Особенности проявления флексомагнитоэлектрического эффекта в (210)-ориентированных пленках ферритов-гранатов
DOI:
https://doi.org/10.54708/26587572_2026_8326123Ключевые слова:
Флексомагнитоэлектрический эффект, неоднородное магнитоэлектрическое взаимодействие, доменная граница, ориентационная фазовая диаграмма, фазовый переходАннотация
В представленной работе теоретически с помощью численных расчетов исследуется влияние электрического поля на структуру и свойства 180° доменных границ (т.е. флексомагнитоэлектрический эффект) в (210)-ориентированной пленке ферритов-гранатов при наличии в ней неоднородного магнитоэлектрического взаимодействия. Актуальность рассматриваемой темы обусловлена возможностью бестокового управления микромагнитными структурами в магнитных материалах с помощью электрического поля, что важно для создания энергоэффективных спинтронных устройств нового поколения. Рассмотрены возможные трансформации структуры 180° доменных границ при изменении параметров пленки с учетом вклада комбинированной анизотропии (одноосной, ромбической, и кубической). Показано, что в некоторых случаях имеет место скачкообразное изменение ориентации намагниченности, т.е. происходит спин-переориентационный фазовый переход первого рода в рассматриваемой системе. Такой переход сопровождается изменением знака интегральной поляризации: ее абсолютная величина достигает максимума при приближении к критической точке с обеих сторон, после чего скачком меняет знак. Полученные результаты являются новыми и расширяют наши представления на физику фазовых переходов в магнитоэлектрических материалах и указывают на возможность управления зарядовым состоянием доменных границ электрическим полем.Библиографические ссылки
Logginov A.S., Meshkov G.A., Nikolaev A.V., et al. Room temperature magnetoelectric control of micromagnetic structure in iron garnet films // Applied Physics Letters. 93(18), 182510 (2008). DOI: 10.1063/1.3013569.
Pyatakov A.P., Zvezdin A.K. Magnetoelectric and multiferroic media // Physics-Uspekhi. 55(6), 557–581 (2012). DOI: 10.3367/UFNr.0182.201206b.0593.
Spaldin N.A. Multiferroics beyond electricfield control of magnetism // Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 476(2233), 20190542 (2020). DOI: 10.1098/rspa.2019.0542.
Fiebig M., Lottermoser T., Meier D., Trassin M. The evolution of multiferroics // Nature Reviews Materials. 1(8), 16046 (2016). DOI: 10.1038/natrevmats.2016.46.
Bar’yakhtar V.G., L’vov V.A., Yablonskii D.A. Theory of inhomogeneous magnetoelectric effect // JETP Letters. 37(12), 565–567 (1983). (In Russian) [Барьяхтар В.Г., Львов В.А., Яблонский Д.А. Теория неоднородного магнитоэлектрического эффекта // Письма в ЖЭТФ. 37(12), 565–567 (1983)].
Kabychenkov A.F., Lisovskii F.V., Mansvetova E.G. Magnetoelectric effect in garnet films with induced magnetic anisotropy in an inhomogeneous electric field // JETP Letters. 97(5), 304–308 (2013). (In Russian) [Кабыченков А.Ф., Лисовский Ф.В., Мансветова Е.Г. Магнитоэлектрический эффект в пленках гранатов с наведенной магнитной анизотропией в неоднородном электрическом поле // Письма в ЖЭТФ. 97(5), 304–308 (2013)]. DOI: 10.1134/S0021364013050081.
Magadeev E.B., Vakhitov R.M. Nonreciprocity of the manifestation of the flexomagnetoelectric effect with respect to the sign of acting charges // JETP Letters. 118(6), 449–454 (2023). (In Russian) [Магадеев Е.Б., Вахитов Р.М. Невзаимность проявления флексомагнитоэлектрического эффекта относительно знака воздействующих зарядов // Письма в ЖЭТФ. 118(6), 449–454 (2023)]. DOI: 10.1134/S0021364023602634.
Kaminskii A.S., Myasnikov N.V., Pyatakov A.P. On the mechanism of magnetoelectric phenomena in ferritegarnet films // Physics of Metals and Metallography. 124(2), 190–195 (2023). (In Russian) [Каминский А.С., Мясников Н.В., Пятаков А.П. К механизму магнитоэлектрических явлений в пленках ферритов-гранатов // Физика металлов и металловедение. 124(2), 190–195 (2023)]. DOI: 10.1134/S0031918X23700084.
