Заключение

В представленной работе получены следующие основные результаты:

1 Изучен резонансный МЭ-эффект в антиферромагнетиках, слабых ферромагнетиках, кубических и одноосных ферримагнетиках. Показано, что наблюдаемый в борате железа квадратичный резонансный МЭ-эффект обусловлен изменением взаимодействия Дзялошинского, а линейныйрезонансный МЭ-эффект в литиевой шпинели связан с изменением одноосной магнитной анизотропии. Найдены МЭ-константы. Дана оценка механизма резонансногоМЭ-эффекта в борате железа и литиевой шпинели.

2 Построена теоретическая модель низкочастотного МЭ эффекта в слоистых композитах на основе магнитострикционных и пьезоэлектрических материалов. Для описания физических свойств композита вводятся эффективные параметры. Получены выражения для МЭ восприимчивости и МЭ коэффициента по напряжению как функций параметра межслоевой связи и объемных фракций. Рассмотрены случаи продольной, поперечной и продольной в плоскости образца ориентаций магнитных и электрического полей. Использование предложенной модели позволило адекватно описать МЭ эффект в композитах составов феррит кобальта – титанат бария, феррит кобальта – ЦТС, феррит никеля – ЦТС, лантан-стронциевый манганит – ЦТС. Показано, что МЭ эффект в системах феррит - ЦТС максимален при поперечной ориентации магнитного и электрического полей.

3 Построена теоретическая модель низкочастотного МЭ эффекта в объемных композитах на основе магнитострикционных и пьезоэлектрических материалов. Для описания физических свойств композита используется метод эффективных параметров. Проведен расчет эффективных диэлектрической и магнитной проницаемостей, пьезоэлектрических, пьезомагнитных модулей, МЭ восприимчивости и МЭ коэффициента по напряжению как функций объемных долей и параметров компонент. Рассмотрены композиты со связностью типа 3-0- и 0-3. Наибольшая величина МЭ коэффициента имеет место для свободного образца композита со связностью 3-0 при продольной ориентации магнитного и электрического полей. При этом максимум МЭ коэффициента соответствует объемной доле сегнетоэлектрика 0.11, а максимум МЭ восприимчивости – 0,6. Максимум МЭ эффекта для связности 0-3 соответствует объемной доле сегнетоэлектрика 0.4, а максимум МЭ восприимчивости – 0,1. При поперечной ориентации магнитного и электрического полей МЭ эффект уменьшается в 2 - 3.5 раза по сравнению с продольной ориентацией. Установлено, что зажатие образца объемного феррит-пьезоэлектрического материала способствует уменьшению МЭ коэффициентов. Учет зажатия зерен композита со стороны окружающих ячеек позволяет адекватно описать МЭ эффект в объемных композитах. Показано, что объемные композиционные феррит-сегнетоэлектрические материалы могут быть использованы при разработке многофункциональных электронных компонент.

4 В композиционном слоистом феррит-пьезоэлектрическом материале обнаружена максвелл-вагнеровская релаксация МЭ восприимчивости и МЭ коэффициента по напряжению, которая имеет дебаевский характер и для МЭ восприимчивости является нормальной, а для МЭ коэффициента по напряжению – обратной. В композиционном объемном феррит-пьезоэлектрическом материале обнаружена максвелл-вагнеровская релаксация МЭ восприимчивости и МЭ коэффициента по напряжению, которая для МЭ коэффициента по напряжению является обратной, а для МЭ восприимчивости может быть как нормальной, так и обратной. Показано, что глубину максвелл-вагнеровской релаксации МЭ восприимчивости и МЭ коэффициента по напряжению, а также время релаксации и релаксационную частоту МЭ восприимчивости композита можно в широких пределах изменять варьированием объемной доли компонент композита, а также путем изменения свойств компонент композита. Максимальное значение низкочастотной МЭ восприимчивости композита состава феррит никеля – ЦТС составляет 0.94•10^-8 с/м и превосходит значение этого параметра для известных материалов.

