CC BY
15
ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ
ЗАВИСИМОСТЬ МАГНИТНО МОДУЛИРОВАННОЙ СТРУКТУРЫ ОТ ОРИЕНТАЦИИ ПОЛЯ В КРИСТАЛЛЕ
FeBO3:Mg
12 3
Файзиев Ш.Ш. , Саидов К.С. , Аскаров М.А. Email: Fayziev696@scientifictext.ru
1Файзиев Шахобиддин Шавкатович - кандидат физико-математических наук, доцент; 2Саидов Курбон Сайфуллоевич - кандидат физико-математических наук, доцент; 3Аскаров Миршод Анвар угли - магистрант, кафедра физики, физико-математический факультет, Бухарский государственный университет, г. Бухара, Республика Узбекистан
Аннотация: данная статья посвящена изучению зависимости магнитно линейного двух лучепреломления в кристалле FeBO3:Mg, от ориентации антиферромагнитного момента. Возникновение магнитно модулированной структуры (ММС) в допированном примесью FeBO3 кристалле исследовалось магнитооптическим методом. Исследования проводились в температурном интервале 80 < Т < 290 К в магнитном поле Н < 50 Э при ориентации вектора Н параллельно плоскости (111). Проводились засветка световым потоком и визуальные наблюдения доменной структуры (ДС) и измерения эффекта Фарадея.
Ключевые слова: доменная структура, модулированная магнитная структура, магнитное линейное двулучепреломление.
DEPENDENCE OF THE MAGNETICALLY MODULATED STRUCTURE ON THE ORIENTATION OF THE FIELD IN THE
FeBO3: Mg CRYSTAL Fayziev Sh.Sh.1, Saidov K.S.2, Askarov MA.3
1Fayziev Shakhobiddin Shavkatovich - Candidate of Physical and Mathematical Science, Docent; 2Saidov Kurbon Sayfulloyevich - Candidate of Physical and Mathematical Science, Docient; 3Askarov Mirshod Anvar ugli - Master Student, DEPARTMENT OF PHYSICS, FACULTY OF PHYSICS AND MATHEMATICS, BUKHARA STATE UNIVERSITY, BUKHARA, REPUBLIC OF UZBEKISTAN
Abstract: this article is devoted to the study of the dependence of the magnetically linear birefringence in a FeBO3: Mg crystal on the orientation of the antiferromagnetic moment. The emergence of a magnetically modulated structure (MMS) in a crystal doped with an FeBO3 impurity was studied by the magneto-optical method. The studies were carried out in the temperature range 80 < Т < 290K in a magnetic field Н < 50 Oe with the orientation of the vector Н parallel to the (111) plane. Illumination with a light flux and visual observations of the domain structure (DS) and measurements of the Faraday effect were carried out.
Keywords: domain structure, modulated magnetic structure, magnetic linear birefringence.
УДК 538.1:548
Поскольку магнитооптическая анизотропия антиферромагнетиков существенно зависит как от ориентации вектора l в кристалле, так и от азимута плоскости поляризации зондирующего света, для экспериментального определения топологии
неоднородной магнитной фазы FeBO3:Mg исследовалась зависимость магнитного линейного двулучепреломления (МЛД) в этом кристалле от пространственных координат в плоскости (111).
Для выяснения взаимосвязи МЛД с ориентацией антиферромагнитного момента в FeBO3:Mg обратимся к [2], где подобная задача была решена в связи с обсуждением структуры фотоиндуцированного модулированного магнитного состояния в FeBO3:Ni. Согласно [2], в ромбоэдрических слабых ферромагнетиках при распространении света вдоль оптической оси (оси С3) величина МЛД в точке на плоскости (111) с координатами (х, у) может быть представлена в виде
у = ф (x,y) sin 2[0 - P(x,y)]; (1) ф (x,y) = ф0(а2 + b2)1/2; ф0 = 2я(пу - nJd/X ® |l|2 ; d d
a = d-1 JC0S2P(X, y, z)dz ; b = d-1 JSÍn2P(X,y, z)dz ; 0 0 где в - угол между направлением проекции вектора l на плоскость (111) и осью Y лабораторной системы координат (для определенности примем Y||C2, см. рис. 1); 0 -азимут плоскости поляризации падающего на кристалл света относительно той же оси; Пц, n± - показатели преломления для света с длиной волны X, линейно поляризованного соответственно вдоль и поперек направления плоскостной компоненты вектора l; d -толщина кристалла вдоль оси Z (Z||C3) (параметры а и b учитывают возможную неоднородность угла в вдоль оси С3).
