Chemistry, Physics and Technology of Surface, 2011, 2 (2), 114-127.

Quantum Properties of Structural Inhomogeneities of the Domain Wall in the Magnetic Films with Strong Uniaxial Magnetic Anisotropy



A. B. Shevchenko, Yu. A. Kunitsky, M. Yu. Barabash

Abstract


Quantum properties of nanosized inhomogeneities of the domain wall − vertical Bloch line and Bloch point – have been studied. It has been shown that the Bloch line and Bloch point tunneling through the defect of the domain wall of magnetic bubble takes place in subhelium temperature range. The Bloch line and Bloch point oscillations caused by external magnetic field and by demagnetization one respectively have been found to be of a quantum nature.

Full Text:

PDF (Русский)

References


Konishi S.A. A new ultra-high − density solid state memory: Bloch line memory // IEEE Trans. Magn. – 1983. – V. 19, N 5. – P. 1838−1840.

Kläui M., Vaz C.A.F., Bland J.A.C. et al. Head-to-head domain-wall phase diagram in mesoscopic ring magnets // Appl. Phys. Lett. − 2004. − V. 85, N 23. – P. 5637−5639.

Laufenberg M., Backes D., Bührer W. et al. Observation of thermally activated domain wall transformations // Appl. Phys. Lett. − 2006. – V. 88, N 5. – Doi: 10.1063/1.2168677.

Nakatani Y., Thiaville A., Miltat J. Head-to-head domain walls in soft nano-strips: a refined phase diagram // J. Magn. Magn. Mater. − 2005. – V. 290−291, Part 1. – P. 750−753.

Лисовский В.Ф. Физика цилиндрических магнитных доменов. – Москва: Советское радио, 1979. – 192 c.

Бобек Э., Делла-Торре Э. Цилиндрические магнитные домены. – Москва: Энергия, 1977. – 192 c.

Раев В.К., Ходенков Г.Е. Цилиндрические магнитные домены в элементах вычислительной техники. – Москва: Энергоиздат, 1981. – 215 c.

Малоземов А., Слонзуски Дж. Доменные стенки в материалах с цилиндрическими магнитными доменами. – Москва: Мир, 1982. – 382 c.

Эшенфельдер А. Физика и техника цилиндрических магнитных доменов. – Москва: Мир, 1983. – 496 c.

Барьяхтар В.Г., Горобец Ю.И. Цилиндрические магнитные домены и их решетки. – Киев: Наукова думка, 1988. – 165 с.

Волков В.В., Боков В.А. Динамика доменной стенки в ферромагнетиках // Физика твердого тела. − 2008. – Т. 50, № 2. – С. 193−221.

Белотелов В.И., Логвинов А.С., Николаев А.В. Детектирование и исследование магнитных микро- и наноструктур с применением оптической микроскопии темного поля // Физика твердого тела. − 2003. – Т. 45, № 3. – С. 490−499.

Зубов В.Е., Кринчик Г.С., Кудаков А.Д. Экспериментальное обнаружение особенностей типа "блоховская точка" в доменной границе // Письма в ЖЭТФ. − 1988. – Т. 47, № 3. – С. 134−135.

Thiaville A., Miltat J. Neel lines in the Bloch walls of bubble garnets and their dark-field observation // J. Appl. Phys. − 1990. − V. 68, N 6. − P. 2883−2891.

Зубов В.Е., Кринчик Г.С., Кузьменко С.Н. Взаимные превращения и аннигиляция микроструктурных элементов в 180-градусной доменной границе железа // ЖЭТФ. − 1992. – Т. 102, № 2. – С. 235−242.

Зубов В.Е., Гаджиев А.М., Кудаков А.Д. и др. Приповерхностные точечные и линейные магнитные структурные элементы в слабоанизотропных магнетиках // Письма в ЖЭТФ. − 1999. – Т. 69, № 6. – С. 443−446.

Логинов А.С., Николаев А.В., Николаева Е.П. и др. Модификация структуры доменных границ и зарождение субмикронных магнитных образований методами локального оптического воздействия // ЖЭТФ. − 2000. – Т. 117, № 3. – С. 571−581.

