5.7.3. Магнитные пленки.

Магнитные пленки – это слои магнитного вещества толщиной от долей мкм, нанесенные на немагнитную подложку методом вакуумного испарения, катодного и магнетронного распыления, электролитического осаждения. В качестве подложки используются стекла, ситаллы, кварцевые пластины, немагнитные металлы, не покрытые или покрытые диэлектрической пленкой из SiO, Al₂O₃.

Наиболее часто применяются пленки из сплавов Fe-Ni, Fe-Ni-Co, Mn-Bi. Диапазон толщин пленок обусловлен тем, что при больших толщинах пленки приближаются по свойствам к массивным образцам, а при значительно меньших толщинах ферромагнетизм постепенно исчезает. Если нанесение пленки на подложку производится в магнитном поле, действующем в плоскости пленки, то последняя приобретает одноосную магнитную анизотропию с осью легкого намагничивания, направленной вдоль поля. Пленка с одноосной магнитной анизотропией, намагниченная вдоль оси легкого намагничивания, имеет прямоуголь­ную петлю гистерезиса с двумя устойчивыми состояниями +B_r и -В_r. Перемагничивание магнитных пленок может происходить за счет смещения границ доменов, вращения вектора намагниченности.

Магнитные пленки имеют большое практическое значение, на их основе изготовляются запоминающие и логические элементы ЭВМ.

Особый интерес представляют монокристаллические пленки некоторых ферритов с одноосной магнитной анизотропией, т.е. имеющие одну ось легкого намагничивания.

Если плоскость пленки перпендикулярна оси легкого намагничивания, то в отсутствии внешнего поля пленка обладает полосовой доменной структурой (рис.5.25, а), которая соответствует минимуму свободной энергии. При приложении внешнего поля H в направлении, перпендикулярном плоскости пластины, за счет смещения границ доменов увеличиваются те домены, самопроизвольная намагниченность которых совпадает с направлением поля, и уменьшаются те, намагниченность которых противоположна направлению поля.

Когда поле достигает определенной критической величины, уменьшающиеся домены переходят в цилиндрические магнитные домены (ЦМД), так как такая структура энергетически более выгодна (рис.5.25, б). При дальнейшем увеличении поля ЦМД сначала уменьшаются, а затем исчезают, и пластина оказывается однородно намагниченной вдоль поля.

С помощью различных методов можно перемещать ЦМД в заданных направлениях, генерировать и уничтожать их, регистрировать их наличие или отсутствие, что соответствует передаче, записи, стиранию и считыванию информации. ЦМД получают в ортоферритах, ферритах со структурой граната и некоторых металлических магнитных пленках.

5.7.4. Свч ферриты.

В диапазоне СВЧ (от сотен МГц до десятков ГГц) для передачи электромагнитной энергии применяет волноводы, коаксиальные и полосковые линии передачи. Если поместить внутрь волновода феррит, то в результате взаимодействия феррита с проходящей электромагнитной волной можно изменить структуру поля и скорость распространения волн, зависящие от электрических и магнитных свойств СВЧ феррита.

Так как магнитными параметрами феррита можно управлять с помощью внешнего магнитного поля, они являются основой многих важных приборов СВЧ техники: фазовращателей, вентилей, циркуляторов, фильтров, модуляторов, умножителей частоты.

Наряду с основными параметрами – точкой Кюри, начальной магнитной проницаемостью, удельным электрическим сопротивлением – для СВЧ ферритов указывают намагниченность насыщения, диэлектрическую проницаемость, тангенс угла диэлектрических потерь и др.

Ферриты СВЧ должны удовлетворять ряду специфических требований, основные из которых – высокая активность материала к управляющему полю (возможность управления относительно слабым полем), высокое удельное электрическое сопротивление (10⁵–10¹¹Oм·м) и целое значение tgδ (0,0001–0,001), температурная стабильность свойств и более высокое значение точки Кюри.

В качестве СВЧ ферритов используют литиевые, магниевые, никелевые ферриты, феррогранаты иттрия.