Представленная работа посвящена экспериментальному исследованию методом спин-волнового резонанса (СВР) и ферромагнитного резонанса (ФМР) особенностей магнитных свойств нанокристаллических пленок сплава (Fe-Ni)-P(с размером зерна ~10 нм), синтезированных методом химического осаждения во всем диапазоне концентраций, который позволяет получать концентрацию вакансий близкую к предплавильному состоянию.
Впервые возможность возбуждения обменно-связанных спиновых волн однородным высокочастотным магнитным полем в тонкой магнитной пленке, намагниченной перпендикулярно плоскости, была предсказана Киттелем. Основой расчета явилась предложенная им модель однородно намагниченной ферромагнитной пленки с жестким закреплением спинов на ее поверхности. Дисперсионное соотношение в этом случае имело вид:
где w- частота внешнего переменного поля, g- магнитомеханическое отношение, Н - величина внешнего постоянного магнитного поля, А - постоянная обменного взаимодействия, k=pn/d (n - порядковый номер моды в спектре СВР, d - толщина пленки). В этом случае дисперсионный закон w(k) квадратичен по k и при постоянной частоте эксперимента w=const распределение резонансных полей пиков СВР также квадратично по k. Тангенс угла наклона зависимости Hi(n) определяется значением константы спин-волновой жесткости h=2A/M, где M- намагниченность насыщения. Спин волновая жесткость может быть легко измерена:
, а затем вычислена А.
Для неоднородных ферромагнетиков наблюдаются отклонения от квадратичного закона дисперсии для спиновых волн. Исследование подобных отклонений или модификаций закона дисперсии методом спин- волновой спектроскопии может служить источником важнейшей структурной информации [1]. Для ферромагнетика со случайно флуктуирующими в пространстве спиновыми параметрами - обменом А, намагниченностью М, анизотропией, флуктуации магнитных параметров приводят к характерным для данного параметра модификациям закона дисперсии. По типу модификации, по особым точкам спектра можно судить о характере флуктуаций (т.е. типе главного флуктуирующего параметра), радиусе корреляции флуктуаций и амплитуде (среднеквадратичном отклонении gi) флуктуаций параметров спиновой системы неоднородного ферромагнетика.
Для исследований были получены нанокристаллические пленки (Fe-Ni)-P в диапазоне концентраций Ni от 0 до 100%. Концентрация фосфора в образцах составляла 2 ат.%. Спектры СВР изучались на спектрометре x-band (f = 9,2 GHz) при комнатной температур.
На исследуемых пленках образцах были зафиксированы спектры СВР во всем диапазоне концентраций Ni. Измерены зависимости магнитных параметров Meff, DH от концентрации Ni причем зависимость Aeff(x) впервые определена в инварной области (35-40 ат.% Ni). Показано, что в инварной области наблюдается отклонение закона дисперсии w(k) от квадратичного закона, вызванные флуктуацией обменной константы «изломы по обмену». В области, далекой от инварной, наблюдается модификация w(k) обратного типа обусловленная флуктуациями намагниченности- «излом по намагниченности» [2].
Таким образом, нам впервые удалось методом химического осаждения получить макрооднородные и однофазные пленки на основе сплава Fe-Ni во всем диапазоне концентраций, пригодные для исследования методом СВР, что позволило зафиксировать смену типа доминирующего флуктуирующего параметра вблизи инварной области и определить размеры пространственной неоднородности флуктуаций обменной константы в инварной области и флуктуаций намагниченности вне этой области.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Игнатченко В.А., Исхаков Р.С., Чеканова Л. А., Изучение дисперсионного закона для спиновых волн в аморфных пленках методом СВР. // ЖЭТФ - 1978. ‑ Т.75, ‑С.653.
- Р.С. Исхаков, С.В. Столяр, Л.А. Чеканова, В.C. Жигалов // ФТТ, 2001, том 43, вып. 6, стр. 1072