Двумерная вихреподобная доменная структура доменных границ в редкоземельных ортоферритах

Шабалин Максим Александрович

Научный руководитель: Екомасов Евгений Григорьевич к.ф.-м.н. зам.декана физического факультета БашГУ

Башкирский Государственный Университет, г.Уфа, Россия

Редкоземельные ортоферриты (РЗО), являются многочисленной и интенсивно изучаемой группой антиферромагнетиков со слабым ферромагнетизмом [1,2]. В настоящее время в физике нелинейных явлений в конденсированных средах большое внимание привлекают исследования существенно нелинейных объектов типа пространственно–локализованных структур, солитонов, вихрей, спиралей и т.п. Существование блоховских линий (БЛ) в РЗО было предсказано более 20 лет назад, но лишь в 1997 году линии были обнаружены экспериментально [3]. К настоящему времени в рамках методов "классической" теории ДГ с ВБЛ аналитически была исследована статика и динамика БЛ в РЗО [4], однако с их помощью нельзя достаточно полно объяснить результаты эксперимента. В [5] был предложен численный метод, с помощью которого можно рассмотреть поведение намагниченности в ферромагнетиках с ''тонкой'' структурой. Определенный интерес представляет применение этого метода к РЗО с ''тонкой'' структурой и сравнение его с другими методами.

В работе рассмотрен бесконечный кристалл РЗО в высокотемпературной магнитной фазе, вырезанный перпендикулярно оси легкого намагничивания с одиночной ДГ различной конфигурации (на рис.1 изображен один из рассмотренных случаев: неелевская ДГ ас–типа с "тонкой" структурой). Уравнение движения намагниченности, с учетом того, что модуль вектора антиферромагнетизма значительно больше модуля вектора ферромагнетизма в РЗО, можно преобразовать к виду:

(1),

где U– удвоенный угол отклонения вектора антиферромагнетизма от ОЛН. Уравнение (1) является эллиптическим уравнением синус–Гордона, которое как показано в [5], можно решить численно с помощью метода релаксации, предполагая, что , где не зависит от времени и удовлетворяет условию , а . При t=0 полагалось и численно исследовалась релаксация к стационарному состоянию . Тогда функция –решение уравнения (1) c локализованным вихрем. В результате расчетов найдено вихреподобное распределение вектора антиферромагнетизма в близи центра "тонкой" структуры. На рисунке 2 изображена функция с использованием пяти оттенков серого цвета для обозначения уровней значений функции в диапазоне [-1;1] при . При этом белые области соответствуют , т.е , а черные – , т.е. . Также были рассмотрены различные типы ДГ (неелевские и блоховские) с вертикальным и горизонтальным расположением "тонкой" структуры. Найдены энергии таких границ в зависимости от свойств , параметров и характеристик

 

Рис.1

Рис.2

 

материала (констант анизотропии и обмена). Проведено сравнение с аналитическими результатами [4]

Литература:

  1. Барьяхтар В.Г., Иванов Б.А., Четкин М.В. Динамика доменных границ в слабых ферромагнетиках// УФН.-1985.-т.146.-в.3.-с.417-458.

2. Бучельник В.Д., Даньшин Н.К., Цымбал Л.Т., Шавров В.Г. Соотношение вкладов прецессионных и продольных колебаний в динамических магнетиках // УФН т.169, в.10, 1999г.

3. Четкин М.В., Курбатова Ю.Н., Филатов В.Н. Уединенные изгибные волны на сверхзвуковой доменной границе ортоферрита иттрия // Письма в ЖЭТФ.-т.65.-в.10.-с.760-765.-1997г.

4. Екомасов Е.Г., Шамсутдинов М.А., Фарзтдинов М.М. Динамическое искривление и спектр колебаний доменной границы с линиями в редкоземельных ортоферритах во внешнем магнитном поле // ФТТ т.32., в.5, 1990г.

5. Борисов А.Б., Танкеев А.П., Шагалов А.Г. Новые типы двумерных вихреподобных состояний в магнетиках // ФТТ т.31., в.5, 1989г.


e-mail: asf@asf.e-burg.ru