XV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2023

Введение

Микроволновый магнитоэлектрический (МЭ) эффект характеризуется изменением намагниченности структуры при приложении электрического поля. Он представляет довольно большой интерес для практических применений [1, 2, 3]. Процесс происхождения и количественный расчет МЭ эффекта в области СВЧ важны при проектировании и оптимизации МЭ устройств [4].

В данной работе рассматривается микроволновый МЭ эффект в структурах, где в качестве магнитострикционной фазы используется никель, а в качестве пьезоэлектрической фазы – PZN-PT, PMN-PT, цирконат-титанат свинца (ЦТС) и кварц.

Цель исследования

Целью данного исследования является выявление среди рассматриваемых МЭ структур пьезоэлектрик, с которым будет наблюдаться наибольший сдвиг линии ФМР в двухслойной структуре при воздействии внешнего электрического поля.

Материал и методы исследования

Приведено теоретическое исследование микроволнового МЭ эффекта в двухслойных МЭ структурах, состоящих из ферромагнитного металла и различных пьезоэлектриков. В качестве ферромагнитного металла используется никель, а в качестве пьезоэлектриков – PZN-PT, PMN-PT, ЦТС и кварц.

Результаты исследования и их обсуждение

В настоящем исследовании рассматривается двухслойная МЭ структура, состоящая из магнитострикционной и пьезоэлектрической фаз. На рис. 1 приведена исследуемая структура и указаны направления переменного и постоянного магнитных полей и электрического поля .

Рисунок 1 – МЭ структура

Уравнение движения намагниченности в тонкой пленке никеля под действием в присутствии при условии с учетом диссипации [5]

1\* MERGEFORMAT ()

Резонансное значение постоянного подмагничивающего поля равно

2\* MERGEFORMAT ()

откуда для никеля для резонансной частоты .

В случае, когда направлено вдоль оси 3 (z), сдвиг резонансной линии будет выглядеть следующим образом

3\* MERGEFORMAT ()

Рис. 2. Зависимость сдвига резонансной линии ферромагнитного резонанса от напряженности электрического поля

На рис. 2 представлена зависимость сдвига резонансной линии ферромагнитного резонанса (ФМР) от напряженности электрического поля для МЭ структур Ni / PZN-PT, Ni / PMN-PT, Ni / ЦТС и Ni / Кварц.

Заключение

В ходе теоретического исследования были выявлены МЭ структуры с наибольшим и наименьшим сдвигом линии ФМР при приложении внешнего электрического поля. Наибольшее значение сдвига было получено в структуре Ni / PZN-PT, наименьшее – в структуре Ni / Кварц, что обусловлено величинами их пьезокоэффициентов.

Список литературы

Бичурин М.И. Магнитоэлектрические материалы и их применение в технике СВЧ // Вестник НовГУ, Сер.: Естеств. и техн. науки, 2001, № 19. С. 7-12.

Bichurin M.I., Petrov V.M., Petrov R.V., Kapralov G.N., Kiliba Yu.V., Bukashev F.I., Smirnov A.Yu., Tatarenko A.S. Magnetoelectric microwave devices // Ferroelectrics. 2002. 280. P. 211-218.

Bichurin M.I., Petrov R.V., Kiliba Yu.V. Magnetoelectric microwave phase shifters // Ferroelectrics. 1997. 204. P. 311-318.

Bichurin M.I., Petrov V.M. Composite magnetoelectrics: their microwave properties // Ferroelectrics. 1994.V. 162. P. 33-36.

Соколов О.В., Бичурин М.И., Лобекин В.Н., Татаренко А.С. Микроволновый магнитоэлектрический эффект в двухслойных структурах на основе железо – иттриевого граната, кварца и магнониобата свинца // Вестник Новг. гос. ун-та. Сер.: Техн. науки. 2019. №4(116). С. 92-95.

Код для цитирования: Скопировать