Дальневосточный математический журнал

К содержанию выпуска


Гистерезисные и равновесные свойства одномерных цепочек магнитных диполей


А.А. Перетятько, В.А. Иванов, А.Г. Макаров, К.В. Нефедев

2017, выпуск 1, С. 82-97


Аннотация
Проведены теоретические исследования магнитных свойств одномерных массивов ферромагнитных наночастиц. Показано, что в модели Стонера – Вольфарта в зависимости от расстояния между диполь-дипольно взаимодействующими частицами, цепочки могут проявлять как магнитомягкие, так и магнитожесткие свойства, а поведение частиц может варьироваться от стонер-вольфартского до изинг-подобного. С помощью численного моделирования определены критерии отличий сильного и слабого дипольного взаимодействия для одномерных массивов однодоменных ферромагнитных наночастиц с одноосной анизотропией. Методом численного моделирования рассчитаны магнитные состояния 1D-массива при заданном значении внешнего магнитного поля. Лестничнообразный вид гистерезисных кривых и кривых намагничивания в состоянии термодинамического равновесия, полученных при ортогональном внешнем поле и оси массива, обусловлен слабым магнитостатическим взаимодействием, которое приводит к изинг-подобному поведению, и дискретностью разрешенных значений магнитного момента конфигураций. С помощью распределения Гиббса точно рассчитана кривая намагничивания для одномерной магнитной системы точечных диполей Изинга в состоянии термодинамического равновесия. Полученные результаты расчета магнитных состояний в процессе гистерезисного перемагничивания согласуются с экспериментальными данными.

Ключевые слова: 1D-массивы, модель Стонера–Вольфарта, изинг-подобные диполи, дипольное взаимодействие

Полный текст статьи (файл PDF)

Библиографический список

[1] C.A. Ross, “Patterned magnetic recording media”, Annual Review of Materials Research, 31:1, (2001), 203–235.
[2] A. Moser, K. Takano, D.T. Margulies, M. Albrecht, Y. Sonobe, Y. Ikeda, S. Sun, and E.E. Fullerton, “Magnetic recording: advancing into the future”, Journal of Physics D: Applied Physics, 35:19, (2002), R157.
[3] B. Terris, T. Thomson, and G. Hu, “Patterned media for future magnetic data storage”, Microsystem technologies, 13:2, (2007), 189–196.
[4] S. Tehrani, E. Chen, M. Durlam, M. DeHerrera, J. Slaughter, J. Shi, and G. Kerszykowski, “High density submicron magnetoresistive random access memory”, Journal of Applied Physics, 85:8, (1999), 5822–5827.
[5] J. Slaughter, R. Dave, M. DeHerrera, M. Durlam, B. Engel, J. Janesky, N. Rizzo, and S. Tehrani, “Fundamentals of mram technology”, Journal of superconductivity, 15:1, (2002), 19–25.
[6] J. Slaughter, R. Dave, M. Durlam, G. Kerszykowski, K. Smith, K. Nagel, B. Feil, J. Calder, M. DeHerrera, B. Garni et al., “High speed toggle mram with mgo-based tunnel junctions”, Electron Devices Meeting, 2005. IEDM Technical Digest. IEEE International, 2005, 873–876.
[7] V. Belokon, K. Nefedev, O. Goroshko, and O. Tkach, “Superparamagnetism in the 1d ising model”, Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics, 74:10, (2010), 1413–1416.
[8] D. Forrester, K. Kuurten, and F. Kusmartsev, “Magnetic cellular automata and the formation of glassy and magnetic structures from a chain of magnetic particles”, Physical Review B, 75:1, (2007), 014416.
[9] A. Adeyeye and S. Jain, “Coupled periodic magnetic nanostructures”, Journal of Applied Physics, 109:7, (2011), 07B903.
[10] J. Chang, B. Gribkov, H. Kim, H. Koo, S.H. Han, V. Mironov, and A. Fraerman, “Magnetization behavior of co nanodot array”, Journal of Magnetics, 12:1, (2007), 17–20.
[11] J. Suh, J. Chang, E.K. Kim, M. Sapozhnikov, V. Mironov, and A. Fraerman, “Magnetotransport properties of gamnas with ferromagnetic nanodots”, Physica Status Solidi (a), 205:5, (2008), 1043–1046.
[12] E.C. Stoner and E. Wohlfarth, “A mechanism of magnetic hysteresis in heterogeneous alloys", Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences, 240:826, (1948), 599–642.
[13] B. Belyaev, A. Izotov, and A.A. Leksikov, “Micromagnetic calculation of the equilibrium distribution of magnetic moments in thin lms", Physics of the Solid State, 52:8, (2010), 1664–1672.
[14] M. Donahue and D. Porter, Oommf user's guide, version 1.0, Interagency Report No. NISTIR 6376, National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, 1999.
[15] W. Scholz, J. Fidler, T. Schre, D. Suess, H. Forster, V. Tsiantos et al., “Scalable parallel micromagnetic solvers for magnetic nanostructures", Computational Materials Science, 28:2, (2003), 366–383.

К содержанию выпуска