Особливості доменних структур у ферит-гранатових плівках з точкою компенсації і спіновою переорієнтацією

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ДОНЕЦЬКИЙ ФІЗИКО-ТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ ім. О.О. ГАЛКІНА

ОСОБЛИВОСТІ ДОМЕННИХ СТРУКТУР У ФЕРИТ-ГРАНАТОВИХ ПЛІВКАХ З ТОЧКОЮ КОМПЕНСАЦІЇ І СПІНОВОЮ ПЕРЕОРІЄНТАЦІЄЮ

01.04.11 - магнетизм

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наук

СІРЮК Юлія Андріївна

ДОНЕЦЬК - 2009

Дисертацією є рукопис

Робота виконана у Донецькому національному університеті МОН України.

Науковий консультант: доктор фізико-математичних наук, професор Мамалуй Юлія Олександрівна, Донецький національний університет МОН України, професор кафедри загальної фізики та дидактики фізики.

Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, професор Беляєва Алла Іванівна, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» МОН України, професор кафедри загальної та експериментальної фізики;

доктор технічних наук, професор Горобець Світлана Васильовна, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут» МОН України, професор кафедри біоінформатики;

доктор фізико-математичних наук, старший науковий співробітник Каменєв Віктор Іванович, Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України, заст. Директора з наукової роботи.

Захист дисертації відбудеться «14» травня 2009 р. o 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 11.184. 01 при Донецькому фізико-технічному інституті ім. О.О. Галкіна НАН України за адресою: 83114, м. Донецьк, вул. Р. Люксембург, 72.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Донецького фізико-технічного інституту ім. О.О. Галкіна НАН України за адресою: 83114, м. Донецьк-114, вул. Р. Люксембург, 72.

Автореферат розісланий «_14_» березня 2009 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Д 11.184. 01, к. ф.-м. н., с. н. с. Т.М. ТАРАСЕНКО

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Доменні структури магнетиків протягом багатьох років є об'єктом інтенсивних експериментальних і теоретичних досліджень, викликаних інтересами як фундаментальної науки, так і прикладної. Особливе місце серед магнетиків займають епітаксійні плівки феритів-гранатів, велика різноманітність доменних структур яких обумовлена як фізичними властивостями матеріалу плівки, так і дією магнітних полів і температур. Плівки феритів-гранатів привертають увагу дослідників, по-перше, через оптичну прозорість і, по-друге, через високу чутливість доменної структури до дії зовнішніх чинників: магнітних полів, температури, механічної напруги, лазерного випромінювання і т. ін. Завдяки ефекту Фарадея можна візуально спостерігати всі процеси, що відбуваються в доменній структурі (ДС) при зміні температури (T) і магнітного поля (H): впорядкування і розупорядкування ДС, кінетику спонтанних та індукованих полем фазових переходів (ФП) в ДС, методом кольорової реєстрації визначати спін-переорієнтаційний фазовий перехід (СПФП). Особливий інтерес викликає поведінка ДС в критичних областях феримагнітних плівок - поблизу температур магнітної компенсації (ТК) і переорієнтації спіну. Оскільки ферит-гранатові плівки були вирощені для технічного застосування в запам'ятовуючих пристроях, які працюють на ЦМД-структурах, то в першу чергу досліджувалися динамічні характеристики доменної структури [1].

До теперішнього часу найповніше вивчені структури магнітоодноосних магнетиків [2]. Епітаксійні плівки феритів-гранатів, що вирощені на монокристалічних підкладках, разом з кристалографічною кубічною анізотропією мають осьову анізотропію, яка індукується у процесі зростання. Залежно від умов зростання були отримані плівки з різною величиною одновісної анізотропії. При певному співвідношенні констант одновісної і кубічної анізотропії стала можливою поява нових видів доменних структур [3]. Для виготовлення плівок із заданими характеристиками з'явилася необхідність досліджувати поведінку доменної структури в широкому інтервалі полів і температур, тобто досліджувати статичні характеристики доменної структури. Статичні характеристики вивчені мало, і при їх вивченні не ставилося питання про ступінь рівноважності ДС, що вивчалася.

Для кращого просування ЦМД і придушення жорстких доменів були вирощені двошарові плівки. Крім того, за певних умов зростання деякі плівки, які вирощувались як одношарові, мали різні магнітні характеристики по товщині, тобто виявилися багатошаровими [4]. Таким чином, з'явилася необхідність досліджувати вплив взаємодії шарів на доменну структуру. Вплив змішаної анізотропії (кристалографічної кубічної та осьової ростової) на доменну структуру ферит-гранатових плівок вивчений недостатньо. У двошарових плівках на поведінку доменної структури впливає не тільки змішана анізотропія, але і енергія взаємодії шарів, яка залежить від співвідношення намагніченості в шарах і змінюється з температурою. Дослідження впливу змішаної анізотропії - це складне завдання, вирішення якого можливе при одночасному експериментальному і теоретичному підході. Дослідження ж поведінки доменної структури в двошарових плівках, де разом із змішаною анізотропією необхідно враховувати ще і взаємодію шарів, - це ще складніше завдання, яке можливо вирішити експериментально і пояснити, застосовуючи феноменологічний підхід з використанням концепції магнітостатичного тиску [5], або метод моделювання [6]. І, звичайно ж, важливо вивчати поведінку доменної структури і вміти прогнозувати її там, де спостерігаються магнітні особливості, а саме, температура переорієнтації спіну і точка магнітної компенсації. Вивчення механізму і особливостей фазових переходів і спін-переорієнтаційних фазових переходів в таких модельних об'єктах, як плівки фериту-гранату, важливе для всієї фізики магнетизму і твердого тіла.

Актуальність досліджень, проведених у дисертаційній роботі на ферит-гранатових плівках, обумовлена також можливістю візуального спостереження всіх процесів, що відбуваються в доменній структурі плівок при зміні температури або магнітного поля, в їх узагальненні і застосуванні знайдених закономірностей до інших систем, недоступних для спостереження. Наприклад, спонтанні фазові переходи в гратках ЦМД - це фазові переходи першого роду. При наближенні до точки компенсації в гратках ЦМД відбувається фазовий перехід без зародкоутворення із зменшенням числа доменів в інші гратки. При віддаленні від точки компенсації в гратках ЦМД відбувається фазовий перехід із зародкоутворенням в двофазну систему із збереженням числа доменів. Такі ж фазові переходи із зародкоутворенням та без зародкоутворення відбуваються і в інших магнетиках. Але про них можна судити тільки з непрямих даних. В оптично прозорих плівках фериту-гранату є можливість спостереження кінетики фазових переходів. Магнітні доменні структури і фазові переходи, що відбуваються в них при зміні температури або магнітного поля, є чудовими модельними об'єктами для досліджень фазових переходів в інших квазідвовимірних системах взаємодіючих частинок. Існує взаємозв'язок між актуальними проблемами фізики фазових переходів в системах мікрочасток та проблемами фізики фазових переходів у доменних структурах.

