- •Содержание
- •Введение
- •Физико-химические и потребительские свойства радиоматериалов
- •Классификация материалов, применяемых для изготовления элементов радиоэлектронных систем
- •3. Основные сведения о радиокомпонентах
- •4. Лабораторный практикум
- •4.1. Исследование диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь диэлектриков
- •Теоретическая часть
- •Диэлектрическая проницаемость
- •Порядок выполнения работы
- •Порядок выполнения задания
- •Порядок выполнения задания
- •Порядок выполнения задания
- •Контрольные вопросы
- •4.2. Исследование термоэлементов на базе термопар
- •Теоретическая часть
- •Термоэлектрический метод измерения температуры
- •Термоэлектродные материалы
- •Типы и конструкции термопар
- •Термостатирование свободных концов и схемы включения термопар
- •Порядок выполнения работы
- •Порядок выполнения задания
- •Контрольные вопросы
- •4.3. Исследование интегральных свойств магнитных материалов
- •Теоретическая часть
- •Перемагничивание магнитных материалов
- •Применение магнитных материалов
- •Регистрация петли гистерезиса магнитного материала
- •Порядок выполнения работы
- •Порядок выполнения задания
- •Порядок выполнения задания
- •Порядок выполнения задания
- •Контрольные вопросы
- •4.4. Исследование доменной структуры магнитных пленок
- •Теоретическая часть
- •Основы теории доменной структуры
- •Порядок выполнения работы
- •Порядок выполнения задания
- •Порядок выполнения задания
- •Порядок выполнения задания
- •Контрольные вопросы
- •4.5. Исследование параметров резисторов
- •Теоретическая часть
- •Классификация резисторов
- •Условные обозначения и маркировка резисторов
- •Порядок выполнения работы
- •Порядок выполнения задания
- •Порядок выполнения задания
- •Контрольные вопросы
- •4.6. Исследование варисторов и терморезисторов
- •Теоретическая часть
- •Порядок выполнения работы
- •Порядок выполнения задания
- •Порядок выполнения задания
- •Контрольные вопросы
- •4.7. Исследование параметров конденсаторов
- •Теоретическая часть
- •Условные обозначения, маркировка конденсаторов
- •Зарядка и разрядка конденсатора в цепи постоянного тока
- •Конденсатор в цепи переменного тока
- •Порядок выполнения работы
- •Порядок выполнения задания
- •Порядок выполнения задания
- •Порядок выполнения задания
- •Классификация катушек индуктивности
- •Порядок выполнения работы
- •Порядок выполнения задания
- •Порядок выполнения задания
- •Порядок выполнения задания
- •Порядок выполнения задания
- •Порядок выполнения задания
- •Электромагнитные реле
- •Параметры электромагнитных реле
- •Электромеханические реле
- •Порядок выполнения работы
- •Порядок выполнения задания
- •Контрольные вопросы
- •4.10. Исследование параметров магнитоуправляемЫх герметизированнЫх контакТов (Герконов)
- •Теоретическая часть
- •Параметры контактов
- •Время движения зависит от конструкции и материала контактных пружин, а также величины рабочего зазора. С достаточной точностью можно считать, что
- •Материал контактов
- •Порядок выполнения работы
- •Порядок выполнения задания
- •Порядок выполнения
- •Контрольные вопросы
- •Библиографический список
Контрольные вопросы
Ферромагнетизм. Ферромагнетики.
Температура Кюри.
Магнитная анизотропия.
Магнитострикция.
Ферримагнетики.
Гистерезис процесса перемагничивания ферромагнетиков.
Магнитомягкие, магнитотвердые материалы.
Потери при перемагничивании.
Применение магнитных материалов.
Осциллографический метод исследования петли гистерезиса.
4.4. Исследование доменной структуры магнитных пленок
Цель работы: исследование сквозной по толщине магнитной пленки доменной структуры магнитооптическим методом.
Приборы и принадлежности: поляризационный микроскоп, окуляр-микрометр, электромагниты, амперметр, генератор импульсов Г5-15, магнитные пленки.
Теоретическая часть
К настоящему времени в электронике сформировалось новое направление - функциональная магнитоэлектроника, в котором изучаются магнитоэлектронные эффекты и явления в магнитоупорядоченных средах, а также возможность создания приборов и устройств обработки и хранения информации с использованием динамических неоднородностей магнитоэлектронной природы [11,15,17]. В качестве таких неоднородностей успешно применяются магнитные домены, представляющие собой изолированные однородно намагниченные области в ферро- или ферримагнетиках. Детальное исследование доменов проводится, как правило, в ферродиэлектриках, синтезированных в виде тонких пленок, в которых возможно существование сквозных по толщине пленок доменов.
