Магнитная анизотропия

Намагниченность насыщения.

Магнитооптическая добротность.

Для большинства магнитооптических устройств требуются материалы одновременно с сильным фарадеевским вращением и низким оптическим поглощением, т. е. с высокой МО добротностью.

Спектральная зависимость Ψ для Bi-содержащих МПФГ обнаруживает максимумы вблизи значений 0,560; 0,780 и 1,1 мкм в соответствии со спектральной зависимостью α на рис. 1.23. Введение в состав МПФГ диамагнитных ионов (Ga³⁺, Аl³⁺) приводит к одновременному снижению θ_F и а, в результате чего параметр Ψ слабо зависит от таких замещений. Присутствие примесей свинца ведет к появлению дополнительного поглощения в области коротких длин волн (λ<0,8 мкм), в результате чего максимум Ψ в области λ = 0,56 мкм исчезает. С другой стороны, в ближней ИК области дополнительное поглощение Pb-содержащих пленок близко к нулю, в результате чего параметр достигает в этом диапазоне рекордно высоких значений (50 град/дБ при λ = 0,8 мкм и более 300 град/дБ при λ = 1,3 мкм).

Рис. 1.23. Спектры поглощения α, удельного фарадеевского вращения θ_F и магнитооптической добротности Ψ для МПФГ составов Lu₂Bi₁Fe₄Ga₁O₁₂ (а) и Lu_1,5Bi_1,5Fe₄Ga₁O₁₂ (б), содержащих (1, 3) и не содержащих (2, 4) свинец.

Намагниченность насыщения M_s феррит-гранатов определяется магнитными моментами подрешегок. Магнитные моменты а- и d-подрешеток в первом приближении противоположно направлены, поэтому если в с-подрешетке нет магнитных ионов, то равна разности намагниченностей этих подрешеток, а если в с-подрешетку входят магнитные редкоземельные ионы, то к этой разности добавляется намагниченность с-подрешетки, направленная для всех ионов, кроме Nd³⁺ и Рr³⁺, противоположно намагниченности d-под- решетки. Значения M_s для ряда простых феррит-гранатов приведены в табл. 1.2. 

Таблица 1.2. Параметры феррит-гранатов R₃Fe₅О₁₂ (T=300 К)

R	Ms, кА/м
Sm	133,3
Еu	93,3
Gd	4,5
Tb	15,6
Dy	29,9
Y	140,6
Но	70,2
Еr	98,8
Тm	111,1
Yb	123,7
Lu	144,4

Константа одноосной анизотропии в МПФГ имеет ростовую K_одн.р и K_одн.м магнитострикционную компоненты. Магнитострикционный компонент определяется соотношением:

где Е — модуль Юнга и ν_П — коэффициент Пуассона; — рассогласование параметров решетки пленки и подложки в направлении нормали к пленке.

Ростовый компонент одноосной анизотропии МПФГ в общем случае возникает вследствие нестатистического упорядочения ионов в структуре граната:

- редкоземельных ионов в с-подрешетке (в Sm- и Еu-содержащих МПФГ) K_одн.р > 0, а в Рr- и Nd-содержащих МПФГ K_одн.р <0);

- немагнитных ионов в с-подрешетке, например Bi³⁺ и РЬ²⁺, вызывающих упорядочение ионов Fe³⁺ в а- и d-подрешетках;

- ионов переходных металлов в а- и d-подрешетках (в Со- и Ir-содержащих МПФГ K_одн.р > 0, а в Ru-содержащих K_одн.р <0);

- немагнитных ионов в а- и d-подрешетках, вызывающих упорядочение ионов Fe3+.

В Bi-содержащих МПФГ доминирует второй из перечисленных механизмов наведенной ростовой анизотропии, причем K_одн.р может достигать 20 кДж/м³. Эти пленки характеризуются одновременно высокими подвижностью доменных стенок, скоростью насыщения и содержанием висмута, что позволяет рассматривать их как лучший материал для быстродействующих МО устройств.

Дата добавления: 2017-01-14