Можна стверджувати: епітаксійні плівки феритів-гранатів - це прекрасний модельний об'єкт для вивчення механізму фазових переходів у твердих тілах, спін-переорієнтаційних фазових переходів, та багатьох інших явищ, які мають місце в суміжних областях фізики. Вивчення поведінки доменних структур при зміні температури або магнітного поля, фазових переходів і спін-переорієнтаційних фазових переходів в плівках феритів-гранатів актуальні, оскільки це дослідження, що знаходяться на стику різних напрямків фізики.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Тема дисертаційної роботи відповідає основним напрямкам досліджень, які виконувалися на фізичному факультеті Донецького національного університету. Основу дисертації складають результати, отримані при виконанні наступних держбюджетних тем:

· “Спін-переорієнтаційні фазові переходи в двошарових магнітних плівках” № державної реєстрації 0107U001449, 2007-2009рр., відповідальний виконавець;

· “Спін-переорієнтаційні фазові переходи в доменних структурах одновісних тонких магнітних плівок” № державної реєстрації 0104U002159, 2004-2006рр., відповідальний виконавець;

· “Неоднорідні магнітні стани двошарових магнітних плівок” № державної реєстрації 0101U005375, 2001-2003рр., відповідальний виконавець;

· “Фазові переходи в неоднорідних магнітних структурах тонких плівок” № державної реєстрації 0198U005559, 1998-2000рр., відповідальний виконавець;

· “Вивчення фазових переходів в регулярних, кластерних і аморфних доменних структурах тонких магнітних плівок з одновісною анізотропією” № державної реєстрації 0195U020248, 1995-1997рр., відповідальний виконавець;

· “Дослідження фазових переходів в неоднорідних структурах” № державної реєстрації ІАО1000885Р, 1992-1994рр., відповідальний виконавець;

а також дослідження, результати яких увійшли до змісту дисертаційної роботи на основі госптем, що виконувались за договором з СКТБ ДонФТІ АН УРСР:

· “Розширення області стійкої роботи ЗП на тонких магнітних плівках. Оптимізація магнітної системи поля зсуву мікрозборки на ЦМД” № державної реєстрації 01830037566, 1985-1990рр., виконавець, відповідальний виконавець.

Мета і завдання дослідження. Метою дисертаційної роботи є вирішення проблеми моделювання фазових переходів у твердих тілах, зокрема визначення закономірностей і особливостей фазових переходів на візуально спостережуваних завдяки ефекту Фарадея доменних структурах.

Для досягнення поставленої в дисертаційній роботі мети планувалося вирішити такі експериментальні і теоретичні завдання.

· Підібрати модельні об'єкти для експериментального дослідження доменних станів (одношарові плівки з точкою магнітної компенсації і переорієнтацією спіну; двошарову плівку, що має точку компенсації в одному з шарів, і одношарові плівки-“свідки”). Перевірити зразки на індуктивно-частотній установці на однорідність по товщині. Атестувати зразки.

· Розробити способи формування термодинамічно рівноважних доменних структур шляхом дії імпульсним магнітним полем, перпендикулярним площині плівки. Виробити критерії, які вказують на рівноважність сформованих доменних структур.

· Провести додаткові вимірювання і розрахувати температурні залежності магнітних параметрів ферит-гранатових плівок: намагніченості насичення (4рMs), характеристичної довжини (l) і поверхневої щільності енергії доменних меж (у).

· Експериментально вивчити температурні залежності параметрів рівноважних і метастабільних доменних структур. Установити температурні залежності магнітної сприйнятливості та її похідних по магнітному полю для різних доменних структур методом куметрії.

· Провести експериментальне дослідження особливостей різних ДС при зміні температури. З'ясувати вплив магнітного поля на особливості ДС. Дослідити вплив умов формування на властивості доменних структур і доменних меж, а також на величину температурного і польового інтервалу стійкості ДС. Побудувати на основі експериментальних даних температурно-польові діаграми станів.

· Визначити лінії фазових переходів. Розрахувати за експериментальними даними температурні і польові залежності магнітостатичного тиску різних ДС. Побудувати модель, яка дозволяє на основі уявлення про магнітостатичний тиск доменів пояснити як фазові переходи між доменними структурами, так і стабільність їх щодо дії температури (T) і магнітного поля (H).

· Визначити особливості спонтанних фазових переходів в доменних структурах (гратки ЦМД, стільникова ДС), закономірності та механізми фазових переходів.

· Вивчити особливості поведінки неупорядкованої ЦМД-структури (кластерної, аморфної і комірчастої) при зміні або , порівняти з особливостями регулярної ДС. Визначити вплив умов формування, наявності дефектів, флуктуацій на величину температурного інтервалу стійкості та оборотність (тобто “ефект пам'яті”) доменних структур. Для пояснення особливостей ЦМД-структури визначити придатність концепції магнітостатичного тиску.

· Дослідити експериментально співіснування різних ДС і проаналізувати придатність концепції магнітостатичного тиску для його пояснення. Визначити взаємний вплив фазових переходів у співіснуючих структурах (спіральний домен і гратка ЦМД, гратка спіральних доменів) при зміні температури або магнітного поля.

· Дослідити особливості СПФП у зразках з різною величиною одновісної анізотропії. На основі експериментальних даних розрахувати теоретичні фазові діаграми з урахуванням змішаної анізотропії зразків. Провести аналіз особливостей СПФП. Визначити механізм СПФП для зразків з сильною і слабкою одновісною анізотропією.

· Експериментально дослідити особливості ДС при зміні у двошаровій плівці і одношарових плівках-“свідках”. На основі експериментальних даних розрахувати температурні залежності магнітостатичного тиску ДС в цих плівках. Дати аналіз фазових переходів і СПФП в двошаровій плівці. Визначити механізм ФП і СПФП.

Об'єктом дослідження є ферит-гранатові плівки з точкою компенсації і переорієнтацією спіну, які знаходяться під впливом температури і/або магнітного поля.

