6.4.Феррит гранат

Феррит-гранаты описываются общей кристаллоструктурной формулой , где элементы в фигурных скобках соответствуют додекаэдрической, в квадратных – октаэдрической и в круглых – тетраэдрической подрешеткам граната. Fe – железо, Ri – иттрий, кальций, висмут, свинец, редкоземельные элементы; Ме – элементы, замещающие железо в а-подрешетке (скандий, индий, титан, алюминий, галлий, свинец, редкоземельные элементы с малым ионным радиусом); D – элементы, замещающие железо в d – подрешетке (ванадий, кремний, германий, галлий, алюминий). Феррит- гранаты обладают структурой с кубической симметрией и принадлежат к пространственной группе – 1a3d. (О - кислород).

Рис. 6.2. Магнито-силовая микроскопия, изображение пленки феррит – граната.

В последнее время все большее внимание исследователей привлекают эпитаксиальные пленки феррит - гранатов (ЭПФГ) с наклонной осью легкого намагничивания (ОЛН). Интерес к таким системам обусловлен, с одной стороны, большим разнообразием физических свойств по сравнению с традиционными (у которых ОЛН нормальна к поверхности), а с другой — тем, что анизотропия реальных пленок, как правило, отличается от одноосной

Наклонное расположение ОЛН таких материалов делает их более перспективными при создании устройств магнитооптической обработки информации и визуализации неоднородных магнитных полей, период неоднородности которых сравним с периодом доменной структуры ЭПФГ.

Хорошо известно, что одним из факторов, влияющих на физические свойства ЭПФГ, является кристаллографическая ориентация подложки. Это связано в первую очередь с тем, что ориентация подложки определяет вид энергии анизотропии. Так, пленки обладают одноосной анизотропией с ОЛН, перпендикулярной плоскости пленки.

Однако до настоящего времени не уделялось должного внимания тому факту, что наклон ОЛН сопровождается анизотропией в перпендикулярной ей плоскости, т. е. в плоскости, не совпадающей с базисной. Такая двуосная анизотропия приводит к особенностям процесса перемагничивания, определяет тип доменной структуры, а также ведет к перестройке спектров спиновых и упругих волн. К этому же типу относятся пленки, у которых в основном состоянии вектор намагниченности слабо выходит из базисной плоскости. Такие квазилегкоплоскостные пленки имеют ряд преимуществ по сравнению с одноосными при использовании их для магнитооптической визуализации магнитных полей в объеме высокотемпературных сверхпроводников и носителей магнитной записи, а также при исследовании наноструктурных магнитных материалов.

Рис.6.3. Пленки ферритов-гранатов, общая формула которых (где R – редкоземельный элемент) с одноосной перпендикулярной магнитной анизотропией и с исходной лабиринтной доменной структурой

6.5.Лабораторная работа №1. Изучение спектра пропускания и поглощения феррит – граната, при помощи ик – Фурье спектрометра.

Цель: Определить, с помощью ИК – Фурье спектрометра с приставкой НПВО спектры пропускания и поглощения пластинки феррит – граната , используя пластинку феррит – гранат .

Оборудование: ИК – Фурье спектрометр Spectrum Frontier (рис. 6.4) , приставка НПВО (нарушенного полного внутреннего отражения), пленка феррит гранат , Spectrum 10 (программа для спектрометра).

Краткая теория: ИК – Фурье спектрометр Spectrum Frontier (средний, дальний ИК диапазон) (рис. 6.4), возможность измерения жидкостей, различных порошков и т.д. В ИК – Фурье спектрометре, лазер подает луч в интерферометр, в интерферометре с помощью зеркал и линз луч фокусируется и проходит через первое калий – бромное прозрачное стекло для ИК диапазона, конкретно для 4000 см^-1 – 350 см^-1. Далее ставится образец, через него проходит луч и попадает во второе калий – бромное прозрачное стекло, где считывается сигнал, поглощение и пропускание, выдается результат на компьютер в виде графиков.

Рис 6.4. ИК – Фурье спектрометр Spectrum Frontier, в конфигурации для ближней и средней ИК.

Выполнение:

1. Включить ИК – Фурье спектрометр Spectrum Frontier . Время прогрева 20 – 25 мин

2. Запустить программу Spectrum 10 для получения графиков поглощения и пропускания.

3. Поставить в спектрометр приставки для ближнего и дальнего ИК диапазона

4. Поместить искомый образец, в нашем случае – это пластинка феррит – граната, так чтобы образец находился ровно посередине площадки приставки для ближнего и дальнего ИК диапазона.

5. Закрыть крышкой, чтобы не проникал свет, и запустить программу, после того, как спектрометр полностью обработает искомое вещество, программа должна построить на экране дисплея графики поглощения и пропускания.

6. В атласе просмотреть наблюдавшиеся пики и провести их идентификацию.

Рис.6.5.Зависимость коэффициента поглощения от длины волны

Рис. 6.6

Зависимость коэффициента пропускания (%) от длины волны