Вестник БФУ им. И. Канта

Текущий выпуск

Назад к списку Скачать статью

Удивительная история длинноперио­дических спиновых осцилляций в синтетических антиферромагнетиках: некоторые точные решения

Страницы / Pages
79-89

Аннотация

Данная работа посвящена построению математической теории, корректно объясняющей экспериментально наблюдаемые периодические осцилляции намагниченности в синтетическом антиферромагнетике Pt/Co/Ir/Co/Pt при изменении направления внешнего магнитного поля. Показано, что существенную роль в модели играют столкновения друг с другом магнитных доменов различной спиновой ориентированности

Abstract

This article is devoted to construction of a mathematical theory capable of explaining those experimentally observable periodic magnetic oscillations in the synthetic antiferromagnet Pt/Co/Ir/Co/Pt that take place after a switch in the direction of an external magnetic field. In particular, we demonstrate that in order to understand the aforementioned phenomenon it is essential to first properly model the collisions between the magnetic domains of different spin orientations ( and ). The resulting model comprised of a system of nonlinear differential equations is closely examined, after which we propose a simple analytical method of construction of its exact solutions. This method is shown to generate an infinite family of solutions associated with the degener­ate hypergeometric functions, parameterized by a natural number N. One of those solutions with N = 2 produces the magnetization function which perfect­ly fits the experimental data.

Список литературы

1. Hinchey L. L., Mills D. L. Magnetic properties of superlattices formed from fer­romagnetic and antiferromagnetic materials // Phys. Rev. B. 1986. № 33. 3329.

2. Majkrzak C. F., Cable J. W., Kwo J. et al. Observation of a Magnetic Antiphase Domain Structure with Long-Range Order in a Synthetic Gd-Y Superlattice // Phys. Rev. Lett. 1986. № 56. 2700.

3. Gruünberg P., Schreiber R., Pang Y. et al. Layered Magnetic Structures: Evidence for Antiferromagnetic Coupling of Fe Layers across Cr Interlayers // Phys. Rev. Lett. 1986. № 57. P. 2442—2445.

4. Salamon M. B., Shantanu S., Rhyne J. J. et al. Long-range incommensurate mag­netic order in a Dy-Y multilayer // Phys. Rev. Lett. 1986. № 56. 259.

5. Parkin S., Jiang X., Kaiser C. Magnetically engineered spintronic sensors and me­mory // Proceedings of the IEEE.2003. № 91. P. 661—680.

6. Bergman A., Björn S., Hellsvik J. et al. Ultrafast switching in a synthetic antifer­romagnetic magnetic random-access memory device // Phys. Rev. B. 2011. № 83. 224429.

7. Freitas P. P., Cardoso F. A., Martins V. C. et al. Spintronic platforms for biomedi­cal applications // Lab Chip. 2012. № 12. 546.

8. Li G., Sun S., Wilson R. J. et al. Spin valve sensors for ultrasensitive detection of superparamagnetic nanoparticles for biological applications // Sensors and Actua­tors A: Phys. 2006. № 126(1). 98.

9. Ruderman M. A., Kittel C. Indirect Exchange Coupling of Nuclear Magnetic Mo­ments by Conduction Electrons // Physical Review. 1956. № 96. 99.

10. Kasuya T. A Theory of Metallic Ferro- and Antiferromagnetism on Zener's Mo­del // Progress of Theoretical Physics. 1956. № 16. 45.

11. Yosida K. Magnetic Properties of Cu-Mn Alloys // Physical Review. 1957. № 106 (5). 893.

12. Fache T., Tarazona H. S., Liu J. et al. Nonmonotonic aftereffect measurements in per­pendicular synthetic ferrimagnets // Phys. Rev. B. 2018. № 98. 064410.

13. Morgunov R. B., Yurov A. V., Yurov V. A. et al. Oscillatory dynamics of the magnetic moment of a Pt/Co/Ir/Co/Pt synthetic antiferromagnet // Phys. Rev. B. 2019. № 100. 144407.

14. Reid W. T. Riccati Differential Equations. L., 1972.

15. Riemann B. Beiträge zur Theorie der durch die Gauss'sche Reihe F(α,β,γ,x) darstellbaren Functionen // Abhandlungen der Mathematischen Classe der Königli­chen Gesellschaft der Wissenschaften zu Göttingen. Göttingen: Verlag der Dieterich­schen Buchhandlung. 1857. № 7. S. 3—22.

16. Kamke E. Differentialgleichungen: Losungsmethoden und Losungen. N. Y., 1959.