Предмет дослідження - особливості рівноважних і нерівноважних доменних структур в плівках феритів-гранатів при зміні температури і/або магнітного поля.

Методи дослідження. Для виконання поставлених завдань було проведено експериментальні дослідження і подано аналіз їх результатів.

Експериментальні дослідження особливостей ДС при зміні температури і магнітного поля були проведені на двох магнітооптичних установках: 1) високотемпературній в інтервалі температур 290-500К і магнітних полях, як перпендикулярних площині плівки - імпульсного і поля зсуву двох напрямів, так і планарного (діапазони величин напруженості полів: імпульсного 0-60Е, поля зсуву 0-200Е, планарного 0-1000Е); 2) низькотемпературній в інтервалі температур 90-380К і магнітних полях (імпульсного і поля зсуву того ж діапазону).

При аналізі проведених результатів було використано як феноменологічний, так і мікроскопічний підхід. Феноменологічний підхід (із застосуванням концепції магнітостатичного тиску) було застосовано при обчисленні на основі експериментальних даних магнітостатичного тиску різних доменних структур (гратки ЦМД, стільникової, смугової і спіральної ДС). Завдяки застосуванню концепції магнітостатичного тиску стало можливим пояснити умови співіснування різних доменних структур і визначити механізм фазових переходів в них, а також проаналізувати механізм фазових переходів в двошаровій плівці.

Мікроскопічний підхід був використаний в процесі побудови фазових діаграм при вивченні спін - переорієнтаційних фазових переходів у плівках зі змішаною анізотропією.

Наукова новизна отриманих результатів.

Розроблено спосіб одержання рівноважної доменної структури в епітаксійних ферит-гранатових плівках.

1. Вперше дослідження проведені на рівноважних ДС в широкому температурному інтервалі 90-500К. Досліджені наступні ДС: гратки ЦМД, стільникова ДС, страйп- домени, спіральні домени з числом витків N >50, гратки спіральних доменів, неупорядковані ЦМД - структури з різним ступенем порядку.

2. Вперше аналіз експериментальних результатів проведено з використанням концепції магнітостатичного тиску, який було введено як величину, що дорівнює силі, яка діє на одиницю площі поверхні, оточуючої фазу ДС. Це сила магнітостатичної природи, спрямована назовні по нормалі до цієї поверхні.

3. Вперше показано, що в регулярних ДС (гратки ЦМД, стільникова ДС) спонтанні фазові переходи 1-го роду із збереженням числа частинок (доменів) і зі зміною їх числа (колапсуванням) визначаються магнітостатичним тиском ДС і знаком зміни енергії доменних меж з температурою. Остання характеристика визначає наявність гістерезису при ФП, оскільки від знаку dl/dt залежать умова зростання об'єму “нової” фази та інтервал стійкості “старої” фази.

4. Вперше показано, що властивості і температурний інтервал стійкості доменної структури залежать від способу її формування і визначаються магнітостатичним тиском ДС.

5. Вперше з'ясовано, що спіральні домени з великою кількістю витків стабілізуються оточуючою їх граткою ЦМД, а також оточенням інших спіральних доменів в гратці спіральних доменів, що пов'язано з рівністю магнітостатичних тисків цих доменних утворень. Тому фазові переходи в співіснуючих доменних структурах взаємопов'язані: фазовий перехід в гратках ЦМД (якщо порушується умова рівності тисків) викликає фазовий перехід у спіральному домені.

6. Вивчена неупорядкована ЦМД - структура: кластерна, аморфна і комірчаста. Вперше показано, що “ефект пам'яті” і температурний інтервал стійкості доменної структури залежать від ступеня неупорядкованості ДС, структури доменних меж і визначаються магнітостатичним тиском ДС.

7. Досліджено механізм спін-переорієнтаційних фазових переходів у плівках зі змішаною анізотропією (кристалографічною кубічною і одновісною ростовою). Вперше теоретично і експериментально показано, що:

- у плівці з сильною одновісною ростовою анізотропією відбувається СПФП 1-го роду шляхом зародкоутворення “нової” кутової фази на доменній межі попередньої осьової фази. У багатодоменному зразку дві фази співіснують в деякому температурному інтервалі. При цьому між “новою” і попередньою фазами межа візуально не спостерігається;

- у плівці з малою одновісною ростовою анізотропією відбувається СПФП 2-го роду шляхом переорієнтації магнітного моменту всього домена в енергетично вигідніший стан. Фазові переходи починаються в доменних межах і розповсюджуються в середину домена;

- у двошаровій плівці, що має в одному з шарів точку магнітної компенсації, ФП в ДС відбуваються шляхом повороту вектора намагніченості в одному з шарів під впливом підмагнічуючого поля іншого шару. Поблизу ТК спостерігається результат сумарної дії намагніченості рідкісноземельної підгратки і підмагнічуючого поля іншого шару. При наближенні до ТК (охолодження) завдяки цьому з'являється кутова фаза і відбувається СПФП. Спостерігається також в певному інтервалі температур енергетично вигідна крізна доменна структура при паралельній орієнтації векторів намагніченості обох шарів.

Практичне значення отриманих результатів. Моделювання фазових переходів і визначення їх особливостей, закономірностей і механізму ФП, що виконане на візуальних експериментальних даних, достатньо універсальне і може бути використане для аналізу фазових переходів у широкому крузі неоднорідних станів різної природи в різних класах твердих тіл. Застосування концепції магнітостатичного тиску до доменних структур і фазових переходів в них на ряді прикладів дозволило істотно розширити і поглибити розуміння процесів, що відбуваються в реальних магнетиках у широкому інтервалі температур. Виявлення нових спонтанних та індукованих магнітним полем фазових переходів у ФГ-плівках призвело до нового знання і розширило клас фазових переходів у магнетиках.

Дослідження СПФП в плівках зі змішаною анізотропією, що вперше проведені в дисертаційній роботі, дали можливість глибше зрозуміти вплив анізотропії і взаємодії шарів в плівці на механізм СПФП.

Що стосується технічного застосування, то у наш час відомі різні пристрої на магнітних середовищах: пристрої, що запам'ятовують, магнітооптичні модулятори і затвори, дефлектори, пристрої термомагнітного запису, селективні оптичні фільтри і сенсори, магнітооптичні хвилеводи, циркулятори і таке інше. Всі вони знаходять широке застосування в квантовій електроніці, інтегральній оптиці, спінтрониці і в новому науковому напрямі - магнітофотониці. У ролі магнітних середовищ для цих пристроїв найбільше застосування отримали ФГ-плівки, які мають високу оптичну прозорість, могутні магнітооптичні ефекти, велику різноманітність доменних структур. В основу дії пристроїв покладені властивості структур циліндричних та смугових доменів, явища компенсації магнітних моментів і переорієнтації спіну. Двошарові плівки використовуються для прискорення просування доменів і регулювання температурно-польової стабільності пристроїв.

