ИСТИНА

Проект направлен на исследование новой актуальной тематики - магнитоэлектрических явлений в микромагнетизме. Данные магнитоэлектрические эффекты, наблюдающиеся в магнитооптических пленках ферритов гранатов в виде перестройки микромагнитной структуры под действием электрического поля, активно изучаются последнее десятилетие, а механизмы их возникновения остаются предметом научной дискуссии. Наиболее ярко влияние электрического поля на микромагнитную структуру проявляется в недавно обнаруженном эффекте электроиндуцированного зарождения цилиндрических магнитных доменов [Письма в ЖЭТФ, 104, 196 (2016); Physica Status Solidi - Rapid Research Letters, 12, 1800066 (2018)]. С фундаментальной точки зрения этот эффект примечателен своей аналогией с явлениями поверхностного натяжения: электрическое поле понижает эффективную поверхностную энергию границ магнитных доменов, облегчая их зарождение. Конкретный же механизм изменения поверхностной энергии остается неясным, и его исследование является основной задачей проекта. С практической точки зрения магнитоэлектрические явления в микромагнетизме представляют интерес прежде всего как эффекты, наблюдающиеся при комнатных температурах, что важно для их использования в задачах электрического управления магнитным состоянием, распространением спиновых волн и оптического излучения в таких прикладных областях как спиновая электроника, магноника и магнитофотоника.

The project is focused on the study of new topical issue in physics of multiferroics: magnetoelectric effects in micromagnetism. These magnetoelectric effects, observed in magneto-optical iron garnet films as a transformation of micromagnetic structure by electric field whose mechanism is still disputable, are extensively studied this decade. The most pronounced effect of electric field on micromagnetic structure is the electric field-induced nucleation of magnetic bubble domains reported recently in [JETP Letters, 104, 197 (2016); Physica Status Solidi - Rapid Research Letters, 12, 1800066 (2018)]. From fundamental point of view this effect is remarkable due to the profound analogy to the surface tension phenomena: electric field lowers the effective surface tension of the domain boundaries facilitating its nucleation. The exact mechanism of surface tension modification is still unclear. The aim of the project is the study of this mechanism. From the practical point of view the magnetoelectricity in micromagnetic structures is remarkable as an effect that enables the electric field control of magnetic state, spin wave and light propagation at room temperature. It is important for applications in spin electronics, magnonics and magneto-photonics, respectively.

В рамках проекта будет решаться ряд задач: - наблюдение эффектов электрического зарождения магнитных неоднородностей различного типа: цилиндрических магнитных доменов, областей с измененным знаком магнитной анизотропии, линий Блоха, магнитных вихрей, скирмионов и др.; - создание теоретических моделей наблюдаемых магнитоэлектрических явлений на основе включения в поверхностную энергию доменных границ дополнительных вкладов магнитоэлектрической природы; - количественное измерение магнитоэлектрических эффектов и проверка возможности их практического применения в спинтронике, магнонике и магнитофотонике.

Участники проекта являются авторами пионерских работ в области магнитоэлектрических явлений в магнетизме. Ими был открыты эффект электроиндуцированного движения магнитных доменных границ [Письма в ЖЭТФ, т.86, n2, c.124-127 (2007)], на основе которого с участием авторов заявки была продемонстрирована возможность создания оптического модулятора [Scientific reports, vol. 7, P. 264]. Наряду с движением доменных границ под действием электрического поля авторами был обнаружен ряд эффектов, в которых проявляются магнитоэлектрические взаимодействия в микромагнетизме: электроуправляемый наклон доменных границ [Ferroelectrics, Volume 503, Pages 109-116 (2016)], смещение блоховских линий под действием электрически заряженного электрода [Journal of Magnetism and Magnetic Materials, v. 440, p. 60-62 (2017)] и написан обзор, обобщающий результаты исследований [УФН 185 1077–1088 (2015)]. Наконец, в ходе выполнения предшествующего проекта РФФИ #16-02-00494 данной командой было открыто наиболее сильное проявление воздействия электрического поля на микромагнитные структуры - электроиндуцированное зарождение цилиндрических магнитных доменов [Письма в ЖЭТФ, т. 104, вып.3, с.196-200 (2016)] и была предложена теоретическая модель данного явления, с учетом вклада магнитоэлектрического взаимодействия в поверхностную энергию доменных границ [Physica Status Solidi - Rapid Research Letters, 12(6):1800066 (2018)]

1) для эффекта электроиндуцированного зарождения ЦМД в пленках ферритов гранатов с помощью скоростной видеокамеры будет получен видеоряд, с соответствующими эпюрами электрических напряжений и токов зарядки/разрядки электродов, позволяющими сопоставить момент зарождения ЦМД с мгновенными величинами электрического и магнитных полей и их производных, т.е. судить о механизме эффекта зарождения ЦМД. 2) в пленках с перпендикулярной анизотропией будут получены фотографии электроиндуцированных магнитных неоднородностей нового типа: с магнитооптическим контрастом, соответствующим ориентации намагниченности в плоскости. Будут исследованы основные особенности данного магнитоэлектрического эффекта: зависимость от полярности и величины электрического поля, величин и направлений дополнительных магнитных полей смещения. 3) На основании экспериментальных данных будут оценены величины магнитоэлектрических эффектов наблюдающихся в пленках ферритов гранатов и проанализированы перспективы их использования в устройствах спинтроники и магноники