дИСПЕРСИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОВЕРХНОСТНЫХ МАГНИТОСТАТИЧЕСКИХ ВОЛН В СТРУКТУРЕ мАГНОННЫЙ КРИСТАЛЛ – СЕГНЕТОЭЛЕКТРИК – МАГНОННЫЙ КРИСТАЛЛ
,
Саратовский государственный университет им.
E-mail: *****@***com
В настоящее время большое внимание уделяется исследованиям мультиферроидных структур. Такие структуры обладают одновременно ферромагнитными и сегнетоэлектрическими свойствами, а также магнитоэлектрическим эффектом (зависимость электрической поляризации от магнитного поля и зависимость намагниченности от электрического поля). Этот эффект, а именно возможность «двойного» магнитного и электрического управления структурой и обуславливает возрастающий интерес исследователей.
Мультиферроидная структура может представлять собой композитный материал, содержащий слои сегнетоэлектрических пластин (СЭ) и ферромагнитных пленок (ФП). В слое сегнетоэлектрика электромагнитные волны (ЭМВ) оказываются сильно замедленными, что может привести к выполнению условия фазового синхронизма с магнитостатической волной (МСВ) в ферромагнитном слое, при этом возникают гибридные электромагнитно-спиновые волны (ГЭМСВ) [1].
В работах [2,3] экспериментально и теоретически показана возможность формирования двух запрещённых зон в области первого брэгговского резонанса и возможность управления дисперсионными характеристиками с помощью внешнего электрического и магнитного поля в структуре магнонный кристалл(МК) - сегнетоэлектрик. В свою очередь, структура типа ферромагнитная пленка-сегнетоэлектрик-ферромагнитная пленка (ФП-СЭ-ФП) рассматривалась в работе [4], в которой было показано, что в такой структуре имеет место два различных типа гибридизации волн: МСВ в одной ФП и ЭМВ в СЭ, а также МСВ в другой ФП и ГЭМСВ. Свойства дисперсионных характеристик структуры типа МК-МК (без слоя СЭ) рассматривались, например, в работе [5].
Данная работа посвящена исследованию структуры МК-СЭ-МК в случае касательной намагниченности (вдоль оси z) магнонных кристаллов. При таком направлении намагниченности в магнонных кристаллах распространяются поверхностные МСВ. Каждый магнонный кристалл представляет собой ФП с намагниченностью насыщения M0, на поверхности которой нанесены неоднородности в виде системы канавок с периодом L. Структура состоит из двух МК (рис. 1а), исходная толщина пленок l1,2, глубины канавок Дl1,2= l1,2–t1,2, ширина канавок a2=L–a1. МК разделены слоем сегнетоэлектрика D. К слою сегнетоэлектрика приложено электрическое поле напряженности Е, посредством которого возможно изменение диэлектрической проницаемости сегнетоэлектрика.
а) |
б) |
Рис. 1. (а) Схема структуры МК-СЭ-МК. (б) Дисперсионные характеристики ГЭМСВ в структуре МК-СЭ-МК (темные кривые), ЭМВ в слое СЭ (пунктирные кривые), поверхностных МСВ в структуре ФП-ФП (штриховые прямые) |
На рис. 1б приведены дисперсионные характеристики ГЭМСВ (тёмные кривые). Также на рис.1б приведены дисперсионные характеристики следующих типов волн:
-прямая и встречная ЭМВ в СЭ в отсутствие связи между этими волнами (пунктирные линии на рис. 1б);
-прямые и встречные МСВ в ФП1 и ФП 2 (штриховые линии) в отсутствие связи между этими волнами на рис. 1б.
а) |
б) |
Рис. 2. Зависимость положения и ширины запрещенных зон (а) от |
при 
= 1500 Э (б) от 
при 
= 1500.В точках пересечения дисперсионных кривых волн в изолированных слоях будет выполняться условие фазового синхронизма. При пересечении прямых волн в точках С, D происходит гибридизация волн (расталкивание дисперсионных кривых), при пересечении прямых и встречных волн в точках А, B, E, F, G, происходит образование запрещенных зон. Причем возможно управление положением и шириной запрещенных зон как внешним электрическим (при изменении диэлектрической проницаемости образца СЭ), так и внешним магнитным полем (рис. 2).
Таким образом, показано, что в мультиферроидной структуре магнонный кристалл - сегнетоэлектрик – магнонный кристалл за счет приложения внешних электрического и магнитного поля существует функциональная возможность двойного управления плотностью и характеристиками запрещенных зон в спектре распространяющихся волн.
Работа выполнена при поддержке РФФИ (№ 13-07-12409-офи-м, №15-07-05901 - а).
Библиографический список
, , и др. Гибридные электромагнито-спиновые волны в контактирующих слоях феррита и сегнетоэлектрика // РЭ, 1989. Т. 34, № 3. С. 494-499. , , Никитов запрещенными зонами в слоистой структуре магнонный кристалл–сегнетоэлектрик // РЭ, 2014. Т. 59, № 5, С. 510-516. , Калиникос периодические структуры на основе магнонных кристаллов для электронно-перестраиваемых сверхвысокочастотных устройств // ПЖТФ, 2014. Т. 40. № 13. С. 58-65. Nikitin А. А., Vitko V. V., Ustinov A. B. et al. Dispersion of Spin-Electromagnetic Waves in Ferrite-Ferroelectric multilayered Structures // Proc. 42 European Microwave Conf. Amsterdam, 29 Oct.–01 Nov. 2012. N. Y.: IEEE, 2012. P. 783. , Шараевская характеристики магнитостатических волн в связанных магнонных кристаллах// Гетеромагнитная микроэлектроника, 2013, вып. 15. С. 82–93.Сведения об авторах
– доцент кафедры нелинейной физики Саратовского госуниверситета им. , к. ф.-м. н., г.
– аспирант кафедры нелинейной физики Саратовского госуниверситета им. , г.
Вид доклада: устный
