Поведение фрактальной размерности доменных структур в феррит-гранатовых пленках
А.Д. Зигерт, Г.Г. Дунаева, Н.Б. Кузьмин, Е.М. Семенова, Н.Ю. Сдобняков
ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
DOI: 10.26456/pcascnn/2023.15.098
Оригинальная статья
Аннотация: В данной работе с использованием комплекса экспериментальных методик и специализированного программного обеспечения проведено исследование висмутсодержащих феррит-гранатовых плёнок различной толщины и с различным стехиометрическим составом, выращенных на подложках из гадолиний-галлиевого граната. Методом оптической магнитометрии получены предельные петли магнитного гистерезиса для дефектных и бездефектных участков пленок. Также получены полевые зависимости фрактальной размерности магнитооптических изображений. Фрактальная размерность определялась методом подсчета кубов. Для различных составов и толщин висмутсодержащих феррит-гранатовых плёнок были получены диапазоны изменения фрактальной размерности. Проанализировано взаимное поведение полевых зависимостей фрактальной размерности и первой производной намагниченности по полю dM(H)/dH. Установлены характерные особенности поведения первой производной намагниченности по полю dM(H)/dH при изменении толщины пленки, а также для дефектных и бездефектных участков пленок.
Ключевые слова: магнитные пленки, феррит-гранат, объемные дефекты, доменная структура, фрактальная размерность, зависимость dM(H)/dH
- Зигерт Александр Дмитриевич – старший преподаватель кафедры прикладной физики, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
- Дунаева Галина Григорьевна – аспирант 2 года обучения, ассистент кафедры физики конденсированного состояния, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
- Кузьмин Николай Борисович – студент 1 курса магистратуры кафедры физической химии, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
- Семенова Елена Михайловна – к.ф.-м.н., доцент 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. Поведение фрактальной размерности доменных структур в феррит-гранатовых пленках / А.Д. Зигерт, Г.Г. Дунаева, Н.Б. Кузьмин, Е.М. Семенова, Н.Ю. Сдобняков // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2023. — Вып. 15. — С. 98-107. DOI: 10.26456/pcascnn/2023.15.098.
Полный текст: загрузить PDF файл
Библиографический список:
1. Mallmann, E.J.J. Yttrium iron garnet: properties and applications review / E.J.J. Mallmann, A.S.B. Sombra, J.C. Goes, P.B.A. Fechine // Solid State Phenomena. – 2013. – V. 202. – P. 65-96. DOI: 10.4028/www.scientific.net/SSP.202.65.
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 // Физикохимические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2020. – Вып. 12. – С. 103-112. DOI: 10.26456/pcascnn/2020.12.103.
10. 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. – 2021. – Вып. 13. – С. 134-145. DOI: 10.26456/pcascnn/2021.13.134.
11. Зигерт, А.Д. Фрактальный анализ магнитооптических изображений поверхности магнита после воздействия импульсным полем / А.Д. Зигерт, Е.М. Семенова, Н.Б. Кузьмин, Н.Ю. Сдобняков // Физикохимические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2022. – Вып. 14. – С. 101-107. DOI: 10.26456/pcascnn/2022.14.101.
12. Zigert, A.D. Fractal dimension behaviour of maze domain pattern in ferrite-garnet films during magnetisation reversal / A.D. Zigert, G.G. Dunaeva, E.M. Semenova et al. // Journal of Superconductivity and Novel Magnetism. – 2022. – V. 35. – I. 8. – P. 2187-2193. DOI: 10.1007/s10948-022-06301-w.
13. 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.
14. 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.
15. 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.
16. Gwyddion – Free SPM (AFM, SNOM/NSOM, STM, MFM, …) data analysis software. – Режим доступа: www.url: http://gwyddion.net. – 15.08.2023.
17. 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.
18. 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.
19. 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.