THE FRACTAL DIMENSION BEHAVIOUR OF THE DOMAIN PATTERNS IN FERRITE-GARNET FILMS

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

In this work, using a set of experimental techniques and specialized software, we studied bismuth-containing ferrite garnet films of various thicknesses and with different stoichiometric compositions grown on gadolinium gallium garnet substrates. The limiting magnetic hysteresis loops for defective and defect-free sections of films were obtained using the optical magnetometry method. The field dependences of the fractal dimension of magneto-optical images were also obtained. For various compositions and thicknesses of bismuth-containing ferrite-garnet films, ranges of changes in the fractal dimension were obtained. The fractal dimension was determined by the counting cube method. The mutual behavior of the field dependences of the fractal dimension and the first derivative of magnetization with respect to the field dM(H)/dH is analyzed. The characteristic features of the behavior of the first derivative of magnetization with respect to the field dM(H)/dH with a change in the film thickness, as well as for defective and defect-free sections of films, have been established.

About the authors

Alexandr D. Zigert

Tver State University

Email: alex-zigert@yandex.RUS
Tver, Russia

Galina G. Dunaeva

Tver State University

Tver, Russia

Nickolay B. Kuz`min

Tver State University

Tver, Russia

Elena M. Semenova

Tver State University

Tver, Russia

Nickolay Yu. Sdobnyakov

Tver State University

Tver, Russia

References

  1. Mallmann, E.J.J. Yttrium iron garnet: properties and applications review / E.J.J. Mallmann, A.S.B. Sombra, J.C. Goes, P.B.A. Fechine // Solid State Phenomena. - 2013. - V. 202. - P. 65-96. doi: 10.4028/ href='www.scientific.net/SSP.202.65' target='_blank'>www.scientific.net/SSP.202.65.
  2. Zvezdin, А.К. Modern magnetooptics and magnetooptical materials / А.К. Zvezdin, V.A. Kotov. - New York: Taylor & Fancis Croup, 1997. - 404 p.
  3. Scheunert, G. A review of high magnetic moment thin films for microscale and nanotechnology applications / G. Scheunert, O. Heinonen, R. Hardeman et al. // Applied Physics Reviews. - 2016. - V. 3. - I. 1. - P. 011301-1-011301-44. doi: 10.1063/1.4941311.
  4. Herzer, G. Magnetization process in nanocrystalline ferromagnets / G. Herzer // Materials Science and Engineering: A. - 1991. - V. 133. - P. 1-5. doi: 10.1016/0921-5093(91)90003-6.
  5. Iskhakov, R.S. Magnetic microstructure of amorphous, nanocrystalline, and nanophase ferromagnets / R.S. Iskhakov, S.V. Komogortsev // The Physics of Metals and Metallography. - 2011. - V. 112. - I. 7.- P. 666-681. doi: 10.1134/S0031918X11070064.
  6. Kim, D.-H. Correlation between fractal dimension and reversal behavior of magnetic domain in nanomultilayers/ D.-H. Kim, Y.-C. Cho, S.-B. Choe, S.-C. Shin // Applied Physics Letters. - 2003. - V. 82.- № 21. - P. 3698-3700. doi: 10.1063/1.1578185.
  7. Комогорцев, С.В. Влияние фрактальной размерности на кривую намагничивания обменно-связанного кластера магнитных наночастиц / С.В. Комогорцев, Р.С. Исхаков, В.А. Фельк // Журнал экспериментальной и теоретической физики. - 2019. - Т. 155. - Вып. 5. - С. 886-893. doi: 10.1134/S0044451019050122.
  8. Polyakova, O.P. Remagnetization of a fractal magnetic structure / O.P. Polyakova, M.L. Akimova, P.A. Polyakova // Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. - 2020. - V. 84. - I. 2. - P. 166-168. doi: 10.3103/S106287382002029X.
  9. Влияние дефектов на магнитные характеристики феррит-гранатовых пленок / А. И. Иванова, Е. М. Семенова, Г. Г. Дунаева [и др.] // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. - 2020. - № 12. - С. 103-112. - doi: 10.26456/pcascnn/2020.12.103. - EDN JKYTSR.
  10. Зигерт, А. Д. Фрактальный анализ лабиринтной доменной структуры феррит-гранатовых пленок в процессе перемагничивания / А. Д. Зигерт, Г. Г. Дунаева, Н. Ю. Сдобняков // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. - 2021. - № 13. - С. 134-145. - doi: 10.26456/pcascnn/2021.13.134. - EDN REZGWB.
  11. Фрактальный анализ магнитооптических изображений поверхности магнита после воздействия импульсным полем / А. Д. Зигерт, Е. М. Семенова, Н. Б. Кузьмин, Н. Ю. Сдобняков // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. - 2022. - № 14. - С. 101-107. - doi: 10.26456/pcascnn/2022.14.101. - EDN UTNZOI.
  12. Zigert, A.D. Fractal dimension behaviour of maze domain pattern in ferrite-garnet films during magnetisation reversal / A.D. Zigert, G.G. Dunaeva, E.M. Semenova et al. // Journal of Superconductivity and Novel Magnetism. - 2022. - V. 35. - I. 8. - P. 2187-2193. doi: 10.1007/s10948-022-06301-w.
  13. Иванов, Г.С. Фрактальная геометрическая модель микроповерхности / Г.С. Иванов, Ю.В. Брылкин // Геометрия и графика. - 2016. - Т. 4. - № 1. - С. 4-11. doi: 10.12737/18053.
  14. Брылкин, Ю.В. Тестирование алгоритма моделирования рельефа шероховатой поверхности на основе теории фракталов / Ю.В. Брылкин, А.Л. Кусов, А.В. Флоров // Известия Кабардино-Балкарского государственного университета. - 2014. - Т. IV. - № 5. - С. 86-89.
  15. Otsu, N. A threshold selection method from gray-level histograms / N. Otsu // IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics. - 1979. - V. 9. - I. 1. - P. 62-66. doi: 10.1109/TSMC.1979.4310076.
  16. Gwyddion - Free SPM (AFM, SNOM/NSOM, STM, MFM, …) data analysis software. - Режим доступа: www.url: http://gwyddion.net. - 15.08.2023.
  17. Han, B.-S. Fractal study of magnetic domain patterns / B.-S. Han, D. Li, D.-J. Zheng, Y. Zhou // Physical Review B. - 2002. - V. 66. - I. 1. - P. 014433-1-014433-5. doi: 10.1103/PhysRevB.66.014433.
  18. Довбня, Л.А. Фрактальная модель перемагничивания напряженной феррогранатовой пленки / Л.А. Довбня, Д.Е. Наумов, Б.В. Храмов // Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики.- 2001. - T. 73. - Вып. 7. - С. 410-413.
  19. Bathany, C. Morphogenesis of maze-like magnetic domains / C. Bathany, M.L. Romancer, J.N. Armstrong, H.D. Chopra // Physical Review B. - 2010. - V. 82. - I. 18. - P. 184411-1-184411-14. doi: 10.1103/PhysRevB.82.184411.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).