Магнитооптические исследования фазовой Н-Т-диаграммы многослойной пленки Fe/Si

Abstract

В температурном интервале 25-300 K проведены магнитооптические исследования процесса перемагничивания многослойной пленки Fe/Si, имеющей кубическую магнитокристаллографическую анизотропию. Обнаружено, что возрастание биквадратного обменного взаимодействия с понижением температуры вызывает спонтанный фазовый переход второго рода из коллинеарного антиферромагнитного состояния в неколлинеарное. Наличие в пленке кубической анизотропии приводит к появлению спонтанного и индуцированных магнитным полем фазовых переходов первого рода между неколлинеарными состояниями. Магнитооптические исследования позволили построить магнитную фазовую Н-Т-диаграмму многослойной пленки Fe/Si при ориентации внешнего поля вдоль оси трудного намагничивания [110]. Проведен расчет фазовой H-T-диаграммы в рамках модели, учитывающей билинейный обмен и кубическую анизотропию, константы которых I1 и K предполагались не зависящими от температуры, а также биквадратный обмен с линейно зависящей от температуры константой I2. Получено удовлетворительное согласие экспериментальной и расчетной фазовых диаграмм.

The magnetization reversal of a multilayered Fe/Si film having cubic magnetocrystalline anisotropy is investigated in the temperature interval 25–300 K by magnetooptical methods. It is found that the growth of the biquadratic exchange interaction as the temperature is lowered causes a spontaneous second-order phase transition from a collinear antiferromagnetic state to a noncollinear state. The presence of cubic anisotropy in the film gives rise to spontaneous and magnetic-field-induced first-order phase transitions between noncollinear states. Magnetooptical studies permit constructing the H–T magnetic phase diagram of the multilayered Fe/Si film for an orientation of the external field along the hard magnetization axis [110]. A calculation of the H–T phase diagram in the framework of a model taking into account the bilinear exchange and cubic anisotropy, with constants I1 and K that are assumed to be independent of temperature, and also the biquadratic exchange with a linearly temperature-dependent constant I2. Satisfactory agreement is obtained between the experimental and calculated phase diagrams.