Можна привести ряд прикладів, які конкретно вказують на можливість застосування отриманих результатів як в суміжних областях фізики, так і в прикладному плані.

1. Визначення температурно-польового інтервалу стійкості доменних структур та регулювання цього інтервалу шляхом дії магнітного поля або зміни умов формування доменної структури актуально при виготовленні запам'ятовуючих пристроїв.

2. Проблема самоорганізації, що приводить до виникнення просторово-часових дисипативних структур у відкритих системах, подібна до проблеми просторової самоорганізації в твердих тілах під впливом магнітного поля [7], самоорганізації у ферит-гранатових плівках комірчастих доменів [8], спіральних доменних структур і фазових переходів між ними [9].

3. Вивчення спіральної доменної структури актуальне як для фундаментальної науки (фізики магнетизму, твердого тіла, фізики нерівноважних процесів), так і для прикладної науки. При перемагнічуванні усередині магнітом'яких матеріалів в змінних полях низької частоти виникають колективні доменні структури типу спіральних і кільцевих доменів. Особливості поведінки цих доменних структур при намагнічуванні і перемагнічуванні впливають на технічні характеристики таких матеріалів. Про властивості цих вихрових структур можна судити тільки з непрямих даних. У ролі модельних об'єктів для вивчення і прогнозування можливих ефектів вихрових структур вибрані ферит-гранатові плівки, в яких можна візуально вивчати особливості поведінки спіральної доменної структури.

Дослідження особливостей доменних структур у плівках феритів-гранатів стоять поряд з проблемами вивчення вихрових структур в надпровідниках і процесів аморфізації та кристалізації наноструктур.

Особистий внесок здобувача. Особистий внесок здобувача полягає у виборі наукового напряму, теми дисертаційної роботи, конкретизації поставлених завдань, систематизації та узагальненні отриманих результатів. Здобувачем розроблено спосіб отримання рівноважної доменної структури. Здобувач брала активну участь у підборі та атестації ферит-гранатових плівок для дослідження, а також виконала чисельні розрахунки температурних залежностей магнітних характеристик плівок. Здобувачем розроблена методика експериментального дослідження особливостей доменної структури в температурному інтервалі 90-500К і магнітних полях, як перпендикулярних площині плівки, так і в планарному полі. Особисто здобувачем проведені всі експериментальні дослідження особливостей поведінки доменної структури при зміні температури і магнітного поля, а також розраховані температурні і польові залежності магнітостатичного тиску доменних структур. Особистий внесок здобувача полягає також в написанні і підготовці до публікації статей, доповідей, авторських свідоцтв. Також здобувач, як автор, брала участь в обговоренні наукових результатів.

Апробація результатів дисертації. Результати, представлені в дисертаційній роботі, пройшли апробацію серед широкого кола фахівців, як в Україні, так і за її межами, на міжнародних конференціях. Результати роботи докладалися на 17-ій Всесоюзній конференції з фізики магнетизму (м. Донецьк, 1985р.); 8-му Всесоюзному об'єднаному семінарі “Елементи і пристрої на циліндричних магнітних доменах і вертикальних блохівських лініях” (м. Сімферополь, 1987р.); 8-ій Всесоюзній конференції “Стан і перспективи розвитку методів отримання та аналізу феритових матеріалів і сировини для них” (м. Донецьк, 1987р.); 3-му Всесоюзному семінарі з функціональної магнітоелектроніки (м. Красноярськ, 1988р.); 3-му Радянсько-чехословацькому семінарі “Фізика магнітних доменів і магнітні фазові переходи” (м. Донецьк, 1988р.); на 11, 12, 13, 18, 19, 20-ій Всесоюзній школі-семінарі “Нові магнітні матеріали мікроелектроніки” “НМММ” (м. Ташкент, 1988р.; м. Новгород, 1990р.; м. Сімферополь, 1991р.; м. Москва, 2002р.; м. Москва, 2004р.; м. Москва, 2006р.); Всесоюзному семінарі з проблеми ЦМД/ВБЛ (м. Москва, 1991р.); 8-th European Magnetic Materials and Applications Conference (м. Київ, 2000г.); 4-ій Міжнародній конференції з електротехніки, електромеханіки та електротехнології (м. Москва, 2000р.); на 1, 2, 3, 4-th International Conference “Functional Materials” “ICFM” (м. Партеніт, 2001р.; 2003р.; 2005р.; 2007р.); на 5, 6, 11-му Міжнародному симпозіумі “Порядок, безлад і властивості оксидів” “ODPO” (м. Ростов-на-Дону, Лоо. 2002р.; Лоо. 2003р.; 2008р.); на 7, 8, 9, 10, 11-му Міжнародному симпозіумі “Фазові перетворення в твердих розчинах і сплавах” “ОМА” (м. Ростов-на-Дону, Лоо. 2004р.; 2005р.; 2006р.; 2007р.; 2008р.); Moscow International Symposium on Magnetism (м. Москва, 2005р.); Всеукраїнському з'їздi “Фізика в Україні” (м. Одеса, 2005р.); 8-ій Міжнародній міждисциплінарній науково-практичній школі-конференції “Сучасні проблеми науки і освіти” (м. Алушта, 2007р.).

Публікації. Результати досліджень, викладені в дисертаційній роботі, опубліковані в 65 наукових працях, зокрема, в 26 наукових статтях у фахових журналах, які відповідають вимогам ВАК України, в 21 статті в збірках праць міжнародних конференцій, а також представлені в 16 тезах наукових конференцій і в 2 авторських свідоцтвах. У списку публікацій в авторефераті подано 32 основні наукові праці.

Структура і об'єм дисертації. Дисертація складається із вступу, 6 розділів, висновків, додатку, примітки та списку використаних джерел з 281 бібліографічного найменування. Робота викладена на 232 сторінках машинописного тексту, з них 222 сторінки основного тексту, із списком використаних джерел об'єм роботи складає 268 сторінок. Дисертація містить 86 ілюстрацій, 9 таблиць. На початку кожного розділу подано анотацію, потім огляд літератури, яка стосується відповідних наукових проблем, а в кінці розділів надані короткі висновки за отриманими результатами.

