Phase transitions in rare-earth ferrimagnets with surface anisotropy near the magnetization compensation point

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Theoretical model is proposed for calculating the phase H-T diagrams of a rare-earth ferrimagnet, considering the effects of each of the magnetic sublattices and surface anisotropy. Magnetic phase diagrams are numerically calculated. The presence of surface anisotropy leads to blurring of the second-order phase transition lines between the collinear and angular phases, displacement of the tricritical point, as well as the possibility of the formation of new phase transition lines.

Full Text

Restricted Access

About the authors

V. V. Yurlov

Moscow Institute of Physics and Technology; New Spintronic Technologies LLC

Author for correspondence.
Email: yurlov.vv@phystech.edu
Russian Federation, Dolgoprudny; Moscow

K. A. Zvezdin

Moscow Institute of Physics and Technology; New Spintronic Technologies LLC; Prokhorov General Physics Institute of the Russian Academy of Sciences

Email: yurlov.vv@phystech.edu
Russian Federation, Dolgoprudny; Moscow; Moscow

A. K. Zvezdin

Moscow Institute of Physics and Technology; New Spintronic Technologies LLC; Prokhorov General Physics Institute of the Russian Academy of Sciences

Email: yurlov.vv@phystech.edu
Russian Federation, Dolgoprudny; Moscow; Moscow

References

  1. Žutić I., Fabian J., Das Sarma S. // Rev. Mod. Phys. 2004. V. 110. No. 7. P. 323.
  2. Bader S.D., Parkin S.S.P. // Annu. Rev. Condens. Matter Phys. 2010. V. 1. No. 1. P. 71.
  3. Huisman T.J., Ciccarelli C., Tsukamoto et al. // Appl. Phys. Lett. 2017. V. 110. No. 7. Art. No. 072402.
  4. Kirilyuk A., Kimel F.V., Rasing T. // Rev. Mod. Phys. 2010. V. 82. No. 3. P. 2731.
  5. Wilson R.B., Gorchon J., Yang Y. et al. // Phys. Rev. B. 2017. V. 95. No. 18. Art. No. 180409.
  6. Fert A., Piraux L. // J. Magn. Magn. Mater. 1999. V. 200. No. 1. P. 338.
  7. Srinivasan G., Rao B.U.M., Zhao J., Seehra M.S. // Appl. Phys. Lett. 1991. V. 59. No. 3. P. 372.
  8. Tabata H., Kawai T. // Appl. Phys. Lett. 1997. V. 70. No. 3. P. 321.
  9. Moreno R., Ostler T.A., Chantrell R.W., Chubykalo-Fesenko O. // Phys. Rev. 2017. V. 96. No. 1. Art. No. 014409.
  10. Kimel A.V., Li Mo // Nature Rev. Mater. 2019. V. 4. No. 3. P. 189.
  11. Stanciu C.D., Tsukamoto A., Kimel A.V. et al. // Phys. Rev. Lett. 2007. V. 99. No. 21. Art. No. 217204.
  12. Yurlov V.V., Zvezdin K.A., Kichin G.A. et al. // Appl. Phys. Lett. 2020. V. 116. No. 22. Art. No. 222401.
  13. Okamoto K., Miura N. // Physica B. Cond. Matter. 1989. V. 155. No. 1. P. 259.
  14. Tu Ch., Malmhäll R. // J. Magn. Magn. Mater. 1983. V. 35. No. 1. P. 269.
  15. Davydova M.D., Skirdkov P.N., Zvezdin K.A. et al. // Phys. Rev. Appl. 2020. V. 13. No. 3. Art. No. 034053.
  16. Davydova M.D., Zvezdin K.A., Becker J. et al. // Phys. Rev. B. 2019. V. 100. No. 6. Art. No. 064409.
  17. Becker J., Tsukamoto A., Kirilyuk A. et al. // Phys. Rev. Lett. 2017. V. 118. No. 11. Art. No. 117203.
  18. Sayko G.V., Utochkin S.N., Zvezdin A.K. // J. Magn. Magn. Mater. 1992. V. 113. No. 1. P. 194.
  19. Wei Jiang, Jun-Nan Ch., Ben M., Zan W. // Physica E. Low-Dimens. 2014. V. 61. P. 101.
  20. Noh Seung-Hyun, Na Wonjun, Jang Jung-Tak et al. // Nano Lett. 2012. V. 12. No. 7. P. 3716.
  21. Wei Jiang, Fan Zhang, Xiao-Xi Li et al. // Physica E. Low-Dimens. 2013. V. 47. P. 95.
  22. Slonczewski J.C. // J. Magn. Magn. Mater. 1992. V. 117. No. 3. P. 368.
  23. Zhang K., Fredkin D.R. // J. Appl. Phys. 1996. V. 79. No. 8. P. 5762.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. H-T phase diagram of a ferrimagnet in a magnetic field applied along the easy axis in a wide range of fields; solid lines and dashed lines denote the second-order phase transition between the collinear and angular phases and the second-order phase transition between the collinear phases, respectively (a). Enlarged phase diagram near tricritical points P and P'; straight line TMR'P' shows the first-order phase transition between the collinear phases, curves RP and R'P' show the first-order phase transition between the angular and collinear phases (b). Reduced phase diagram near the magnetization compensation temperature TM (c). AC and BE are the lines of loss of stability in the absence of surface anisotropy; A'C' and B'E' are the lines of loss of stability in the presence of surface anisotropy. All diagrams are plotted for .

Download (349KB)
3. Fig. 2. H-T phase diagram of a ferrimagnet in a magnetic field directed perpendicular to the easy axis near the magnetization compensation point; solid lines show the second-order phase transition between the collinear and angular phases, dashed lines show the second-order phase transition between the collinear phases; AC and BE are the lines of loss of stability at zero surface anisotropy; A'C' and B'E' are the lines of loss of stability in the presence of surface anisotropy; the diagram is plotted at (a). Magnetic phase diagram near the compensation temperature TM; the diagram is plotted at (b).

Download (220KB)

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».