Полевые зависимости намагниченности и "обменный сдвиг" в ферро/антиферромагнитных системах. II. Континуальная модель ферромагнитного слоя

Abstract

Для качественного объяснения экспериментальных результатов исследования полевых зависимостей намагниченности в контактирующих ферро- и антиферромагнитных средах предложена модель, в которой тонкая ферромагнитная (ФМ) пленка с сильной анизотропией типа "легкая плоскость" рассматривается в континуальном приближении. Показано, что в рассмотренной системе возможно существование коллинеарных и скошенных структур ферромагнитного слоя. Найдены области параметров (обменных взаимодействий в ФМ слое и через ФМ/АФМ интерфейс, толщины ФМ слоя и величины внешнего магнитного поля), при которых существует неоднородное состояние ФМ, и получены явные аналитические выражения для распределения намагниченности в нем. Построены зависимости полной намагниченности системы от величины внешнего поля в физически важных случаях "тонкого" и "толстого" ФМ слоев, и продемонстрирована возможность несимметричной зависимости M(H), наблюдаемой в экспериментах. Проведено сравнение с результатами, полученными ранее в более простой модели двухслойной ФМ подсистемы.

Для якісного пояснення експериментальних результатів дослідження польових залежностей намагніченості в феро- та антиферомагнітних середовищах, які контактують, запропоновано модель, в якій тонка феромагнітна (ФМ) плівка з сильною анізотропією типу «легка площина» розглянута в континуальному наближенні. Показано, що в розглянутій системі можливе існування колінеарних та скошених структур феромагнітного шару. Знайдено області параметрів (обмінних взаємодій в ФМ шарі і крізь ФМ/АФМ інтерфейс, товщини ФМ шару і величини зовнішнього магнітного поля), при яких існує неоднорідний стан ФМ, і отримано явні аналітичні розв’язки для розподілу намагніченості в ньому. Побудовано залежності повної намагніченості системи від величини зовнішнього поля у фізично важливих випадках «тонкого» й «товстого» ФМ шарів, та продемонстровано можливість несиметричної залежності M(H), яка спостерігається в експериментах. Проведено порівняння з результатами, отриманими раніше для більш простої моделі двошарової ФМ підсистеми.

To explane qualitatively the experimental data on field dependences of magnetization in contacting ferro- and antiferromagnetic media, a simple model is proposed. In this model the thin ferromagnetic (FM) film of a finite width with a strong anisotropy of the «easy-plane» type is investigated in the continuous approximation. It is shown that there may exist collinear and canted phases of the FM layer in the system. The domains of the parameters (exchange interactions, FM layer thickness and amplitude of external magnetic field), in which heterogeneous FM states exist are found, and the solutions for magnetization distribution are obtained. The dependences M(H) are constructed for the limits of «thin» and «thick» FM layer. The possibility of asymmetrical dependence is demonstrated. The data are compared with the results obtained within the framework of a simpler two-layer FM model.