Гистерезис петель перемагничивания в пленках с перпендикулярной анизотропией в наклонном магнитном поле

Abstract

Проведен численный расчет петель перемагничивания наногранулярных пленок с перпендикулярной анизотропией в наклонном магнитном поле при конечной температуре для «параметров качества» пленки как меньше, так и больше единицы. Расчет выполнен с учетом размагничивающего поля пленки в двухуровневом приближении для энергии гранулы. Получено, что гистерезис полей перехода между состояниями с одинаковым направлением магнитных моментов всех гранул и с разными направлениями сужается с ростом температуры и угла отклонения поля от нормали к пленке. С ростом отклонения поля этот гистерезис обращается в нуль, и переход происходит от однородно намагниченного состояния гранул к равновесному неоднородному без гистерезиса. В случае больших углов отклонения поля при конечной температуре намагничивание состоит из трех участков. В центре кривой намагничивания имеется гистерезисный участок с разнонаправленными магнитными моментами частиц. С ростом абсолютного значения поля он переходит в участок равновесного безгистерезисного намагничивания с разнонаправленными магнитными моментами частиц. А затем этот безгистерезисный участок переходит к состоянию с однородным направлением магнитных моментов всех частиц.

Проведено числовий розрахунок петель перемагнічування наногранулярних плівок з перпендикулярною анізотропією в нахиленому магнітному полі при кінцевій температурі для «параметрів якості» плівки як менших, так і більших за одиницю. Розрахунок виконаний з урахуванням поля плівки, що розмагнічує, у дворівневому наближенні для енергії гранули. Отримано, що гістерезис полів переходу між станами з однаковим напрямком магнітних моментів всіх гранул та з різними напрямками, звужується з ростом температури й кута відхилення поля від нормалі до плівки. З ростом відхилення поля цей гістерезис обертається на нуль, та перехід відбувається від однорідно намагніченого стану гранул до рівноважного неоднорідного без гістерезису. У випадку великих кутів відхилення поля при кінцевій температурі намагнічування складається із трьох ділянок. У центрі кривої намагнічування є гістерезисна ділянка з різнонаправленими магнітними моментами частинок. Зі зростанням абсолютного значення поля вона переходить у ділянку рівноважного безгістерезисного намагнічування з різнонаправленими магнітними моментами частинок. А потім ця безгістерезисна ділянка переходить до стану з однорідним напрямком магнітних моментів всіх частинок. Работа частично поддержана грантом 7Н-17 конкурсной программы НАН Украины «Фундаментальные проблемы создания новых наноматериалов и нанотехнологий».

Numerical calculations are made of the magnetization reversal loops of nanogranular films with perpendicular anisotropy in an inclined magnetic field at a finite temperature for “quality parameters” of the film, both smaller and greater than unity. The calculation was carried out taking into account the demagnetizing field of the film in the two-level approximation for the energy of the granule. It is obtained that the hysteresis of the transition fields between states with the same direction of the magnetic moments of all the granules and with different directions, narrows with increasing temperature and of the angle of deviation of the field from the normal to the film. With increasing field deviation, this hysteresis vanishes, and the transition occurs from the uniformly magnetized state of the granules to an equilibrium nonuniform state, without hysteresis. In the case of large field deflection angles, at a finite temperature the magnetization consists of three sections. At the center of the magnetization curve, there is a hysteresis region with different directions of the magnetic moments of the particles. As the absolute value of the field increases, it goes over to the region of equilibrium nonhysteretic magnetization with different directions of the magnetic moments of the particles. And after it this hysteresis-free region passes to a state with a homogeneous direction of the magnetic moments of all the particles.