Veshchunov I.S., Mironov S.V., Magrini W., et al. Direct evidence of flexomagnetoelectric effect revealed by single-molecule spectroscopy // Physical Review Letters. 115(2), 027601 (2015). DOI: 10.1103/PhysRevLett.115.027601.
Arzamastseva G.V., Balbashov A.M., Lisovskii F.V., et al. Properties of epitaxial ferrite-garnet films with (210) orientation possessing the magnetoelectric effect // JETP. 147(4), 793–810 (2015). (In Russian) [Арзамасцева Г.В., Балбашов А.М., Лисовский Ф.В. и др. Свойства обладающих магнитоэлектрическим эффектом эпитаксиальных пленок ферритов-гранатов с (210)-ориентацией // ЖЭТФ. 147(4), 793–810 (2015)]. DOI: 10.1134/S1063776115020077.
Vakhitov R.M., Iskhakova R.R., Yumaguzin A.R. Magnetic phases and inhomogeneous micromagnetic structures in a ferrite-garnet film with (210) orientation // Physics of the Solid State. 60(5), 923–932 (2018). (In Russian) [Вахитов Р.М., Исхакова Р.Р., Юмагузин А.Р. Магнитные фазы и неоднородные микромагнитные структуры в феррит-гранатовой пленке с ориентацией (210) // Физика твердого тела. 60(5), 923–932 (2018)]. DOI: 10.1134/S1063783418050347.
Plavskii V.V., Shamsutdinov M.A., Filippov B.N. Structure and orientation of domain walls in (111) plates of cubic ferromagnets // Physics of Metals and Metallography. 88(3), 22–29 (1999). (In Russian) [Плавский В.В., Шамсутдинов М.А., Филиппов Б.Н. Структура и ориентация доменных границ в (111)-пластинах кубических ферромагнетиков // ФММ. 88(3), 22–29 (1999)].
Hubert A., Schäfer R. Magnetic Domains: The Analysis of Magnetic Microstructures. Berlin: Springer-Verlag, 1998. 696 p. ISBN 978-3-540-64108-7.
Sparavigna A., Strigazzi A., Zvezdin A. Electricfield effects on the spin-density wave in magnetic ferroelectrics // Physical Review B. 50(5), 2953–2957 (1994). DOI: 10.1103/PhysRevB.50.2953.
Dzyaloshinskii I. Magnetoelectricity in ferromagnets // EPL. 83(6), 67001 (2008). DOI: 10.1209/0295-5075/83/67001.
Vakhitov R.M., Yumaguzin A.R., Gridneva G.T. Influence of an external electric field on the structure and properties of domain walls in a (111)-oriented ferritegarnet film // Physica Scripta. 98(12), 125988 (2023). DOI: 10.1088/1402-4896/ad0c3b.
Vakhitov R.M., Gareeva Z.V., Solonetskii R.V., Mazhitova F.A. Micromagnetic structures induced by an inhomogeneous electric field in magnetically uniaxial films with the flexomagnetoelectric effect // Physics of the Solid State. 61(6), 1120–1127 (2019). (In Russian) [Вахитов Р.М., Гареева З.В., Солонецкий Р.В., Мажитова Ф.А. Микромагнитные структуры, индуцированные неоднородным электрическим полем, в магнитодноосных пленках с флексомагнитоэлектрическим эффектом // Физика твердого тела. 61(6), 1120–1127 (2019)]. DOI: 10.21883/FTT.2019.06.47688.348.
Vakhitov R.M., Nizyamova A.R., Solonetsky R.V. Influence of the magnetic field on the nucleation and properties of 0-degree domain walls in uniaxial films with inhomogeneous magnetoelectric interaction. // Journal of Physics: Condensed Matter. 36(19), 195804 (2024). DOI: 10.1088/1361-648X/ad2672.
Belov K.P., Zvezdin A.K., Kadomtseva A.M., Levitin R.Z. Orientational transitions in rare-earth magnetics. Moscow: Nauka, 1979. 320 p. (In Russian) [Белов К.П., Звездин А.К., Кадомцева А.М., Левитин Р.З. Ориентационные переходы в редкоземельных магнетиках. М.: Наука, 1979. 320 с.].
Vakhitov R.M., Yumaguzin A.R. On a mechanism of nucleation in crystals with combined anisotropy // Physics of the Solid State. 43(1), 65–71 (2001). (In Russian) [Вахитов Р.М., Юмагузин А.Р. Об одном механизме зародышеобразования в кристаллах с комбинированной анизотропией // Физика твердого тела. 43(1), 65–71 (2001)]. DOI: 10.1134/1.1340189.
