Васильев А. В.,  к. ф.-м. н. Мельничук И. А.

Донецкий национальный университет, Украина

Влияние фигур Лихтенберга на магнитооптический
отклик пленок ферритов-гранатов

 

Фигуры Лихтенберга (ФЛ) образуются в диэлектриках при электрическом пробое и представляют собой разветвленные структурные неоднородности, которые в силу своей фрактальной геометрии способны специфически модифицировать свойства материала. Как установлено в [1, 2] низкоэнергетическое электронное облучение тонких пленок ферритов-гранатов (ПФГ) может формировать в них ФЛ с длинами ветвей до 100 мкм, которые существенно трансформируют геометрию доменной структуры (ДС), что приводит к изменению спектра резонанса доменных границ. Целью настоящей работы является анализ влияния ФЛ на магнитооптический отклик (МО) ДС при квазистатическом ее перемагничивании в низкочастотном магнитном поле большой амплитуды в присутствии постоянного поля смещения.

В качестве образца была использована ПФГ  с толщиной 3,0 мкм и =206 Гс. Ширина доменов до облучения составляла  мкм. ФЛ формировались пробоем в вакууме при облучении образцов электронным пучком с энергией 20 кэВ. При измерениях образец располагался в центре системы соосных соленоидов, которые создавали переменное  (f=3,3 кГц, 25 Э) и постоянное  Э магнитные поля, ориентированные перпендикулярно поверхности ПФГ. Для анализа МО-отклика использовалась оптическая схема Фарадея с двумя поляроидами и фотоприемник с селективным вольтметром, настроенным на частоту возбуждения. Измеряемый сигнал обусловлен тем, что в присутствии переменного поля большой амплитуды интенсивность выходящего из анализатора света модулируется периодическими колебаниями ДС, характеристики которой, в свою очередь, зависят от неоднородностей образца, а также значений f,  и Н. Поскольку создаваемые при электронном облучении неоднородности распределяются неравномерно (плотность ветвей ФЛ существенно неоднородна вдоль поверхности образца), то МО-отклик в разных участках пленки будет отличаться. Такая неоднородность позволяет исследовать МО-отклик в зависимости от плотности ФЛ при перемещении области, с которой снимается сигнал вдоль поверхности пленки.

На рис. 1 показана зависимость  для участка ПФГ с несколькими ветвями ФЛ, где  (а) и для участка, целиком заполненного ветвями ФЛ, где  (б); S – относительная величина сигнала МО-отклика, D – среднее расстояние между ветвями ФЛ, черные круги соответствуют увеличению Н, белые – уменьшению Н. Форма кривой на рис. 1 (а) качественно совпадает со случаем необлученной пленки. Это можно объяснить тем, что при  не происходит значительного изменения ДС. В частности, как следует из микроскопического анализа, хотя форма ДС искажается, но ширина доменов остается практически неизменной. При этом наблюдается закрепление доменов по границам ветвей ФЛ, что должно повлиять на количественные показатели кривой , но не будет менять ее форму. С другой стороны, как видно из рис. 1 (б), при больших плотностях ветвей ФЛ снижается чувствительность ДС по отношению к постоянному полю (т. е. уменьшается разность  S(Hmax) - S(0)). Кроме того, заметно уменьшается гистерезис и исчезают характерные экстремумы при  Э и 150 Э. Подобное поведение можно объяснить сильными искажениями ДС, которые возникают, когда в ПФГ присутствуют области с геометрическими размерами меньше , а также сильным закреплением доменных границ искровыми каналами. При больших значениях Н образец, однако, переходит в монодоменное состояние и сигнал S выходит на насыщение (рис. 1 (а) и (б)).

На рис. 2 для Н=0 и  Э представлена кривая S(L), где L – относительное расстояние от области с максимальной плотностью искровых каналов ФЛ до наблюдаемого участка. Кривые на рис. 1 (а) и (б) соответственно получены при L=1 и L=0,3. Как видно, при  зависимость S(L) (нижняя кривая на рис. 2) практически горизонтальна, что подтверждает наличие монодоменного состояния образца вследствие отсутствия модулирующего влияния ДС.

Таким образом, показано, что ФЛ существенно изменяют локальное поведение ДС в низкочастотном поле. Этот факт может быть полезен для  анализа фрактальных характеристик ФЛ.

 

Литература:

1.     Мельничук И. А., Васильев А. В., Шадрин С. В. Резонанс ДГ, закрепленных на фигурах Лихтенберга // Новые магнитные материалы микроэлектроники: Сб. трудов XIX международной школы-семинара (28 июня - 2 июля 2004 г.). – Москва: МГУ, 2004. – С. 139-140.

2.     Мельничук И. А., Васильев А. В., Шадрин С. В. Влияние фигур Лихтенберга на резонанс доменных границ тонкой одноосной пленки // Металлофизика и новейшие технологии. – 2005. – Т. 27, № 9. – С. 1149-1155.