Влияние структуры границ ферромагнитных кластеров в антиферромагнитной матрице на их магнитные свойства во внешнем поле

Abstract

Исследована проблема влияния внешнего поля на магнитные моменты ферромагнитных кластеров, случайно расположенных в тонком цилиндре. Кластеры взаимодействуют между собой магнитодипольно. В случае достаточной пространственной анизотропии такая система может быть описана одномерной моделью Изинга со случайным обменом при наличии эффективного локального поля. Случайное эффективное поле, действующее на кластеры, отражает неоднородность границы раздела между кластерами и антиферромагнетиком. В полях, меньших поля насыщения, основное состояние такой модели представляет собой одномерную последовательность доменов различной длины. В отличие от одномерной модели Изинга в постоянном поле при наличии случайного эффективного поля наблюдается линейная зависимость намагниченности от внешнего поля в области малых полей. Среднее от случайного эффективного поля определяет величину обменного сдвига кривой намагниченности, а дисперсия случайного эффективного поля влияет на ее наклон. Результаты, полученные в рамках данной модели, позволяют, исходя из экспериментальных данных, качественно оценивать свойства границы между подсистемами

Досліджено проблему впливу зовнішнього поля на магнітні моменти феромагнітних кластерів, які випадково розташовані в тонкому циліндрі. Кластери взаємодіють між собою магнітодіпольно. У разі достатньої просторової анізотропії така система може бути описана одновимірною моделлю Ізінга з випадковим обміном за наявності ефективного локального поля. Випадкове ефективне поле, що діє на кластери, відображає неоднорідність границі розділу між кластерами та антиферомагнетиком. У полях, менших за поле насичення, основний стан такої моделі являє собою безліч доменів різної довжини. На відміну від одновимірної моделі Ізінга у постійному полі за наявності випадкового ефективного поля спостерігається лінійна залежність намагніченості від зовнішнього поля в області малих полів. Середнє від випадкового ефективного поля визначає величину обмінного зсуву кривої намагніченості, а дисперсія випадкового ефективного поля впливає на її нахил. Результати, які отримані в рамках даної моделі дозволяють, виходячі з експериментальних даних, якісно оцінювати властивості границі між підсистемами. Ключові слова: випадкове поле, одновимірна модель Ізінга, феромагнітні кластери, антиферомагнетик, явище обмінного зсуву, невпорядковані системи.

The problem of the influence of the external field on the magnetic moments of ferromagnetic clusters randomly distributed inside of thin cylinder is studied. The clusters interact with each other magneticaly. In the case of strong anisotropy such a system can be described by a one-dimensional Ising model with a random exchange in the presence of an effective local field. The random effective field reflects the inhomogeneities of the interface between the clusters and the antiferromagnet. In the fields smaller than the saturation field the ground state of the model is a one-dimensional set of domains of different lengths. In contrast to the onedimensional Ising model in a homogeneous field, the linear dependence of the magnetization on the external field is observed in the presence of a random effective field in the region of small fields. The magnitude of the exchange bias of the magnetization curve depends on the average of the random effective field, and the slope of the curve depends on the variance of the random effective field. The results obtained for the model under consideration can be used to qualitatively estimate the boundary properties between subsystems based on experimental data.