магнітний фазовий спіральний доменний

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У Вступі до дисертації обгрунтована актуальність тематики дисертаційної роботи, сформульовані мета і завдання досліджень, які проводилися, показана їх наукова новизна і практична цінність, приведені дані про апробацію роботи і особистий внесок автора, а також стисло описана структура дисертації.

Розділ 1 “Доменні структури тонких ферит - гранатових плівок” має методичний характер, і приведені в ньому відомості використовуються в усіх розділах роботи.

Для дослідження вибрано 8 ферит-гранатових плівок, вирощених методом рідиннофазної епітаксії на гадоліній-галієвій підкладці. Вісь легкого намагнічування плівок перпендикулярна розвиненій поверхні і колінеарна до кристалографічного напряму <111>. П'ять плівок мають точку компенсації в температурному інтервалі 90-500К. Одна з плівок - двошарова і має в одному з шарів ТК. Приведена таблиця з атестаційними даними досліджуваних плівок.

Описана методика дослідження доменних структур на магнітооптичних установках в інтервалі температур 90-500К і в магнітних полях, перпендикулярних площині плівки: імпульсному монополярному і полі зсуву двох напрямів. На “високотемпературній” магнітооптичній установці передбачена можливість дії планарного поля.

Проведено попереднє дослідження плівок на однорідність по товщині на індуктивно-частотній установці. На установці, що суміщує можливості магнітооптики і куметрії, виміряні температурні залежності коерцитивності плівок. Зроблено висновок, що мала величина коерцитивності не впливає на поведінку ДС. На цій же установці виміряні магнітна сприйнятливість та її похідні по магнітному полю для різних доменних структур (гратки ЦМД, смугової і стільникової).

Розроблені способи формування термодинамічно рівноважних граток ЦМД імпульсним магнітним полем, перпендикулярним площині плівки. Визначено критерій рівноважності граток ЦМД: параметр щільності упаковки рівноважних граток

де - діаметр ЦМД, - період граток.

Описана вживана в роботі методика розрахунку на основі експериментально зміряних параметрів ДС магнітних характеристик плівок: характеристичної довжини , намагніченості насичення , поверхневої щільності енергії доменних меж . Представлені графіки температурних залежностей цих характеристик для досліджуваних плівок .

Дана класифікація ДС, які досліджувалися в дисертаційній роботі: регулярні - гратка ЦМД, стільникова ДС, стійкі спіральні ДС (СпД, оточений граткою ЦМД, і гратка СпД); нерегулярні ЦМД-структури - кластерна, аморфна і комірчаста. Підкреслено вплив умов формування на властивості доменних структур. Для пояснення експериментальних результатів використовувалася концепція магнітостатичного тиску [5]. При цьому підході ЦМД розглядаються як частинки, що мають однаковий магнітний заряд. Між цими частинками діють центральні сили взаємодії, завдяки яким і створюється гратка ЦМД. Магнітостатичний тиск- це величина, що чисельно дорівнює силі, яка діє на одиницю площі поверхні, оточуючої ДС. Це сила магнітостатичного походження, яка спрямована назовні по нормалі до цієї поверхні. Магнітостатичний тиск гратки ЦМД:

де - магнітостатична енергія гратки ЦМД, - об'єм, займаний граткою. Приведені формули для обчислення магнітостатичного тиску різних доменних структур. Для гратки ЦМД [5]

, (1)

де - період гратки, - діаметр ЦМД, - товщина плівки, - намагніченість насичення, С - константа.

В роботі [10] розраховані магнітостатичні тиски як функції параметрів ДС для смугової ДС

, (2)

де і - період смугової ДС, і

регулярної стільникової ДС

, (3)

де - період стільникової ДС, - радіус кола, вписаного в основу призматичного домена.

У Розділі 2 “Спонтанні фазові переходи в гратках ЦМД” приведені результати дослідження поведінки рівноважних і нерівноважних граток ЦМД в температурному інтервалі 90К - (- температура Неєля). Досліджено структурні перетворення ДС в області точки магнітної компенсації. Експериментально виявлено, що поблизу існує гексагональна гратка ЦМД з параметрами, що значно перевищують товщину плівки. Потім відбувається колапс гратки, з'являються окремі ЦМД. В області існує інтервал монодоменності, що пояснюється зменшенням намагніченості зразка.

Вивчені спонтанні фазові переходи в гратках ЦМД. Надалі, як приклад, приведені дослідження плівки складу (TmBi)3(FeGa)5O12, яка має точку компенсації ТК?120К. Існують два способи вивчення характеристик гратки ЦМД (Рис 1А). Перший - якщо гратку формують при різних температурах. При цьому отримують графіки функцій a(T) і d(T), які є безперервними функціями температури. Такі гратки є рівноважними при температурі формування, тобто їх параметри відповідають мінімуму енергії для відповідних l(T) і MS(T) [11]. Параметр залишається постійним на всьому температурному інтервалі, де можуть існувати рівноважні гратки [12]. Інший характер залежностей a(T) і d(T) спостерігатиметься, якщо гратку ЦМД формувати при деякій фіксованій температурі, наприклад, кімнатній, а потім змінювати температуру плівки. При цьому гратка зберігається в деякому температурному інтервалі (хоч є нерівноважною), потім відбувається спонтанний фазовий перехід до нової гратки ЦМД, з новими параметрами, відповідними параметрам рівноважної гратки при цій температурі. Такий спосіб використовувався в даній роботі. При дослідженні фазових переходів в гратці ЦМД виявлено, що при охолодженні і нагріванні плівки в гратці відбуваються ФП першого роду, які відрізняються за своїм характером. При наближенні до як з боку низьких, так і з боку високих температур, в гратці відбуваються ФП в нову рівноважну гратку із збільшенням параметрів і зменшенням числа ЦМД. При віддаленні від в гратці відбуваються ФП в двофазну структуру: блоки гратки з меншими параметрами, розділені страйпами. При цьому число доменів зберігається.

