Процессы перемагничивания одноосных ферромагнитных пленок с пространственно модулированными параметрами

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Исследовано поведение вихреподобных магнитных неоднородностей, возникающих в ферромагнитном диске с пространственно-модулированной одноосной анизотропией, в магнитных полях разной направленности. Определены характерные этапы перемагничивания вихреподобных неоднородностей, образующихся на дефекте. Найдены критические поля их перестройки и дано объяснение в разнице поведения этих неоднородностей в перпендикулярном и планарном магнитных полях. Выявлено влияние спиральности магнитного скирмиона, локализованного на дефекте, на процесс его перемагничивания в планарном поле.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Р. М. Вахитов

ФГБОУ ВО “Уфимский университет науки и технологий”

Автор, ответственный за переписку.
Email: vakhitovrm@yahoo.com

Физико-технический институт

Россия, 450076, Уфа, ул. Заки Валиди, 32

А. А. Ахметова

ФГБОУ ВО “Уфимский университет науки и технологий”

Email: vakhitovrm@yahoo.com

Физико-технический институт

Россия, 450076, Уфа, ул. Заки Валиди, 32

М. А. Филиппов

ФГБОУ ВО “Уфимский университет науки и технологий”

Email: vakhitovrm@yahoo.com

Физико-технический институт

Россия, 450076, Уфа, ул. Заки Валиди, 32

Р. В. Солонецкий

ФГБОУ ВО “Уфимский университет науки и технологий”

