Kuchsiz ferromagnetiklar domenli tuzilmasini tadqiq etish uslubiyoti va eksperimental qurilmalar

1.4. Kuchsiz ferromagnetiklar domenli tuzilmasini tadqiq etish uslubiyoti va eksperimental qurilmalar.
Domen strukturasi kristall panjaraning nuqsonlari tufayli mavjud bo`ladigan antiferromagnetiklardan farqli ravishda, kuchsiz ferromagnetiklarda Neel temperaturasidan past temperaturalarda kuchsiz ferromagnetik moment mavjudligi sababli barqaror domen strukturaga ega. Yuqorida aytib o`tilganidek, FeBO3 kuchsiz ferromagnit fazada “yengil tekislik (yassilik)” tipidagi anizotropiyaga ega. Shuning uchun domenlar orasidagi o`tuvchi qatlam ferromagnetizm va antiferromagnetizm vektorlarining burilishidan vujudga kelishi mumkin; bu vektorlar kristallning bazis tekisligidan (111) juda kichik ψ~v2/c2 burchakka og`ishi mumkin, bu yerda v–elektronning orbitadagi tezligi; s–yorug`lik tezligi. Shuning uchun bunday tipdagi magnetiklarda (111) tekislikka parallel bo`lgan blox tipidagi domen chegaralari va (111) tekislikka perpendikulyar bo`lgan neel tipidagi domen chegaralari yuzaga kelishini kutish kerak bo`ladi. Bunda neel domen chegaralarining joylashuvi tekislik ichidagi magnit anizotropiyasi bilan aniqlanishi lozim.
FeBO3 va α-FeBO3 larning domen strukturalarini kuzatish uchun bir qator tajribaviy usullar qo`llangan [12-15]: kukunli shakllar usuli (faqat gematit uchun), rentgen topografiya usuli, magnitooptik usullar. Olib borilgan kuzatuvlar natijasida yetarlicha mukammal kristallarda (makroskopik nuqsonlarga ega bo`lmagan) domenlarining tipik kengligi ~ 0,3–1 mm bo`lgan doimiy domen struktura mavjud bo`ladi. Qoida bo`yicha, FeBO3 va α-FeBO3 kristallarida 180 gradusli domen struktura vujudga keladi (ya`ni, magnitlanganlik vektori o`z yo`nalishini qo`shni domenlarda 1800 ga o`zgartiradigan domen struktura), biroq, 120 va 60 gradusli domenlar ham mavjud bo`lishi mumkin. Bunda namunaning geometrik o`lchamlari va uning kristallografik orientatsiyasiga bog`liq qoida bu kristallarda magnitlanganlik vektori domenda joylashuvini kristallning butun qalinligi bo`ylab o`zgartirmaydigan teshikli domen struktura kabi, MS vektori domenlarda o`z yo`nalishini qatlamdan-qatlamga o`tishda o`zgartiradigan qatlamli domen tuzilish ham mavjud bo`ladi.
Romboedrik kuchsiz ferromagnetiklar domen strukturasining umumiy nazariyasi magnitoelastik va magnitostatik energiyalarini hisobga olgan holda tuzilgan edi. Romboedrik kristallarda simmetriyaga mos ravishda 60, 120 va 180 gradusli domen chegaralar: (111) tekislikka parallel bo`lgan blox tipidagi domen chegaralar S||, (111) tekislikka perpendikulyar bo`lgan neel tipidagi domen chegaralar S ; (111) tekislikni 0=arctgC1/C31 burchak ostida kesib o`tadigan S1 va S3–magnitostriksiya doimiylari) domen chegaralari Sc mavjud bo`lishi ko`rsatilgan. Sc domen chegaralarining vujudga kelishi magnitoelastik va magnitostatik energiyalarining yetarlicha miqdorda oshishi bilan bog`liq, shuning uchun uning vujudga kelishi kristallda kuchlanish va birjinslimasliklarning borligi sabab bo`ladi.
Domen chegaralarining uchala tipi ham gematitda kukunli shakllar usuli yordamida kuzatilgan. Sc tipidagi chegaralar qalinligi 25–200 mkm bo`lgan yupqa kristall plastinkalarda (112) tekislikda (111) tekislikka parallel bo`lgan polosalar ko`rilganda, (110) tekislikda (111) tekislikka nisboatan 200 burchak ostida kuzatiladi. S|| tipidagi domen chegaralar (110) va (112) tekisliklarga parallel bo`lgan kristall kesimlarida, S chegaralar esa – (112) tekisliklarda vujudga keladi.
