Микромагнетизм одноосных ферромагнетиков (23.08.2010)

Автор: Толстобров Юрий Вениаминович

ТОЛСТОБРОВ Юрий Вениаминович

МИКРОМАГНЕТИЗМ ОДНООСНЫХ ФЕРРОМАГНЕТИКОВ

Специальность 01.04.07 – физика конденсированного состояния

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора физико-математических наук

Барнаул - 2010

Работа выполнена в Алтайской государственной академии образования им. В.М. Шукшина и Алтайском государственном техническом университете.

Научные консультанты:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор физико-математических наук, профессор Старостенков М.Д.;

доктор физико-математических наук, профессор Манаков Н.А.

доктор физико-математических наук, профессор Безносюк С.А.

доктор физико-математических наук, профессор Пастушенков Ю.Г.

доктор физико-математических наук, профессор

Квеглис Л.И.

Институт физики металлов УрО РАН

Защита состоится “23” ноября 2010 года в 12.00 час. на заседании диссертационного совета Д 212.004.04 в Алтайском государственном техническом университете им. И.И. Ползунова по адресу: 656099, г. Барнаул, пр. Ленина, 46.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Алтайского государственного технического университета.

Автореферат разослан “ ______ ” _____________ 2010 г.

Романенко В.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Началом теории микромагнетизма считается опубликованная в 1935 году работа Ландау и Лифшица [1]. С тех пор микромагнитный подход получил широкое распространение как для получения фундаментальных представлений о закономерностях формирования и эволюции магнитных структур в ферромагнетиках, так и для оценки потенциальных возможностей их практического использования в различных областях техники. Рассматриваемые в теории микромагнетизма магнитные материалы обычно называют ферромагнетиками, хотя микромагнитный подход применим и для других магнетиков, магнитные моменты в которых ориентированы упорядоченным образом, а усредненный магнитный момент не равен нулю и не зависит (слабо зависит) от внешнего поля [2].

С развитием нанотехнологий появилась потребность детального анализа магнитных систем малого размера, используемых в устройствах микроэлектроники и вычислительной техники. Микромагнитное моделирование является эффективным методом исследования таких систем, поэтому развитие и применение методов моделирования позволяет естественным образом дополнять экспериментальные исследования, которые в ряде случаев весьма затруднены.

Настоящая работа посвящается разработке методов моделирования и их применению для решения конкретных задач. Одной из задач, имеющей большое прикладное значение является магнитная запись. Достаточно назвать такую важную

Рис. 1. Данные из работы [3] о росте плотности записи с 1980 года в применяемых (традиционных) методах магнитной записи.

область применения магнитной записи как вычислительная техника. Методы, материалы, технические устройства, реализующие запись и чтение информации постоянно совершенствуются и этим вопросам посвящено большое количество публикаций. Одной из основных характеристик магнитного носителя является плотность магнитной записи. Плотность записи на частицах-доменах традиционной (поликристаллической) структуры некоторое время назад быстро увеличивалась, пока ее рост не ограничил эффект суперпарамагнетизма (рис. 1). В настоящей работе предлагается новый метод записи на монокристаллической пленке, который может существенно повысить плотность по сравнению с традиционными методами.

Целью диссертационной работы является уточнение и развитие общих представлений о формировании магнитных структур в одноосных магнетиках различной геометрии и выявление новых возможностей их практического использования. Поставленная цель достигается путем разработки эффективных методов численного (компьютерного) моделирования микромагнитных систем и их применением для решения следующих задач:

- исследование влияния магнитных параметров и поперечных размеров на доменные структуры в бесконечно длинных монокристаллах;

- анализ влияния обменного и магнитостатического взаимодействий на характер термического намагничивания многослойной стохастической системы;

- выяснение механизма термического намагничивания в бесконечно длинных монокристаллах;

- исследование влияния торцевой поверхности на вид доменных структур в полубесконечных монокристаллах;

- изучение влияния анизотропии на вид доменных структур в тонкой пластинке;

- исследование механизма превращения неелевских доменных границ в блоховские при увеличении толщины пластинки;

- исследование пригодности блоховских границ полосовой доменной структуры для магнитной записи.

Научная новизна работы заключается в том, что впервые:

- разработан метод минимизации функционала свободной энергии микромагнитной системы, учитывающий неявную зависимость функционала от поля намагниченности через потенциал собственного поля;

- разработан метод расчета поля намагниченности в полубесконечном монокристалле, не предполагающий его периодичности или заданности на бесконечности;

- разработан конечно-разностный метод расчета двумерного поля намагниченности в тонкой пластинке на двумерной сетке в трехмерном собственном поле, основанный на вычислении потенциала и нормальной к плоскости пластинки компоненты собственного поля.


загрузка...