Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов
Основан в 2009 году


Фрактальный анализ лабиринтной доменной структуры феррит-гранатовых пленок в процессе перемагничивания

А.Д. Зигерт, Г.Г. Дунаева, Н.Ю. Сдобняков

ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»

DOI: 10.26456/pcascnn/2021.13.134

Оригинальная статья

Аннотация: В данной работе с использованием комплекса экспериментальных методик и специализированного программного обеспечения исследуются магнитные висмутсодержащие феррит-гранатовые пленки, выращенные на подложках из гадолиний-галлиевого граната. Методом оптической магнитометрии получены предельные петли магнитного гистерезиса для дефектных и бездефектных участков висмутсодержащих феррит-гранатовых пленок. Установлено, что вдали от дефектов петля демонстрирует бескоэрцитивное поведение в пределах погрешности. Для случая перемагничивания вблизи дефекта появляется коэрцитивное состояние с HcI ~ 1 Э. Для разных участков предельной петли магнитного гистерезиса определена фрактальная размерность. Полученные значения лежат в диапазоне DL=1,35÷1,46 для произвольного участка пленки и DL=1,37÷1,54 для участка с дефектами. Определены типичные морфологические характеристики поверхности висмутсодержащей феррит- гранатовой пленки. Полученные результаты позволяют для эпитаксиальных висмутсодержащих магнитных пленок феррит-граната прогнозировать взаимосвязь между значением намагниченности и значением фрактальной размерности.

Ключевые слова: магнитные пленки, феррит-гранат, объемные дефекты, доменная структура, коэрцитивная сила, фрактальная размерность, нанорельеф

  • Зигерт Александр Дмитриевич – старший преподаватель кафедры прикладной физики, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
  • Дунаева Галина Григорьевна – студент магистратуры 2 года обучения кафедры физики конденсированного состояния, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
  • Сдобняков Николай Юрьевич – к.ф.-м.н., доцент кафедры общей физики, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»

Ссылка на статью:

Зигерт, А.Д. Фрактальный анализ лабиринтной доменной структуры феррит-гранатовых пленок в процессе перемагничивания / А.Д. Зигерт, Г.Г. Дунаева, Н.Ю. Сдобняков // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — Тверь: Твер. гос. ун-т, 2021. — Вып. 13. — С. 134-145. DOI: 10.26456/pcascnn/2021.13.134.

Полный текст: загрузить PDF файл

Библиографический список:

1. Harp, G.R. Epitaxial growth of metals by sputter deposition / G.R. Harp, S.S.P. Parkin // Thin Solid Films. – 1996. – V. 288. – I. 1-2. – P. 315-324. DOI: 10.1016/S0040-6090(96)08808-6.
2. Zvezdin, А.К. Modern magnetooptics and magnetooptical materials / А.К. Zvezdin, V.A. Kotov. – New York: Taylor & Fancis Croup, 1997. – 404 p.
3. Scheunert, G. A review of high magnetic moment thin films for microscale and nanotechnology applications / G. Scheunert, O. Heinonen, R. Hardeman et al. // Applied Physics Reviews. – 2016. – V. 3. – I. 1. – P. 011301-1-011301-44. DOI: 10.1063/1.4941311.
4. Herzer, G. Magnetization process in nanocrystalline ferromagnets / G. Herzer // Materials Science and Engineering: A. – 1991. – V. 133. – P. 1-5. DOI: 10.1016/0921-5093(91)90003-6.
5. Iskhakov, R.S. Magnetic microstructure of amorphous, nanocrystalline, and nanophase ferromagnets / R.S. Iskhakov, S.V. Komogortsev // The Physics of Metals and Metallography. – 2011. – V. 112. – I. 7. – P. 666-681. DOI: 10.1134/S0031918X11070064.
6. Kim, D.-H. Correlation between fractal dimension and reversal behavior of magnetic domain in / Co Pd nanomultilayers/ D.-H. Kim, Y.-C. Cho, S.-B. Choe, S.-C. Shin // Applied Physics Letters. – 2003. – V. 82. – № 21. – P. 3698-3700. DOI: 10.1063/1.1578185.
7. Комогорцев, С.В. Влияние фрактальной размерности на кривую намагничивания обменно-связанного кластера магнитных наночастиц / С.В. Комогорцев, Р.С. Исхаков, В.А. Фельк // Журнал экспериментальной и теоретической физики. – 2019. – Т. 155. – Вып. 5. – С. 886-893. DOI: 10.1134/S0044451019050122.
8. Polyakova, O.P. Remagnetization of a fractal magnetic structure / O.P. Polyakova, M.L. Akimova, P.A. Polyakova // Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. – 2020. – V. 84. – I. 2. – P. 166-168. DOI: 10.3103/S106287382002029X.
9. Иванова, А.И. Влияние дефектов на магнитные характеристики феррит-гранатовых пленок / А.И. Иванова, Е.М. Семенова, Г.Г. Дунаева, С.В. Овчаренко, С.А. Третьяков, А.Д. Зигерт // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2020. – Вып. 12. – С. 103-112. DOI: 10.26456/pcascnn/2020.12.103.
10. Хмелевская, В.С. Фрактальные структуры в металлических материалах после ионного облучения и лазерного воздействия / В.С. Хмелевская, Н.В. Куликова, В.В. Бондаренко // Письма в Журнал технической физики. – 2005. – Т. 31. – Вып. 14. – С. 77-82.
11. Лисовский, Ф.В. Термодинамически устойчивые фракталоподобные доменные структуры в магнитных пленках / Ф.В. Лисовский, Л.И. Лукашевич, Е.Г. Мансветова // Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. – 2004. – Т. 79. – Вып. 7. – С. 432-435.
12. Иванов, Г.С. Фрактальная геометрическая модель микроповерхности / Г.С. Иванов, Ю.В. Брылкин // Геометрия и графика. – 2016. – Т. 4. – № 1. – С. 4-11. DOI: 10.12737/18053.
13. Брылкин, Ю.В. Тестирование алгоритма моделирования рельефа шероховатой поверхности на основе теории фракталов / Ю.В. Брылкин, А.Л. Кусов, А.В. Флоров // Известия Кабардино-Балкарского государственного университета. – 2014. – Т. IV. – № 5. – С. 86-89.
14. Otsu, N. A threshold selection method from gray-level histograms / N. Otsu // IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics. – 1979. – V. 9. – I. 1. – P. 62-66. DOI: 10.1109/TSMC.1979.4310076.
15. DigitalSurf. – Режим доступа: www.url: https://www.digitalsurf.com. – 15.08.2021.
16. Gwyddion – Free SPM (AFM, SNOM/NSOM, STM, MFM, …) data analysis software. – Режим доступа: www.url: http://gwyddion.net. – 15.09.2021.
17. Сдобняков, Н.Ю. Морфологические характеристики и фрактальный анализ металлических пленок на диэлектрических поверхностях: монография / Н.Ю. Сдобняков, А.С. Антонов, Д.В. Иванов. – Тверь: Тверской государственный университет, 2019. – 168 с.
18. Semenova, E.M. A comparative analysis of magnetic properties and microstructure of high coercivity Sm(CoCuFe)5 quasi-binary alloys in the framework of fractal geometry / E.M. Semenova, M.B. Lyakhova, Yu.V. Kuznetsova et al. // Journal of Physics: Conference Series. – 2020. – V. 1658. – Art. № 012050. – 6 p. DOI: 10.1088/1742-6596/1658/1/012050.
19. Семенова, Е.М. Фрактальная геометрия нано- и магнитной доменной структуры ферромагнитного сплава Sm-Co-Cu-Fe в высококоэрцитивном состоянии // Е.М. Семенова, Д.В. Иванов, М.Б. Ляхова и др. // Известия РАН. Ceрия физическая. – 2021. – Т. 85. – № 9. – C. 1245-1248. DOI: 10.31857/S0367676521090258.
20. Ivanov, D.V. Determination of the fractal size of titanium films at different scales / D.V. Ivanov, A.S.Antonov, E.M. Semenova et al. // Journal of Physics: Conference Series. – 2021. – V. 1758. – Art. № 012013. – 6 p. DOI: 10.1088/1742-6596/1758/1/012013.
21. Антонов, А.С. Исследование фрактальных свойств наноразмерных пленок золота, серебра и меди: атомно-силовая и туннельная микроскопия / А.С. Антонов, Н.Ю. Сдобняков, Д.В. Иванов и др. // Химическая физика и мезоскопия. – 2017. – Т. 19. – № 3. – С. 473-486.
22. Han, B.-S. Fractal study of magnetic domain patterns / B.-S. Han, D. Li, D.-J. Zheng, Y. Zhou // Physical Review B. – 2002. – V. 66. – I. 1. – P. 014433-1-014433-5. DOI: 10.1103/PhysRevB.66.014433.
23. Довбня, Л.А. Фрактальная модель перемагничивания напряженной феррогранатовой пленки / Л.А. Довбня, Д.Е. Наумов, Б.В. Храмов // Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. – 2001. – T. 73. – Вып. 7. – С. 410-413.
24. Bathany, C. Morphogenesis of maze-like magnetic domains / C. Bathany, M.L. Romancer, J.N. Armstrong, H.D. Chopra // Physical Review B. – 2010. – V. 82. – I. 18. – P. 184411-1-184411-14. DOI: 10.1103/PhysRevB.82.184411.

⇐ Предыдущая статья | Содержание | Следующая статья ⇒