Xuddi shu ishlarda α- FeBO3 domen strukturaga tashqi magnit maydonning ta`siri o`rganilgan. Tekisliklararo anizotropiya maydonidan kichik (NA ~1 kE) kristallning bazis tekisligiga perpendikulyar bo`lgan magnit maydon namunaning domen strukturasiga amaliy ta`sir ko`rsatmasligi aniqlandi. Domen strukturaning o`zgarishi asosan, (111) tekislikka parallel qo`yilgan N|| magnit maydon ta`sirida amalga oshadi. H|| qo`yilganda S|| va S chegaralarga bo`lingan domenlar teskari orientatsiyali domenlar bilan o`rin almashinishdan hajmi kamayishi hisobiga kengayadi.
Kristallarda mexanik kuchlanishlarning mavjud bo`lishi E.M.O`. yo`nalishining o`zgarishiga va buni natijasida uning domen strukturasining qayta tuzilishiga olib keladi. Masalan, chop etilgan ishlarning birida (111) tekislikka qo`yiladigan bosim qandaydir kritik qiymatdan oshsa, Sc tipidagi domen chegaralar S|| tipidagi 180 gradusli chegaradan o`tadi.
FeBO3 kristallida Faradey effekti yordamida namunada tashqi bosim bilan induksiyalangan davriy domen strukturasi o`rganilgan ish haqida ham bizda ma`lumot bor. Aytib o`tilganidek, kuchlanishlardan xoli bo`lgan kristallda domen chegaralar bazis tekisligida E.M.O`.ga parallel joylashadi. Shu ishda, kristall siqilganda (bosim (111) tekislikka beriladi) ferromagnit momentning mexanik kuchlanish hosil qiladigan yo`nalishga perpendikulyar joylashuvi ahamiyatga ega. Kristallning bazis tekisligida xususiy magnit anizotropiyasi kichik bo`lganligidan, (111) tekislikda polosalar qo`yiladigan kuchlanish yo`nalishiga perpendikulyar bo`lgan polosali domen struktura (strayp-struktura) vujudga keladi. Strayp strukturaning qalinligi~100 mkm va ko`ndalang o`lchamlari ~ 2 x 2 mm2 bo`lgan namunadagi davri ~1 mm ni tashkil qiladi. Kuzatiladigan strayp – strukturaning eksperimental aniqlangan domen strukturasi kengligini (~2,6 mkm) neel domen chegarasining nazariy baholangan kengligi bilan taqqoslash natijasida, hamda N2E bo`lgan maydonlarda kuzatilgan domen chegaralar hali mavjud bo`lmaganligini hisobga olib, bu ishda shunday xulosa qilish mumkin: kuzatilayotgan domen chegaralar neel va blox tipidagi domen chegaralarining o`zaro kesishishidan hosil bo`lgan kompleksni tashkil qiladi. Kuzatilayotgan domenli struktura magnit maydonda o`zini oddiy tutdi: MS||H ga ega bo`lgan domenlar hajmi teskari magnitlanganlikka ega bo`lgan domenlar hisobiga ortib bordi. Temir boratning domen strukturasining xususiyatlari shuningdek o`rganilgan. Bu ishlarda FeBO3 monokristalida 770 temperaturada magnitooptik usul yordamida chiziqli kristallografik ikkilanib sinishni Faradey effektiga qo`yish tufayli yuzaga keladigan interferension polosalar sistemasi kuzatilgan. Bu ikkala effektlarning sezilarli interferensiyasi yuzaga kelishi uchun kristallning bazis tekisligi 450 burchak ostida yorug`likning tarqalish yo`nalishi bo`ylab shunday joylashtirilganki, kristallik ikkilanib sinishning Faradey effektiga qo`shadigan hissasi maksimal darajada bo`lsin. Kuzatilgan interferension polosalar (111) tekislikda S2 o`qlarga nisbatan perpendikulyar yo`nalishda orientatsiyalangan. Bazis tekisligiga tashqi magnit maydon qo`yilganda, interferentsion polosalar ularning magnitlanish yo`nalishiga nisbatan joylashuviga qarab vaqt ketma-ketligida yo`qolib bordi: yo`nalishi maydon yo`nalishiga perpendikulyar bo`lgan polosalar eng oxirida yo`qolishdi. N25 e maydonda interferension manzara umuman yo`qoldi. Interferension manzaraning N maydonda o`zini bunday tutishi FeBO3 da S2 o`qlarga perpendikulyar bo`lgan va kristallning bazis tekisligi bilan ~40 burchak hosil qiladigan, 120 gradusli blox domen chegaralari mavjudligi bilan tushuntiriladi. Taklif qilinayotgan hodisaning modeli kristallarda tipidagi domen chegaralarining mavjudligi bilan izohlanadi.
|