Основы теории доменной структуры
Если ферромагнетик не намагничен до насыщения, он разбивается на домены для уменьшения магнитостатической энергии. Процесс разбиения заканчивается тогда, когда выигрыш в магнитостатической энергии за счет образования более мелких доменов станет меньше энергии, необходимой для образования новых доменных границ. В тонких пленках (пластинах) ферромагнетиков с осью легкого намагничивания, перпендикулярной плоскости пленки, возможно существование сквозных по толщине магнитных доменов [11,17]. Минимуму энергии п ленки в нулевом внешнем поле соответствует лабиринтная доменная структура (рис. 4.4.1, а) или структура в виде решетки цилиндрических магнитных доменов (ЦМД) (рис. 4.4.1, б).
Д
Рис.
4.4.1. Виды доменных структур
Если
намагниченность внутри доменов направлена
по норм
Рис.
4.4.2. Виды доменных границ
w = 4(АКu)1/2, (4.4.1)
w = (А / Кu)1/2, (4.4.2)
а соответствующие значения для неелевской границы записываются как
wN = 4(А(Кu + 2Ms 2))1/2, (4.4.3)
wN = (А / (Кu + 2Мs 2))1/2, (4.4.4)
где А - константа обмена, Кu - константа одноосной анизотропии, Мs - намагниченность насыщения материала.
При сильной анизотропии магнитостатическая энергия мала по сравнению с энергией обменного взаимодействия. Это означает, что энергия границ с блоховской и неелевской структурами слабо отличается и поэтому в них существует большое число разных типов границ. В одной и той же границе могут быть участки с различным направлением разворота намагниченности. Они отделяются друг от друга линиями Блоха [11,17]. Блоховские линии являются также одним из типов динамических неоднородностей, и на их основе созданы приборы для обработки и хранения информации [15]. Ширина границ в магнитооптических кристаллах w ~ 10 - 100 нм, что существенно меньше оптического разрешения микроскопа, и для изучения тонкой структуры границ используют косвенные методы [11].
Р авновесные размеры любой доменной структуры можно определить, исходя из баланса эффективных полей или давлений, действующих на доменные границы. Результаты расчета с помощью теории полосовых доменов зависимостей l/h от Р0/h приведены на рис. 4.4.3 (где l - характеристическая длина; Р0 - равновесный период полосовых доменов; h - толщина кристалла).
И
Рис.
4.4.3. Зависимость характеристической
длины l
от периода Р0
Н0 / 4Мs = 1 + 3 l / 4h – (3 l / h)1/2, (4.4.5)
по которому можно рассчитать намагниченность материала. Здесь Н0 - поле коллапса ЦМД.
Наибольшее распространение в настоящее время получили магнитооптические методы, основанные на эффекте Фарадея: различные домены по-разному вращают плоскость поляризации линейно поляризованного света, проходящего через образец. Соответственно при наблюдении в поляризованном свете домены с разным направлением намагниченности будут выглядеть темными или светлыми. Именно этим методом получены фотографии, приведенные на рис. 4.4.1. Домены обычно имеют размеры 1 - 100 мкм, поэтому для измерений используют поляризационный микроскоп. Аналогично можно проводить наблюдения в отраженном свете, используя эффект Керра [11].
Для измерения размеров доменов в настоящей работе микроскоп снабжен окуляром-микрометром. На предметном столике микроскопа установлена система электромагнитов в виде соосных катушек (рис. 4.4.4) с исследуемым образцом 4 в центре. Электромагнит 1 с источником постоянного тока создает постоянное поле смещения НСМ, электромагнит 2 с генератором Г3 - 18 - переменное низкочастотное поле ННЧ, Электромагнит 3 с генератором Г5 - 15 - импульсное поле НИ. Все магнитные поля направлены вдоль светового луча 5 - 5 перпендикулярно плоскости образца 4. Переменное поле ННЧ служит для размагничивания кристалла и выстраивания полосовых доменов, импульсное поле - для разрыва полосовых доменов и образования решетки ЦМД. Для изучения структуры доменной границы используется наклонное освещение 6 - 6.
С
Рис.
4.4.4. Блок-схема лабораторного стенда
Например, при наличии линий Блоха в границах происходит локальное уменьшение (увеличение) интенсивности изображения доменной границы.