Влияние затухания и внешнего магнитного поля на резонансную динамику доменной границы в пятислойной ферромагнитной структуре

А.М. Гумеров, Е.Г. Екомасов, Р.В. Кудрявцев, М.И. Фахретдинов показать трудоустройства и электронную почту
Получена 23 марта 2020; Принята 27 апреля 2020;
Цитирование: А.М. Гумеров, Е.Г. Екомасов, Р.В. Кудрявцев, М.И. Фахретдинов. Влияние затухания и внешнего магнитного поля на резонансную динамику доменной границы в пятислойной ферромагнитной структуре. Письма о материалах. 2020. Т.10. №3. С.260-265
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2020-3-260-265

Аннотация

Показано, что коллективные эффекты влияния наличия тонких магнитных слоев (с уменьшенным значением константы магнитной анизотропии) в пятислойном ферромагнетике на динамику доменных границ сохраняются при действии внешнего магнитного поля, тогда как при движении ДГ по инерции практически полностью исчезают. Построена диаграмма возможных сценариев динамики ДГ в зависимости от ее начальной скорости и расстояния между двумя тонкими слоями.На примере пятислойной ферромагнитной структуры с двумя тонкими и тремя широкими магнитными слоями рассмотрено влияние затухания и внешнего постоянного магнитного поля на динамику доменной границы (ДГ). Показано, что особенности динамики доменной границы в мультислойной магнитной системе при наличии тонких магнитных слоев с уменьшенным значением константы магнитной анизотропии во многом связаны с резонансным обменом энергией между магнитными неоднородностями. Построена диаграмма возможных сценариев динамики доменной границы в зависимости от начальной скорости ее движения и расстояния между двумя одинаковыми тонкими магнитными слоями. Обнаружено наличие критического расстояния, разделяющего динамику доменной границы на две области с качественно различным поведением системы. В первой области, где расстояние между тонкими слоями достаточно мало, рассеяние доменной границы происходит аналогично случаю трехслойной системы, исследованному ранее. Во второй области наблюдается существенно более сложная динамика рассеяния доменной границы, связанная с взаимодействием доменной границы и локализованной нелинейной волны намагниченности. Основные эффекты коллективного влияния тонких слоев на динамику ДГ сохраняются при действии внешней силы и наличии затухания, тогда как при движении ДГ по инерции и при наличии затухания — практически полностью исчезают. Наблюдался новый динамический эффект «квазитуннелирования» доменной границы, т. е. прохождение доменной границы через эффективный потенциальный барьер, появляющийся из‑за наличия двух тонких слоев в системе при скоростях, меньших минимального значения для случая одиночного тонкого слоя. Полученный результат — существование диапазона параметров, в котором для прохождения доменной границы через оба тонких слоя требуется существенно меньше энергии, может быть интересен с практической точки зрения.

Ссылки (29)