5 Показано, что в области электромеханического резонанса наблюдается резонансная зависимость МЭ восприимчивости композиционного феррит-пьезоэлектрического материала.Наибольшую величину МЭ восприимчивости в области резонанса упругих волн в плоскости образца слоистого композита можно получить при использовании образца в форме квадратной пластинки.

6 Представлен анализ МЭ эффекта в области магнитного резонанса для двухслойной феррит-пьезоэлектрической структуры. Показано, что сильный МЭ эффект в диапазоне СВЧ наблюдается в композитах на основе магнитной фазы, которая имеет большую магнитострикцию и малую намагниченность насыщения. Наблюдаемая величина сдвига резонансного магнитного поля для слоистого композита состава монокристаллический ЖИГ – монокристаллический PMN-PT, равная 3200 А/м в постоянном электрическом поле 8 кВ/см при ширине линии ФМР 320 А/м позволяет рекомендовать композит указанного состава для создания электрически перестраиваемых устройств твердотельной электроники. Резонансная частота гиромагнитного резонатора, изготовленного из слоистого композита состава монокристаллический ЖИГ – монокристаллический PMN-PT, позволяет реализовать электрическую перестройку резонансной частоты на величину, значительно превышающую ширину линии магнитного резонанса.

7 Построена теоретическая модель, позволяющая на основе точного решения описать влияние постоянного электрического поля на магнитную восприимчивость композиционного слоистого феррит-пьезоэлектрического материала. Обнаружена резонансная зависимость высокочастотной магнитной восприимчивости композиционных феррит-пьезоэлектрических материалов от постоянного электрического поля, обусловленная изменением энергии магнитной анизотропии во внешнем электрическом поле.

8 Построена теоретическая модель, позволяющая на основе точного решения определить МЭ коэффициент по напряжению композиционных феррит-пьезоэлектрических материалов в области магнитоакустического резонанса. Обнаружена резонансная зависимость МЭ коэффициента по напряжению композиционного слоистого феррит-пьезоэлектрического материала в области перекрытия линий механического и магнитного резонансов.

9 Предложен метод наблюдения ферромагнитного резонанса во внешнем постоянном электрическом поле в материале, обладающем МЭ взаимодействием.Метод основан на эффекте изменения частоты магнитного резонанса при воздействии на образец внешнего постоянного электрического поля. При этом система магнитной развертки может быть упрощена или исключена, а для перестройки частоты магнитного резонанса используется источник напряжения.

10 Построенные модели МЭ взаимодействия позволяют выбрать оптимальные объемные доли компонент композита для получения наибольшей величины МЭ параметров. Построенные модели релаксационных явлений в композиционных феррит-пьезоэлектрических материалах могут быть использованы при выборе частотных диапазонов, в которых МЭ параметры максимальны. Построенные модели МЭ взаимодействия позволяют выбрать оптимальные объемные доли компонент композита и их параметры для получения наименьшей величины МЭ взаимодействия, если связь между магнитными и электрическими характеристиками нежелательна.

11 Для получения максимального низкочастотного МЭ эффекта полученные результаты позволяют рекомендовать создание матричной структуры пьезоэлектрик–феррит со связностью типа 3-0, при этом следует использовать компоненты с максимально возможными пьезоэлектрическим и пьезомагнитным модулями. Для получения максимального сдвига линии магнитного резонанса, нормированного к ширине линии, при воздействии на образец внешнего электрического поля рекомендуется использовать слоистые структуры на основе монокристаллических ферритовых пленок, обладающие узкой линией ФМР и большими константами магнитострикции. При этом пьезоэлектрическая компонента должна иметь большой пьезоэлектрический модуль и толщину, значительно пресыщающую толщину ферритовой компоненты.

предыдущий раздел | содержание| следующий раздел

Поиск в журналах РАЕ:

Авторы Публикации