Для пояснення експериментальних результатів використано концепцію магнітостатичного тиску. За експериментальними даними було розраховано тиск рівноважної та нерівноважної граток ЦМД при різних Т. Гратка, що сформована при 300К, є рівноважною, і її . При зниженні температури вона зберігається в інтервалі температур 300-215К, при цьому її тиск зменшується за рахунок зменшення у формулі для тиску. Проте в точці В тиск цієї гратки значно більше тиску рівноважної гратки, що відповідає Т=215К. Гратка з попередніми параметрами виявляється енергетично невигідною. Оскільки характеристична довжина плівки при наближенні до зростає, а для рівноважної гратки , то повинні рости і , що можливо лише при зменшенні числа доменів. Тому великий магнітостатичний тиск сприяє колапсу частини доменів, внаслідок чого відбувається ФП до рівноважної гратки ЦМД з великими параметрами. Так само можна описати стан гратки, яка є стійкою в інтервалі температур 215-175К, і ФП при 175К в рівноважну гратку ЦМД. Але при 170К тиск рівноважної гратки прагне до нуля. Гратка не може існувати, і відбувається низькотемпературний колапс гратки. З'являються поодинокі ЦМД.

При віддаленні від фазові переходи в гратці ЦМД, як було експериментально встановлено, мають інший характер. Тут можливі два випадки. Перший з них відбувається тоді, коли при віддаленні від росте і зменшується . Рівноважна гратка, що сформована, наприклад, при 232К, зберігається в температурному інтервалі 232-265К. При цьому її тиск збільшується (відрізок КL на Рис.3), але при 265К він значно менше тиску рівноважної гратки, яка відповідає цій температурі. Для рівноважної гратки при зростанні MS(T) росте і Р(Т). Оскільки при рівновазі, то із зменшенням зменшується як період гратки, так і діаметр ЦМД, тобто число доменів повинно рости. Але для виникнення нових доменів необхідна витрата додаткової енергії, наприклад, енергії зовнішнього імпульсного магнітного поля. Тому число доменів зберігається, і виникають блоки гратки ЦМД з меншими величинами і при , а весь простір між ними займають страйпи, що утворилися з ЦМД, які залишилися зовні блоків: тобто таке співвідношення між тиском гратки сприяє зростанню об'єму, який займають страйпи. Тиск такої ДС менше тиску рівноважної гратки ЦМД при цій температурі. Коли імпульсним полем із страйпів створюється додаткова кількість ЦМД, гратка переходить в рівноважний стан.

Другий випадок відповідає варіанту, коли і намагніченість насичення, і характеристична довжина зменшуються із зростанням температури. Його можна проілюструвати, якщо розглядати підвищення температури від 300К. Рівноважна гратка, яка сформована при 300К, при нагріванні плівки зберігається в інтервалі температур 300-342К. При цьому відбувається зменшення (відрізок AN на Рис.3). Але при рівновазі , і зі зменшенням зменшуються параметри і , значить, кількість ЦМД повинна збільшуватися. При 342К гратка з колишніми параметрами є нерівноважною. Відбувається, як і у вищеописаному випадку, фазовий перехід гратки в двофазну структуру, що складається з блоків гратки з меншими параметрами і областей страйп-доменов із збереженням загального числа доменів. Імпульсним полем із страйпів створюється додаткова кількість ЦМД, тиск ДС збільшується (відрізок NO на рис.3), і рівноважна гратка з новими параметрами займає всю видиму область плівки.

Зміни, що відбуваються в гратці ЦМД при фазових переходах, можна привести в підсумковій схемі Табл.1. за умови .

Таблиця 1. ФП в гратці ЦМД

Тут - намагніченість насичення, - магнітостатичний тиск рівноважної гратки (ГЦД), - характеристична довжина, - постійна гратки ЦМД, - діаметр ЦМД, - число доменів.

З таблиці 1 видно, що характер фазових переходів не залежить від зміни з температурою (порівняємо (2) і (3)), а залежить лише від знаку зміни характеристичної довжини з температурою (порівняємо (1) і (3)): при відбувається ФП до рівноважної гратки ЦМД з новими параметрами при зменшенні (колапсі) числа доменів; при відбувається ФП до двофазної структури, яка складається з блоків нової гратки ЦМД з меншими параметрами і областей страйп-доменів при збереженні загального числа доменів.

На механізм фазового переходу при наближенні до точки компенсації впливають два види тиску: магнітостатичний тиск гратки ЦМД і тиск усередині ЦМД. При наближенні до збільшується характеристична довжина плівки, тобто збільшується поверхнева щільність енергії доменної межі ЦМД (). Сили поверхневого натягу створюють усередині ЦМД тиск (подібно до тиску усередині мильної бульбашки), який обернено пропорційний до діаметру домена. Роль магнітостатичного тиску гратки ЦМД зводиться до того, що, бувши більше рівноважного, він у свою чергу призводить до стиснення і зникнення частини доменів до тих пір, поки тиск не зменшиться до рівноважної величини.

У механізмі ФП при віддаленні від точки компенсації основну роль відіграє магнітостатичний тиск гратки ЦМД. Бувши менше рівноважного, він дозволяє частині ЦМД збільшити свої розміри. Із-за анізотропії тиску гратки ці ЦМД ростуть, витягуються у страйпи уздовж напряму <112>, тобто ЦМД є зародками нової фази - страйпів. При цьому тиск гратки ЦМД, що залишилася, збільшується до рівноважної величини. Як показано в [10], співіснуючі фази гратки ЦМД і страйп-доменів знаходяться в рівновазі, якщо в точці переходу їх магнітостатичні тиски дорівнюють один одному.

Крім того, поблизу спостерігається низькотемпературний колапс гратки ЦМД. Це ФП 1-го роду. У його механізмі відіграє основну роль також магнітостатичний тиск гратки. При цій температурі тиск настільки маленький, що гратка існувати не може. Зникає кожен центральний домен гексагональної упаковки (що має максимальну відносну концентрацію зв'язків з навколишніми доменами). В наслідок цього залишаються поодинокі домени.

Таким чином, із всього вищесказаного можна зробити такий висновок: характер фазових переходів у гратках ЦМД визначається магнітостатичним тиском гратки ЦМД.

У Розділі 3 “Вплив магнітного поля на фазові переходи в гратках ЦМД. Стільникова доменна структура” приведені результати дослідження впливу магнітного поля зсуву двох напрямів на поведінку гратки ЦМД. Вважатимемо , якщо вектор антипаралельний намагніченості усередині ЦМД, і - якщо паралельний.

Вивчено два способи формування рівноважних граток ЦМД: перший - імпульсним магнітним полем при з подальшим накладенням поля зсуву (ГЦД1); другий - імпульсним полем при (ГЦД2). Показано, що властивості гратки ЦМД залежать від способу формування. При накладенні на ГЦД1 поля зсуву період гратки залишається постійним, а діаметр ЦМД зменшується при і збільшується при . При формуванні ГЦД2 період збільшується із зростанням величини як , так і . Існує граничний (максимальний) період, при якому ще можна створити гратку.