1. D. D. Tang, Yu.-J. Le. Magnetic Memory Fundamentals and Technolog. Cambridge, Cambridge University Press, New York (2010) 196 p.
2. V. V. Kruglyak, C. S. Davies, V. S. Tkachenko, O. Y. Gorobets, Y. I. Gorobets, A. N. Kuchko. Journal of Physics D: Applied Physics. 50 (9), 094003 (2017). Crossref
3. E. Della Torre, C. M. Perlov. J. Appl. Phys. 69 (8), 4596 (1991). Crossref
4. Y. Gusieva, P. Graczyk, O. Gorobets, M. Krawczyk. Acta Physica Polonica A. 133 (3), 489 (2018). Crossref
5. E. G. Ekomasov, Sh. A. Azamatov, R. R. Murtazin. Phys. Met. Metallogr. 105 (4), 313 (2008). Crossref
6. M. A. Shamsutdinov, V. N. Nazarov, I. U. Lomakina, А. Т. Kharisov, D. M. Shamsutdinov. Ferro- i antiferromagnitodinamika. Nelineynyye kolebaniya, volny i solitony. Мoscow, Nauka (2009) 456 p. (in Russian) [М. А. Шамсутдинов, И. Ю. Ломакина, В. Н. Назаров, А. Т. Харисов, Д. М. Шамсутдинов. Ферро- и антиферромагнитодинамика. Нелинейные колебания, волны и солитоны. Москва, Наука (2009) 456 с.].
7. E. G. Ekomasov, A. M. Gumerov, R. R. Murtazin, R. V. Kudryavtsev, A. E. Ekomasov, N. N. Abakumova. Solid State Phenomena. 233 - 234, 51 (2015). Crossref
8. E. G. Ekomasov, R. R. Murtazin, V. N. Nazarov. Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 385, 217 (2015). Crossref
9. A. M. Gumerov, E. G. Ekomasov, R. V. Kudryavtsev, M. I. Fakhretdinov. Letters on Materials. 8 (3), 299 (2018). Crossref
10. E. G. Ekomasov, R. R. Murtazin, O. B. Bogomazova, A. M. Gumerov. JMMM. 339, 133 (2013). Crossref
11. V. V. Kiselev, A. A. Rascovalov. Chaos, Solitons & Fractals. 45, 1551 (2012). Crossref
12. K. S. Novoselov, A. K. Geim, S. V. Dubonos, E. W. Hill, I. V. Grigorieva. Nature. 426, 812 (2003). Crossref
13. R. Kukreja, S. Bonetti, Z. Chen, D. Backes, Y. Acremann, J. A. Katine, A. D. Kent, H. A. Dürr, H. Ohldag, J. Stöhr. Phys. Rev. Lett. PRL. 115, 096601 (2015). Crossref
14. J. P. Tetienne, T. Hingant, J. V. Kim, L. H. Diez, J. P. Adam, K. Garcia, J. F. Roch, S. Rohart, A. Thiaville, D. Ravelosona, V. Jacques. Science. 344, 1366 (2014). Crossref
15. M. V. Gerasimov, M. V. Logunov, A. V. Spirin, Yu. N. Nozdrin, I. D. Tokman. Phys. Rev. B. 94, 014434 (2016). Crossref
16. D. Backes, F. Macià, S. Bonetti, R. Kukreja, H. Ohldag, A. D. Kent. PRL. 115 (12), 127205 (2015). Crossref
17. The Sine-Gordon Model and Its Applications: From Pendula and Josephson Junctions to Gravity and High-energy Physics. V.10. (Ed. by J. Cuevas-Maraver, P. G. Kevrekidis, F. Williams). Springer (2014) 263 p. Crossref
18. T. Dauxois, M. Peyrard. Physics of Solitons. New York, Cambridge University Press (2010).
19. O. M. Brown, J. S. Kivshar. The Frenkel-Kontorova model: Concepts, methods, and applications. Springer (2004) 519 p.
20. M. B. Fogel, S. E. Trullinger, A. R. Bishop, J. A. Krumhandl. Phys. Rev. B. 15, 1578 (1977). Crossref
21. O. M. L. Gomide, M. Guardia, T. M. Seara. Journal of Differential Equations. 269(4), 3282 (2020). Crossref
22. E. G. Ekomasov, A. M. Gumerov, R. V. Kudryavtsev. JETP Letters. 101, 835 (2015). Crossref
23. E. G. Ekomasov, A. M. Gumerov. Letters on materials. 3 (2), 103 (2013). (in Russian) [А. М. Гумеров, Е. Г. Екомасов. Письма о материалах. 3 (2), 103 (2013).]. Crossref
24. D. Saadatmand, S. V. Dmitriev, D. I. Borisov, P. G. Kevrekidis. Phys. Rev. E. 90 (5), 052902 (2014). Crossref
25. E. G. Ekomasov, R. V. Kudryavtsev, A. M. Gumerov. Letters on Materials. 7 (2), 160 (2017). (in Russian) [Е. Г. Екомасов, Р. В. Кудрявцев, А. М. Гумеров. Письма о материалах. 7 (2), 160 (2017).]. Crossref
26. E. G. Ekomasov, A. M. Gumerov, R. V. Kudryavtsev, S. V. Dmitriev, V. N. Nazarov. Brazilian Journal of Physics. 48 (6), 576 (2018). Crossref
27. E. G. Ekomasov, A. M. Gumerov. Letters on materials. 4 (4), 237 (2014). Crossref
28. E. G. Ekomasov, A. M. Gumerov, R. V. Kudryavtsev. Letters on materials. 6 (2), 138 (2016). (in Russian) [Е. Г. Екомасов, А. М. Гумеров, Р. В. Кудрявцев. Письма о материалах. 6 (2), 138 (2016).]. Crossref
29. E. G. Ekomasov, A. M. Gumerov, R. R. Murtazin. Mathematical Methods in the Applied Sciences. 40 (17), 6178 (2016). Crossref

Другие статьи на эту тему

Финансирование на английском языке

1. Государственный совет по грантам Российской Федерации - No 02.A03.21.0011
2. Russian Foundation for Fundamental Investigations - 18-31-00122