Email: vakhitovrm@yahoo.com

Физико-технический институт

Россия, 450076, Уфа, ул. Заки Валиди, 32

Список литературы

  1. Sapozhnikov M.V., Vdovichev S.N., Ermolaeva O.L., Gusev N.S., Fraerman A.A., Gusev S.A., Petrov Yu.V. Artificial dense lattice of magnetic bubbles // Appl. Phys. Lett. 2016. V. 109. 042406. P. 1–5.
  2. Navas D., Verba R.V., Hierro-Rodriguez A., Bungaev S.A., Zhou X., Adeyeye A.O., Dobrovolskiy O.V., Ivanov B.A., Guslienko K.Y., Kakazei G.N. Route to form skyrmions in soft magnetic films // APL Mater. 2019. V. 7. 081114. P. 1–8.
  3. Вахитов Р.М., Ахметова А.А., Солонецкий Р.В. Особенности перемагничивания магнитоодноосных пленок с колумнарными дефектами // ФММ. 2020. Т. 121. № 5. С. 416–422.
  4. Mühlbauer S., Binz B., Jonietz F., Pfleiderer C., Rosch A., Newbauer A., Georgii R., Boni P. Skyrmion lattice in a chiral magnet // Science. 2009. V. 323. 5916. P. 915–919.
  5. Luo S., You L. Skyrmion devices for memory and logic application // APL Mater. 2021. V. 9. 050901.
  6. Самардак А.С., Колесников А.Г., Давыденко А.В., Стеблина М.Е., Огнева А.В. Топологически нетривиальные спиновые текстуры в тонких магнитных пленках // ФММ. 2022. Т. 123. № 3. С. 260–283.
  7. Kumar D., Sbiaa R. Domain wall memory: physics, materials, and devices // Phes. Rep. 2022. V. 958. P. 1–35.
  8. Lee O., Msiska O.R., Brems M.A., Klaui M., Kurebayashi H. Perspective on unconventional computing using magnetic skyrmions // Appl. Phys. Lett. 2023. V. 122. 260501.
  9. Fert A., Reyren N., Cros V. Magnetic skyrmions: advances in physics and potential applications // Nat. Rev. Mater. 2017. V. 2. 17031.
  10. Moreau-Luchaire, C., Moutafis, C., Reyren, N. Sampaio J., Vaz C.A. F., Horne N. Van, Bouzehouane K., Garcia K., Deranlot C., Warnicke P., Wohlhuter P., George J.M., Weigand M., Raabe J., Cros V., Fert A. Additive interfacial chiral interaction in multilayers for stabilization of small individual skyrmions at room temperature // Nat. Nanotechnol. 2016. V. 11. P. 444–448.
  11. Ho P., Tan A.K.C., Goolaup S., Oyarce A.L.G., Raju M., Huang L.S., Soumyanarayanan A., Panagopoulos C. Geometrically Tailored Skyrmions at Zero Magnetic Field in Multilayered Nanostructures // Phys. Rev. Appl. 2019. V. 11. 024064.
  12. Sun L., Cao R.X., Miao B.F., Feng Z., You B., Wu D., Zhang W., An Hu, Ding H.F. Creating an Artificial Two-Dimensional Skyrmion Crystal by Nanopatterning. // Phys. Rev. Lett. 2013. V. 110. 167201. P. 1–5.
  13. Sapozhnikov M.V. Skyrmion lattice in a magnetic film with spatially modulated material parameters // J. Magn. Magn. Mater. 2015. V. 396. P. 338–344.
  14. Vakhitov R.M., Solonetsky R.V., Akhmetova A.A. Stable states of vortex-like magnetic formations in inhomogeneous magnetically uniaxial films and their behavior in a longitudinal magnetic field // J. Appl.Phys. 2020. V. 128. 153904. P. 1–10.
  15. Вахитов Р.М., Юмагузин А.Р. Структура и свойства магнитных неоднородностей, зарождающихся в области неоднородных магнитных полей // ЖТФ. 2001. Т. 46. № 5. С. 553–558.
  16. Миронов В.Л., Горев Р.В., Ермолаева О.Л., Гусев Н.С., Петров Ю.В. Воздействие поля зонда магнитно-силового микроскопана скирмионное состояние в модифицированной пленке Co/Pt с перпендикулярной анизотропией // ФТТ. 2019. Т. 61. № 9. С. 1644–1648.
  17. Darby M.I. Concerning the theory of bubble domains with Neel walls // Int. J. Magn. 1973. V. 4. P. 199–204.
  18. Вахитов Р.М., Шапаева Т.Б., Солонецкий Р.В., Юмагузин А.Р. Особенности структуры микромагнитных образований на дефектах плёнок ферритов–гранатов // ФММ. 2017. Т. 118. № 6. С. 571–575.
  19. Donahue M.J. and Porter D.G. OOMMF User’s Guide: Version 1.0. NISTIR6376. National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, Md. 1999.
  20. Khodenkov H.E., Kudelkin N.N., Randoshkin V.V. The Breakdown of the 360° Bloch Domain Wall in Bubble Magnetic Films // Phys. Stat. Sol (a). 1984. V. 84. К135–К138.
  21. Sapozhnikov M.V., Petrov Yu.V., Gusev N.S., Temiryazev A.G., Ermolaeva O.L., Mironov V.L., Udalov O.G. Artificial Dense Lattices of Magnetic Skyrmions // Materials. 2020. V. 13. № 99. P. 1–9.
  22. Beg M., Lang M., Fangohr H. Ubermag: Toward More Effective Micromagnetic Workflows // IEEE Transactions on Magnetics. 2022. V. 58. № 2. 1–5.
  23. Xia H., Song C., Wang J., Jin C., Ma Y., Zhang C., Wang J., Liu Q. Magnetic properties of isolated skyrmion under the in-plane magnetic field and anisotropy gradient // J. Appl. Phys. 2019. V. 126. 063904. P. 1–7.
  24. Guslienko K. Yu., Metlov K.L. Evolution and stability of a magnetic vortex in a small cylindrical ferromagnetic particle under applied field // Phys. Rev. B. 2001. V. 63. 100403(R).
  25. Wang W., Beg M., Zhang B., Kuch W., Fangohr H. Driving magnetic skyrmions with microwave fields // Phys. Rev. B. 2015. V. 92. 020403. P. 1–5.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Геометрия задачи. Здесь (er, eα, ez) – единичные векторы вдоль соответствующих осей в цилиндрической системе координат (r, α, z).

Скачать (61KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Изображения, иллюстрирующие процесс перемагничивания одноосного ферромагнитного диска с дефектом в перпендикулярном поле. Параметры образца: R = 300 нм, D = 30 нм, R0 = 30 нм, A1 = A2 = 2.5 ∙ 10–13 Дж/м, Ku1 = 3 ∙ 104 Дж/м3, Ku2 = –0.5 ∙ 104 Дж/м3, Ms = 6.6 ∙ 105 А/м (визуализация выполнена в среде Ubermag [22]).

Скачать (1MB)
Метаданные
4. Рис. 3. График зависимости радиуса скирмиона RV от радиуса дефекта R0.

Скачать (111KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Изображения, иллюстрирующие процесс перемагничивания одноосного ферромагнитного диска с дефектом в планарном поле. Параметры образца: R = 300 нм, D = 30 нм, R0 = 30 нм, A1 = A2 = 2.5 ∙ 10–13 Дж/м, Ku1 = 3 ∙ 104 Дж/м3, Ku2 = –0.5 ∙ 104 Дж/м3, Ms = 6.6 ∙ 105 А/м (визуализация выполнена в среде Ubermag [22]).

Скачать (513KB)
Метаданные