Николаев А.В., Николаева Е.П., Онищук В.Н. и др. Новые механизмы оптической записи-считывания информации в магнитных средах // ЖЭТФ. − 2002. – Т. 72, № 6. – С. 50−55.

Didosyan Y.S., Reider G.A., Hauser H. "Bloch lines" in domain walls of yttrium orthoferrite // J. Appl. Phys. − 1999. − V. 85, N 8. − P. 5589−5991.

Wachowiak A., Weibe J., Bode M. et al. Direct observation of internal spin structure of magnetic vortex cores // Science. − 2002. − V. 298, N 5593. − P. 577−580.

Egami T. Theory of bloch wall tunneling // Phys. Status Solidi B. − 1973. − V. 57, N 1. − P. 211−224.

Egami T. Theory of intrinsic magnetic after-effect II. Tunneling process and comparison with experiment // Phys. Status Solidi A. − 1973. − V. 20, N 1. − P. 157−165.

Barbara B., Fillion G., Gignoux D., Lemaire R. Magnetic aftereffect associated with narrow domain walls in some rare earth based intermetallic compounds // Solid State Commun. − 1972. − V. 10, N 12. − P. 1149−1151.

Chudnovsky E.M. Macroscopic quantum tunneling of the magnetic moment // J. Appl. Phys. − 1993. – V. 73, N 10. – P. 6697–6702.

Stamp P.C.E. Quantum dynamics and tunneling of domain walls in ferromagnetic insulators // Phys. Rev. Lett. − 1991. – V. 66, N 21. – P. 2802−2805.

Cudnovsky E.M., Iglesias O., Stamp P.C.E. Quantum tunneling of domain wall in ferromagnets // Phys. Rev. B. − 1992. − V. 46, N 9. − P. 5392−5404.

Добровицкий В.В., Звездин А.К. Квантовое туннелирование доменной границы в слабом ферромагнетике // ЖЭТФ. − 1996. − Т. 109, № 4. − С. 1420−1423.

Makhro V.V. Thermostimulated domain wall quantum tunneling in the high-temperature region // J. Phys. Condens. Mater. − 1998. − V. 10, N 31. − P. 6911−6918.

Махро В.В. Макроскопическое резонансное квантовое туннелирование доменних границ // Физика твердого тела. − 1998. − Т. 40, № 10. − С. 1855−1860.

Barbara B., Chudnovsky E. Macroscopic quantum tunneling in antiferomagnets // Phys. Lett. A. − 1990. – V. 145, N 4. – P. 205−208.

Tejada J., Zhang X.X., Balcells LI. Nonthermal viscosity in magnets: Quantum tunneling of the magnetization // J. Appl. Phys. − 1993. − V. 73, N 10. − P. 6709–6714.

Hong K., Giordano N. Evidence for domain wall tunneling in a quasi-dimensional ferromagnetic // J. Phys. Condens. Mater. − 1996. − V. 8, N 19. − P. 301−306.

Hong K., Giordano N. Resistance of a domain wall in a thin ferromagnetic wire // J. Phys. Condens. Mater. − 1998. − V. 10, N 24. − P. 401−407.

Ruediger U., Zhang J.Yu.S., Kent A.D., Parkin S.S. Negative domain wall contribution to the resistivity of microfabricated Fe wires // Phys. Rev. Lett. − 1998. − V. 80, N 25. − P. 5639−5642.

Prinz G.A. Magnetoelectronics applications // J. Magn. Magn. Mater. − 1999. – V. 200, N 1−3. – P. 57−68.

Allwood D.A., Xiong G., Faulkner C.C. et al. Magnetic domain wall logic // Science. − 2005. – V. 309, N 5741. – P. 1688−1692.

Иванов Б.А., Колежук А.К. Квантовое туннелирование намагниченности в доменной стенке малой площади // Письма в ЖЭТФ. − 1994. − Т. 60, № 11. − С. 792−795.

Попков А.Ф. Тепловые и квантовые флуктуации доменной границы в тонкой магнитной проволоке // Физика твердого тела. − 2002. −Т. 44, № 1. − С. 135−139.

