Fractal Analysis of the Maze-Like Domain Structure of Ferrite-Garnet Films in the Process of Magnetization

Abstract

В данной работе с использованием комплекса экспериментальных методик и специализированного программного обеспечения исследуются магнитные висмутсодержащие феррит-гранатовые пленки, выращенные на подложках из гадолиний-галлиевого граната. Методом оптической магнитометрии получены предельные петли магнитного гистерезиса для дефектных и бездефектных участков висмутсодержащих феррит-гранатовых пленок. Установлено, что вдали от дефектов петля демонстрирует бескоэрцитивное поведение в пределах погрешности. Для случая перемагничивания вблизи дефекта появляется коэрцитивное состояние с H~1 Э. Для разных участков предельной петли магнитного гистерезиса определена фрактальная размерность. Полученные значения лежат в диапазоне D=1,35÷1,46 для произвольного участка пленки и D=1,37÷1,54 для участка с дефектами. Определены типичные морфологические характеристики поверхности висмутсодержащей ферритгранатовой пленки. Полученные результаты позволяют для эпитаксиальных висмутсодержащих магнитных пленок феррит-граната прогнозировать взаимосвязь между значением намагниченности и значением фрактальной размерности. In this work, using a set of experimental techniques and specialized software, magnetic bismuth-containing ferrite-garnet films grown on gadolinium-gallium garnet substrates are investigated. The limiting magnetic hysteresis loops are obtained by the method of optical magnetometry for defective and defect-free areas of bismuth-containing ferrite-garnet films. It was found that, far from defects, the loop exhibits a non-coercive behavior within the error limits. For the case of magnetization reversal, a coercive state with H ~1Oe appears near the defect. For different sections of the limiting magnetic hysteresis loop, the fractal dimension is determined. The obtained values are in the range of D=1,35÷1,46 for an arbitrary section of the film and D=1,37÷1,54 for a section with defects. Typical morphological characteristics of the surface of a bismuth-containing ferrite-garnet film have been determined. The results obtained make it possible to predict the relationship between the value of magnetization and the value of fractal dimension for epitaxial bismuth-containing magnetic films of iron garnet.