Вивчено вплив поля зсуву на ГЦД1 і ГЦД2 при . У обох гратках ЦМД виявлено три фазові переходи: один ФП другого роду і два ФП першого роду.

При спостерігається колапс ГЦД1, при якому зникає кожен центральний домен гексагональної упаковки. Показано, що при цьому в гратці відбувається ФП першого роду із зменшенням числа доменів і збільшенням періоду гратки. Експериментально спостерігається процес послідовного колапсування гратки при збільшенні поля до (- поле колапсу ГЦД2). Є гранична, максимальна величина періоду, при якому гратка може існувати в полі . Таким чином, як процес формування ГЦД2 в полі , так і спостереження послідовного колапсування граток, отриманих з початкової ГЦД1, приводить до однакового висновку: є граничний (максимальний) період, при якому ще може існувати гратка ЦМД.

При гратка ЦМД перетворюється у гексагональну стільникову ДС, при цьому відбувається ФП другого роду. При в стільниковій ДС спостерігається “вибух”, тобто фазовий перехід першого роду в структуру з меншою щільністю упаковки. Отримана нова ДС -“сітка”.

Вивчена температурна залежність магнітостатичного тиску, при якому відбувається колапс ГЦД1. Виявлено, що тиск колапсу гратки росте до значення, рівного тиску рівноважної гратки поблизу температури (при якій ще формується рівноважна гратка ЦМД). Показано, що ГЦД1 з щільністю упаковки можна формувати лише при температурі, при якій тиск колапсу ГЦД1 менше тиску рівноважної гратки.

Експериментально і теоретично показано, що чим вище температура формування ГЦД1, чим менше її період і тиск, тим більший температурний інтервал стійкості має гратка ЦМД.

Досліджено вплив температури і поля на поведінку гратки ЦМД в температурному інтервалі . Побудовані Н-Т-діаграми для досліджуваних плівок, які дають можливість наочно визначити вплив поля зсуву на спонтанні фазові переходи в гратці ЦМД. Виявлено, що магнітне поле, величина якого знаходиться в межах -30Э<H<50Э, не впливає на характер спонтанних фазових переходів у гратці ЦМД (див. Розділ 2).

Знайдена гранична величина поля як для , так і для , при якому температурний інтервал стійкості гратки максимальний. При цьому на обох кінцях спостерігається колапс гратки ЦМД, тобто ФП першого роду.

Вивчено два вида стільникової доменної структури: СДС1 - одержана з ГЦД1 при накладенні , і СДС2, яка сформована імпульсним магнітним полем в присутності . Обидві стільникові ДС є рівноважними при температурі формування. Досліджена поведінка стільникової ДС в інтервалі . При зміні Т стільникова ДС поводиться таким же чином, як і гратка ЦМД. СДС зберігається в температурному інтервалі (хоч є нерівноважною), на обох кінцях якого в СДС відбуваються ФП першого роду, що відрізняються за своїм характером: при наближенні до в СДС відбувається ФП в двофазну структуру зі збільшенням параметрів СД; при віддаленні від - ФП в нову СДС із зменшенням числа доменів і збільшенням параметрів СДС.

Максимальний температурний інтервал стійкості має СДС з щільністю упаковки . По формулі (3) з врахуванням експериментальних даних розраховано магнітостатичний тиск стільникової ДС при Нсм=?35Э і Нсм=?65Э, яка зформована при різних температурах (криві 1, 2 Рис.5). Стільникові ДС, відповідні цим кривим, назвемо умовно “рівноважними”. Якщо СДС при Нсм=?50Э сформувати при температурі ТФ, то її тиск відповідатиме точці А. Потім плівка охолоджується, і стільникова ДС зберігає свої параметри до температури .

У зв'язку з тим, що намагніченість насичення при охолодженні плівки зменшується, то й тиск СДС відповідатиме точці В. При нагріванні плівки стільникова ДС зберігає свої параметри до температури, при якій тиск відповідає точці D. Обидва види фазових переходів відрізняються тільки тим, що при першому виді ФП магнітостатичний тиск старої СДС (т. В) менший, ніж “рівноважної” (т. С). Тому можлива поява з частини стільникових доменів зародків страйпів. При другому виді фазового переходу магнітостатичний тиск старої СДС (т. D) більший, ніж “рівноважної”, тобто зародки не могли утворитися. Збільшення розміру чарунків СДС, що відбувається в результаті фазових переходів при і , обумовлене балансом двох тисків, що діють на ДС. Тиск, що намагається розширити чарунки, намагнічені уздовж поля, пропорційний H•MS(T). В той же час магнітостатичний тиск, що стискує ці домени, пропорційний MS2(T) [13], тобто він зменьшується при температурі, що наближається до (або ) швидше, ніж тиск зовнішнього поля. В процесі зміни температури плівки тиск поля починає переважати над магнітостатичним тиском, що і призводить до розширення чарунок.

З Таблиці 2 видно, що тиск “рівноважної” СДС і характер фазових переходів залежать від знаку зміни характеристичної довжини плівки. При тиск “рівноважної” СДС росте, при - зменшується. Характер фазових переходів в СДС залежить від так: при в СДС відбувається ФП в двофазну структуру із збільшенням параметрів СДС; при - ФП в нову СДС з більшими параметрами і зменшенням числа доменів.

Таблиця 2. Фазові переходи у стільниковій доменній структурі

При порівнянні фазових переходів, що відбуваються в стільниковій ДС (табл. 2.) і в гратці ЦМД (табл. 1.) видно, що один вид ФП (у двофазну структуру із збереженням числа доменів) спостерігається в ГЦД при віддаленні від точки компенсації, а в СДС- при наближенні до ; інший вид ФП (із зменшенням числа доменів) спостерігається в ГЦД при наближенні до , а в СДС - при віддаленні від . Це можна пояснити різними температурними залежностями магнітостатичного тиску ГЦД і СДС: гратки ЦМД (див. ф-лу 1) повторює хід кривої , а стільникової ДС (див. ф-лу 3) повторює хід кривої . Тому при температурі фазового переходу, наприклад, при віддаленні від , тиск нерівноважної ГЦД менше тиску рівноважної гратки ЦМД (Рис.3), а тиск нерівноважної СДС - більше тиску рівноважної стільникової ДС, що і призводить до різних видів фазових переходів в цих структурах.

