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]

Резонансное значение постоянного подмагничивающего поля равно

откуда для никеля для резонансной частоты .

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

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.