Search academic texts

Registration Number

0825U001029, PhD dissertation

Status

Доктор філософії

Date

17-04-2025

popup.evolution

o

Title

The influence of the structure and configuration of ferromagnetic planar nanostructures on their magnetodynamic properties

Author

Yuliia I. Harlan,

popup.head Volodymyr O. Holub
popup.opponent Denys D. Sheka
popup.opponent Valentyn A. Tatarenko
popup.review Igor V. Gerasimchuk
popup.review Dmytro M. Polishchuk

Description

Основною метою роботи було визначення впливу конфігурації та структури феромагнітних наноелементів на їхні магнітні властивості та встановлення методів керування такими характеристиками, як частота феромагнітного резонансу, закон дисперсії спінових хвиль, ширина резонансної лінії та магнітна анізотропія. Зазначені структурі є елементною базою для створення нового покоління приладів електроніки, які будуть використовувати спінові хвилі для запису і зчитування інформації. Це дозволить на декілька порядків зменшити теплові втрати і значно підвищити швидкість запису інформації. Використовуючи класичні методи математичної фізики було побудовано теоретичні моделі для опису низки експериментальних ефектів, виявлених за допомогою метода феромагнітного резонансу. Дисертаційна робота складається з п’яти розділів. У Вступі викладено аргументацію актуальності обраної теми, визначено основну мету та завдання дослідження, а також окреслено об’єкт і предмет вивчення. Крім того, представлено ключові наукові положення, що відображають новизну отриманих результатів, підкреслено особистий внесок здобувача у виконані роботи, які винесені на захист. Також надано інформацію про апробацію наукових результатів на конференціях та про зв’язок дисертаційного дослідження з науково-дослідними роботами. Перший розділ дисертації присвячений теорії феромагнітного резонансу та спінових хвиль. Наведено рівняння– основне рівняння (Ландау–Ліфшиця) магнітної динаміки, яке, зокрема, використовується для знаходження дисперсійного співвідношення для спінових хвиль. Розглянуто загальний вигляд густини енергії феромагнетика. Наведені приклади розв’язку рівняння Ландау–Ліфшиця для різноманітних магнітних систем. Другий розділ присвячено дослідженню впливу типу обмінної взаємодії на границях двійникових компонент в сплавах з ефектом пам’яті форми на їхні магнітні властивості. У підрозділі 2.1 теоретично пояснено експериментальні результати магнітного резонансу в епітаксіальних тонких плівках Ni46.0Mn36.8Sn11.4Co5.8/MgO(001), згідно до яких одна резонансна лінія, що спостерігається в аустеніті, розщеплюється на три лінії в мартенситній фазі. Показано, що додаткові резонансні лінії зумовлені слабким антиферомагнітним зв'язком феромагнітних двійникових компонентів через двійникові границі. Проведена аналогія між субмікронним двійникованим мартенситом і штучними антиферомагнітними надгратками. У підрозділі 2.2 пояснена поява гігантської магнітної анізотропії четвертого порядку у двійникованій епітаксіальній плівці NiMnGa. Показано, що вона обумовлена феромагнітним зв'язком між двійниковими варіантами, в яких осі магнітокристалічної анізотропії розташовані ортогонально, за умови, коли поле міждвійникового обміну порівнянне з полем анізотропії. У третьому розділі побудовано теоретичну модель феромагнітного резонансу в просторово неоднорідних епітаксіальних плівках з ефектом пам’яті форми, в яких відбувається фероеластичний фазовий перехід. Запропонована теоретична модель базується на теорії мартенситного перетворення Ландау та статистичній моделі. У підрозділі 3.1 показано, що аномально сильна температурна залежність параметрів кристалічної ґратки мартенситної плівки привносить суттєвий внесок у температурну залежність резонансного магнітного поля. Прояснено звуження резонансного піку при охолодженні плівки нижче температури Кюрі. У підрозділі 3.2 показано, що просторова неоднорідність матеріалу призводить до дисперсії локальних температур мартенситного перетворення, що спричиняє варіацію локальних значень магнітної анізотропії і пояснити різке розширення лінії феромагнітного резонансу нижче температури мартенситного перетворення. В четвертому розділі розглянуто вплив конфігурації намагніченості та розмагнічуючого поля на спектр стоячих спінових хвиль в магнітних наноелементах. У підрозділі 4.1 експериментально і теоретично досліджено стоячі спінові хвилі в масиві нікелевих трикутних наноелементів. Розроблений теоретичний підхід дозволяє описувати стоячі спін-хвильові моди як у перпендикулярно намагнічених правильних призмах, так і в близьких до них зрізаних пірамідах. У підрозділі 4.2 теоретично пояснюється експериментальне спостереження нетрадиційного одночастотного резонансного відгуку плоских циліндричних пермалоєвих дисків, якщо магнітне поле прикладане під певним критичним кутом відносно нормалі до диска. Це явище пояснюється злиттям спін-хвильових власних мод при переході спін-хвильової дисперсії від типу "прямі об’ємні хвилі" до типу "зворотні об'ємні хвилі" і може бути корисним для створення систем зі спектрально вузьким магнітним шумом.

Registration Date

2025-03-27

popup.nrat_date

2025-03-27