Магнитоэлектрические свойства ферромагнитных частиц цилиндрической формы

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В рамках феноменологического подхода изучено возникновение неоднородного магнитного состояния и связанное с этим появление неоднородной электрической поляризации в объеме малых магнитных частиц. Микроскопический механизм такой связи намагниченности с поляризацией обусловлен спин-орбитальным взаимодействием. Конкретный вид намагниченности и поляризации определяется формой и размерами частиц цилиндрической формы. Используя выражение свободной энергии для намагниченности, мы получили выражение для неоднородного распределения намагниченности в виде трехмерных магнитных вихрей. Вихревое состояние возникает только для цилиндров с радиусом больше определенного критического значения, а для частиц с меньшим радиусом возникает однородное магнитное состояние. В вихревом состоянии появляется неоднородная электрическая поляризация. Векторы локальной поляризации имеют вид лучей, направленных к оси цилиндра. Определена область существования таких неоднородных состояний. Рассмотрено изменение локальной электрической поляризации малых магнитных частиц цилиндрической формы во внешнем магнитном поле. Получено выражение для магнитоэлектрической восприимчивости.

Об авторах

Т. С. Шапошникова

Казанский физико-технический институт им. Е.К. Завойского ФИЦ Казанский научный центр РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: t_shap@kfti.knc.ru
Россия, Казань, 420029

Р. Ф. Мамин

Казанский физико-технический институт им. Е.К. Завойского ФИЦ Казанский научный центр РАН

Email: mamin@kfti.knc.ru
Россия, Казань, 420029

Список литературы

  1. Hehn M., Ounadjela K., Bucher J-P et al. // Science. 1996. V. 272. No. 5269. P. 1782. https://doi.org/10.1126/science.272.5269.1782
  2. Cowburn R.P., Koltsov D.K., Adeyeye A.O., Welland M. E., and Tricker D. M. // Phys. Rev. Lett. 1999. V. 83. No. 5. P. 1042. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.83.1042
  3. Stapper Jr. C.H. // J. Appl. Phys. 1969. V. 40. No. 2. P. 798. https://doi.org/10.1063/1.1657466
  4. Usov N.A., Nesmeyanov M.S. // Scientific Reports. 2020. V. 10. Art. No. 10173. https://doi.org/10.1038/s41598-020-67173-5
  5. Peixoto L., Magalhaes R., Navas D. et al. // Appl. Phys. Rev. 2020. V. 7. Art. No. 011310. https://doi.org/10.1063/1.5121702
  6. Sergienko I.A., Dagotto E. // Phys. Rev. B. 2006. V. 73, № 9, P. 094434. https://doi.org/ 10.1103/PhysRevB.73.094434
  7. Cheong S.-W., Mostovoy M. // Nat. Mater. 2007. V. 6. № 1, P. 13. https://doi.org/ 10.1038/nmat1804
  8. Roßler U. K., Bogdanov A. N., Pfleiderer C. // Nature. 2006. V. 442. P. 17. https://doi.org/10.1038/nature05056
  9. Levanyuk A.P., Blinc R. // Phys. Rev. Lett. 2013. V. 111. No. 9. Art. No. 097601. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.111.097601
  10. Hill N.A. // J. Phys. Chem. B. 2000. V. 104. No. 29. P. 6694. https://doi.org/10.1021/jp000114x
  11. Khanh N.D., Abe N., Sagayama H., Nakao A., Hanashima T., Kiyanagi R., Tokunaga Y., Arima T. // Phys. Rev. B. 2016. V. 93. № 7. P. 075117. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.93.075117
  12. Ma C., Zhang X., Xia J., Ezawa M., Jiang W., Ono T., Piramanayagam S. N., Morisako A., Zhou Y., Liu X. // Nano Lett. 2019. V. 19, P. 353. https://doi.org/ 10.1021/acs.nanolett.8b03983
  13. Zheng F., Rybakov F.N., Borisov A.B., Song D., Wang S., Li Zi-An, Du H., Kiselev N.S., Caron J., Kovacs A., Tian M., Zhang Y., Brugel S., Dunin-Borkowski R.E. // Nature Nanotechnology. 2018. V. 13. P. 451. https://doi.org/10.1038/s41565-018-0093-3
  14. Гуревич Л. Э., Филиппов Д. А. // Физика твердого тела. 1986. Т. 28. № 9. С. 2696.
  15. Zhang X., Zhou Y., Song K.M., Park T.-E., Xia J., Ezawa M., Liu X., Zhao W., Zhao G., Woo S. // J. Phys.: Condens. Matter. 2020. V. 32. P. 143001. https://doi.org/10.1088/1361-648X/ab5488
  16. Mostovoy M. // Phys. Rev. Lett. 2006. V. 96. № 6. P. 067601. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.96.067601.
  17. Логгинов А.С., Мешков Г.А., Николаев А.В., Пятаков А.П. // Письма в ЖЭТФ. 2007. Т. 86. № 2. С. 124; (Logginov A.S., Meshkov G.A., Nikolaev A.V., Pyatakov A.P. // JETP Letters. 2007. V. 86. No. 2. P. 115). https://doi.org/10.1134/S0021364007140093
  18. Levanyuk A.P., Blinc R. // Phys. Rev. Lett. 2013. V. 111. No. 9. Art. No. 097601. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.111.097601
  19. Дзялошинский И.Е. // ЖЭТФ. 1960. Т. 37. № 3. С. 881; Dzyaloshinskii I.E. // JETP. 1960. V. 10. No. 3. P. 628.
  20. Moriya T. // Phys. Rev. 1960. V. 120. No. 1. P. 91. https://doi.org/10.1103/PhysRev.120.91
  21. Звездин А.К., Пятаков А.П. // УФН. 2009. Т. 179. № 8. С. 897. https://doi.org/10.3367/UFNr.0179.200908i.0897
  22. Пятаков А.П., Звездин А.К. // УФН. 2012. Т. 182. № 6. С. 593. https://doi.org/10.3367/UFNr.0182.201206b.0593
  23. Pyatakov A.P., Sergeev A.S., Mikailzade F.A., Zvezdin A.K. // JMMM. 2015. V. 383. P. 255. https://doi.org/ 10.1016/j.jmmm.2014.11.035
  24. Шапошникова Т.С., Мамин Р.Ф. // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2021. № 12. С. 31. https://doi.org/10.31857/S1028096021120190; (Shaposhnikova T.C., Mamin R.F. // J. Surf. Invest.: X-Ray, Synchrotron Neutron Tech. 2021. V. 15. № 6. P. 1282). https://doi.org/10.1134/S1027451021060434
  25. Шапошникова Т.С., Мамин Р.Ф. // Изв. РАН. Сер. физ. 2024. Т. 88. № 5; (Shaposhnikova T.C., Mamin R.F. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2024. V. 88. No. 5. P. 783. https://doi.org/10.1134/S1062873824706597
  26. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. Москва: Наука, 1982, 620 с.
  27. Sato M., Ishii Y. // J. Appl. Phys. 1989. V. 66. P. 983. https://doi.org/10.1063/1.343481

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Институт физики твердого тела РАН, Российская академия наук, 2025