У Розділі 4 “Невпорядкована доменна структура в плівках феритів-гранатів” приведені результати дослідження поведінки при зміні магнітного поля і температури невпорядкованої ЦМД-структури: кластерної, аморфної і комірчастої. Визначено механізм фазових переходів в цих структурах. Показано, що аморфна гратка ЦМД має максимальний температурний інтервал стійкості, на обох кінцях якого відбувається колапс ЦМД. При циклічній зміні поля або температури в еволюції гратки спостерігається оборотність, тобто вона володіє “ефектом пам'яті”. Для кластерних і комірчастих ДС температурний інтервал стійкості і оборотність в еволюції при циклічній зміні або залежать від передісторії створення цих ДС. Показано, що “ефект пам'яті” і інтервал стійкості доменних структур при зміні температури або поля залежать від ступеня невпорядкованості ДС, структури доменних меж і визначаються магнітостатичним тиском ДС.

У Розділі 5 “Стійкі спіральні доменні структури” викладені результати дослідження рівноважної спіральної доменної структури (СпДС). Вивчено два види рівноважної спіральної ДС: спіраль, що стабілізована граткою ЦМД, і гратка спіральних доменів. Виявлено, що зародком спірального домена є гантелевидний домен. Показано вплив умов формування (поля зсуву і температури) на вид СпДС. Вивчено вплив поля зсуву на параметри спірального домена: радіус, число витків, довжину і період смугового домена, який утворює спіраль. Особлива увага приділена дослідженню умов співіснування двох доменних фаз: СпД і гратки ЦМД. Для цього було проведено такий експеримент. На ДС діяли полем і визначали магнітостатичний тиск структур. Як було показано в [14], тиск СпД тим більший, чим більший його радіус. Із збільшенням поля зменшувався діаметр ЦМД і розмотувався зовнішній кінець СпД, тобто зменшувався тиск обох доменних структур, і відновлювалася рівновага. Таким чином, було показано, що в основі співіснування двох доменних фаз СпД - гратка ЦМД лежить умова рівноваги - рівність магнітостатичних тисків цих фаз.

Спіральний домен є стійким і рівноважним, тому що він стабілізований граткою ЦМД, яка оточуює його.

Вивчені особливості поведінки СпДС при зміні температури або магнітного поля. Показано, що магнітостатичний тиск гратки ЦМД не тільки стабілізує спіральний домен, але й визначає: можливість формування спірального домена, його вигляд, розмір; поведінку СпД при зміні температури або магнітного поля; температурну область формування спірального домена. Викликані зміною температури або магнітного поля фазові переходи у гратці ЦМД викликають фазові переходи в спіральному домені. Таким чином, ФП у співіснуючих доменних структурах взаємопов'язані.

Досліджено гексагональну гратку СпД, яка формується при полі зсуву Н=30?40Э. Як було показано в [15], гратка СпД є енергетично найбільш вигідною структурою (порівняно з граткою ЦМД і смуговою ДС). Гратка СпД є стійкою при полі формування. Виявлено, що при збільшенні або фазові переходи в гратці СпД не відбуваються. Вона зникає шляхом зменшення довжини спіралей.

Розділ 6 “Особливості доменної структури в області СПФП в плівках зі змішаною анізотропією”. Досліджені особливості спін-переорієнтаційних фазових переходів в одношарових плівках з різною величиною одновісної анізотропії і в двошаровій плівці, що має в одному з шарів. У всіх трьох плівках СПФП спостерігається поблизу . У одношарових плівках СПФП безгістерезісні.

У плівці з сильною одновісною анізотропією складу (TmBi)3(FeGa)5O12 СПФП спостерігався на гратці ЦМД. Гратка ЦМД зформована при 215К іпульсним магнітним полем, перпендикулярним площині плівки. Отримано дві осьові фази Ф1 і Ф2 з : оранжеві ЦМД на коричневому полі. При 185 К деякі ділянки поля змінили колір з коричневого на зелений, а деякі ЦМД з оранжевого на білий, що свідчить про початок процесу переорієнтації спіну і появу двох нових фаз, вектора намагніченості якихнаправлені під кутом до площини плівки: Ф3 - білий колір ЦМД і Ф4 - зелене поле. Деякі ділянки доменних меж ЦМД стали ширшими, і біля них по обидві сторони доменних меж (ДМ) з'явилася кутова фаза. Слід звернути увагу на те, що між кутовою і осьовою фазами межа не спостерігалася. З пониженням температури площа, займана кутовою фазою, збільшувалася. При 172К гратка ЦМД колапсувала. Імпульсним полем знов була сформована гратка з великими параметрами і дуже контрастною широкою доменною межею. При цьому стрибком виріс як розмір домена, так і ширина доменної межі. Дослідження показали, що в плівці з сильною одновісною анізотропією відбувається СПФП з осьової фази в кутову фазу. Це СПФП першого роду. Область співіснування осьової і кутової фаз 25К. Зародком кутової фази є 180-градусна доменна межа. Межа між осьовою і кутовою фазами візуально відсутня.

У плівці з малою одновісною анізотропією складу (YBi)3(FeGa)5O12 спін-переорієнтаційний фазовий перехід відбувається з однієї кутової фази в іншу кутову фазу. Було визначено, що це СПФП другого роду. Він відбувається без зародкоутворення шляхом повороту вектора намагніченості всього домена в енергетично вигідніший стан. Під дією поля СПФП зміщується в область низьких температур і стає необоротним.

Виявлена двояка роль доменних меж у фазових переходах першого і другого роду. При СПФП першого роду ДМ виступає в якості зародка доменів нової фази. При СПФП другого роду ДМ перебудовується так, щоб досягти мінімальної енергії. При цьому відбувається поворот магнітного момента домена. Таким чином, ДМ має виликий вплив на перебудову ДС.

Двошарова плівка складу (YGdTm)3 (FeGa)5 O12 / (YEu)3 (FeGa)5 O12 має в одному з шарів точку компенсації. При кімнатній температурі в ній спостерігається смугова доменна структура двох шарів з різними величинами періодів. Ця ДС зберігається в інтервалі температур . При з'являється крізна ДС. При подальшому зниженні температури можна створити разом із смуговою ДС ЦМД і навіть гратку ЦМД.

Із зменшенням температури параметри крізної ДС збільшуються. При ТСПФП колір ДС різко змінюється з оранжевого на темно-коричневий, тобто відбувається спін-переорієнтаційний фазовий перехід. ЦМД деформуються і набувають форми еліпсу. Поблизу температури компенсації першого шару відбувається розділення ДС: у першому шарі - монодоменний стан, у другому - смугова ДС оранжевого кольору.