимально диссипацию характеризует приведенный параметр Ландау-Лившица [3-6]:

Λ = αγ/М_s, (1)

где γ – эффективное значение гиромагнитного отношения,

М_s – намагниченность насыщения.

Согласно работе [1] в монокристаллах Gd₃Ga₅O₁₂ эффективное значение фактора Ланде равно:

g = M[M_Fe/g_Fe + M_Gd/g_Gd]^-1, (1)

где M – намагниченность, M_Fe и M_Gd – магнитные моменты железных и редкоземельной подрешеток в структуре граната, g_Fe и g_Gd - значения фактора Ланде для ионов Fe³⁺ и Gd³⁺, соответственно. Согласно работе [7] эффективное значение гиромагнитного отношения в Gd-содержащих монокристаллических пленках феррит-гранатов (МПФГ) равно:

g = g₀(M_Fe + M_Gd + M_R)/(M_Fe + M_Gd), (2)

где M_Gd и M_R - части намагниченности додекаэдрической подрешетки, обусловленные ионами Gd³⁺ и быстрорелаксирующими ионами R³⁺, соответственно, M_Fe - суммарная намагниченность тетра- и октаэдрической подрешеток. В точке компенсации магнитного момента, где:

M_Fe + M_Gd + M_R = 0, (3)

эффективное значение гиромагнитного отношения равно нулю, а в точке компенсации момента импульса, где:

M_Fe + M_Gd = 0, (4)

это значение стремится к бесконечности.

Методом жидкофазной эпитаксии из переохлажденного раствора-расплава [6] на подложках Gd₃Ga₅O₁₂ можно вырастить МПФГ (Bi,Gd)₃(Fe,Al)₅O₁₂, а на подложках (Gd.Ca)₃(Mg,Zr.Ga)₅O₁₂ – пленки (Bi,Gd)₃(Fe,Ga)₅O₁₂. Коэффициенты распределения гранатообразующих ионов в первую очередь зависят от их размера [8]. Согласование параметров кристаллических решеток пленки и подложки можно обеспечить, варьируя температуру роста [9].

Спин-волновой механизм движения ДС [10,11] в Gd-содержащих МПФГ не исследован, хотя в МПФГ с ориентацией (111) он изучен достаточно детально [12]. В частности, при малом затухании этот механизм проявляется как генерация микродоменов перед движущейся ДС [13-15], а при α > 0.15 – как диффузное уширение движущейся ДС [12,16]. Приложение постоянного магнитного поля в плоскости МПФГ, а также наличие в ней достаточно сильной ромбической магнитной анизотропии приводят к подавлению генерации микродоменов перед движущейся ДС [17-23].

В соответствие с соотношением (1) и результатами работы [1] параметр затухания α и, как следствие, возможность реализации спин-волнового механизма движения ДС в Gd-содержащих МПФГ сильно зависят от температуры. Возможно, именно с этим обстоятельством связан тот экспериментальный факт, что пространственно-периодические искажения движущейся ДС в МПФГ (Bi,Gd,Tm)₃(Fe,Ga)₅O₁₂ в отличие от эпитаксиальных пленок (Bi,Tm)₃(Fe,Ga)₅O₁₂ имеют место только по одну сторону от точки компенсации момента импульса [24].

Литература

1. Calhoun B.A., Smith W.V., Overmeyer J. J. Appl. Phys., 1958, vol. 29, N 3, p. 427-428. М.В.

2. Geller S., Williams H.J., Sherwood R.C., Espinosa G.P. J. Appl. Phys., 1965, vol. 36, № 1, p. 88-100.

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

4. Логинов Н.А., Логунов М.В., Рандошкин В.В. ФТТ, 1989, т. 31, № 10, с. 56-63.

5. 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.

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

7. Рандошкин В.В., Сигачев В.Б. Письма в ЖЭТФ, 1985, т. 42, № 1, с. 34-37.

8. Рандошкин В.В., Чани В.И., Цветкова А.А. Письма в ЖТФ, 1987, т. 13, № 14, с. 839-842.

9. 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.

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

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

12. Рандошкин В.В. ФТТ, 1995, т. 37, № 10, с. 3056-3073.

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

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

15. Логунов М.В., Рандошкин В.В. Магнитоопические пленки феррит-гранатов и их применение. Под ред. Ю К.Воронько, В.В.Рандошкина, Москва, Наука, 1992, с. 107-122 (Труды ИОФАН, т. 35).

16. 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).

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

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

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., Сигачев В.Б. ФТТ, 1990, т. 32, № 1, с. 246-253.