Dobrovitski V.V., Zvezdin A.K. Macroscopic quantum tunneling of solitons in ultrathin films // J. Magn. Magn. Mater. − 1996. − V. 156, N 1–3. − P. 205−206.

Галкина Е.Г., Иванов Б.А. Квантовое туннелирование в магнитном вихре двумерного легкоплоскостного магнетика // Письма в ЖЭТФ. − 1995. − Т. 61, № 6. − С. 495−498.

Звездин А.К., Попков А.Ф., Редько В.Г. Простая модель движения блоховской линии в доменной границе // Журнал технической физики. − 1985. – Т. 55, № 9. − С. 1884−1886.

Редько В.Г., Сереченко В.А., Шермергор Т.Д. Однонаправленное продвижение вертикальных блоховских линий при наличии коэрцитивности // Журнал технической физики. − 1986. – Т. 56, № 8. – С. 1611−1615.

Thiaville A., Garcia J.M., Dittrich R. et al. Micromagnetic study of Bloch-point-mediated vortex core reversal // Phys. Rev. B. − 2003. − V. 67, N 9. − P. (094410)1–12.

Okuno T., Shigeto K., Ono T. et al. MFM study of magnetic vortex cores in circular permalloy dots: behavior in external field // J. Magn. Magn. Mater. − 2002. – V. 240, N 1−3. – P. 1−6.

Niedoba N., Labrune M. Magnetization reversal via Bloch points nucleation in nanowires and dots: a micromagnetic study // Eur. Phys. J. B. − V. 47, N 4. −P. 467−478.

Шпак А.П., Шевченко А.Б. Квантовое туннелирование блоховской линии в одноосных магнитных пленках с сильной магнитной анизотропией // Металлофиз. новейшие технол. − 2006. – Т. 28, № 12. − С. 1581−1587.

Шевченко А.Б. Квантовое туннелирование блоховской линии в доменной границе цилиндрического магнитного домена // Журнал технической физики. − 2007. – Т. 77, № 10. – С. 128−130.

Шпак А.П., Шевченко А.Б., Куницкий Ю.А. Квантовое туннелирование субструктурных нанообразований доменной границы в реальных магнитных пленках с высоким фактором качества // Металлофиз. новейшие технол. – 2008. − Т. 30, № 6. − С. 1315−1324.

Шпак А.П., Шевченко А.Б. Влияние субструктурных нанообразований доменной границы цилиндрического магнитного домена на ее динамику во внешних магнитных полях // Металлофиз. новейшие технол. − 2004. – Т. 26, № 12. – С. 1601−1609.

Thiele A.A. Applications of the gyrocoupling vector and dissipation dyadic in the dynamics of the magnetic domains // J. Appl. Phys. − 1974. – V. 45, N 1. – P. 375−393.

Зубов В.Е., Кринчик Г.С., Кузьменко С.Н. Аномальная коэрцитивность блоховской точки в монокристаллах железа // Письма в ЖЭТФ. − 1990. – Т. 51, № 8. – С. 419−422.

Leggett A.J. Quantum tunneling in the presence of an arbitrary linear dissipation mechanism // Phys. Rev. B. − 1984. – V. 30, N 3. – P. 1208−1218.

Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Квантовая механика. – Москва: Наука, 1989.– 767 c.

Куфаев Ю.А., Сонин Э.Б. Динамика точки блоха − точечного солитона в ферромагнетике // ЖЭТФ. − 1989. − Т. 95, № 4. − С. 1523−1529.

Горнаков В.С., Никитенко В.И., Прудников И.А. Подвижность блоховской точки вдоль блоховской линии // Письма в ЖЭТФ. − 1989. – Т. 50, № 11. – С. 479−482.

Галкина Е.Г. Иванов Б.А. Феноменологическая теория релаксации блоховской точки // Физика твердого тела. − 1991. – Т. 33, № 4. – С. 1277−1281.

Galkina E.G., Ivanov B.A., Stephanovich V.A. Phenomonolological theory of Bloch point relaxation // J. Magn. Magn. Mater. − 1993. – V. 118, N 3. – P. 373−378.




Copyright (©) 2011 A. B. Shevchenko, Yu. A. Kunitsky, M. Yu. Barabash

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.