Зависимость у (0) для заданных значений х и y является гармонической функцией, характеризующее направление с начальной фазой в и амплитудой ф, а также модуль антиферромагнитного момента в заданной точке, как следует из (1). Соответственно исходя из (1) координатная зависимость МЛД дает сведения об ориентации вектора l в кристалле. Исследуемые образцы представляют собой монокристаллыа FeBO3:Mg в виде пластин толщиной и 60 мкм с размерами 3*3 мм2. Методика исследования приведена в[1], где доменная структура определялась поляризованным микроскопом. При этом величины и направления Н при воздействии температуры определялись в области прозрачности FeBO3:Mg.
Для реализации ММС кристалла FeBO3:Mg были воспроизведены условия ее существования, установленные в [4, 6;]: образец охлаждался до Т < Тс ~ 130 К и намагничивался в плоскости (111) вдоль направления, перпендикулярного одной из осей С2. На рис. 1а представлено изображение ДС FeBO3:Mg, наблюдаемое при комнатной температуре в размагниченном состоянии образца, а на рис. 1б - д -приведены изображения того же образца, полученные при Т = 80 К при наблюдении в поляризационный микроскоп при Н = 0, 4,5, 6 и 8 Э (H ^ С2) соответственно. Как видно из рис. 1а, при Т = 290 К в размагниченном состоянии образец имеет обычную двухслойную 180 - ти градусную ДС с ориентацией доменных границ вблизи направления одной из осей С2. Однако при охлаждении до Т ~ 150 К его ДС изменяется - из двухслойной она превращается в сквозную с ориентацией доменных границ в направлении границ между доменами в одном из доменных слоев, существующих при комнатной температуре (рис. 1 б). Дальнейшее охлаждение образца вплоть до минимально достижимой в эксперименте Т = 80 К не приводило к изменению ДС.
Ниже Т ~ 130 К, так же, как и в [4, 6], при намагничивании образца в направлении, перпендикулярном оси С2, сначала при Н ~ 4,5 Э изображения доменов пропадают (кристалл монодоменизируется) (рис. 1е), а затем с ростом Н на изображении образца появляется квазипериодическая система различающихся контрастом полос (рис. 1г, д), которая связывалась [4, 6] с переходом кристалла в модулированное магнитное состояние.
Проведенные нами исследования показали, что в температурной области выше температуры перехода кристалла в модулированное магнитное состояние (при Т > Тс) вид зависимости у (Н) практически не менялся при изменении направления вектора Н в плоскости (111). В то же время при Т < Тс зависимости у (Н), наблюдаемые при разной ориентации намагничивающего поля, заметно различались. В качестве примера на рис. 2 приведены «интегральные» (т.е. полученные при засветке всей площади поверхности образца) полевые зависимости МЛД, наблюдаемые при Т = 80 К при ориентации вектора Н в базисной плоскости FeBO3:Mg вдоль и поперек одной из С2 - осей и азимуте поляризатора 6 = 45о (поскольку при этих направлениях намагничивания эффект имеет разные знаки.
Рис. 1. Вид доменной структуры (а - Т = 290 К, б - Т = 290 К) и изображения кристалла FeBO3:Mg, полученные в поляризованном свете при различной напряженности поля Н: в - 4,5, г - 6, д - 8 Э (Т = 80 К, НЛ)
Список литературы /References
1. Boidedaev S.R., Dzhuraev D.R., Sokolov B.Y., Faiziev S.S. Effect of the transformation of the magnetic structure of a FeBO3:Mg crystal on its magnetooptical anisotropy // Optics and Spectroscopy. 107:4, 2009. Р. 651.
2. Бойдедаев С.Р., Джураев Д.Р., Соколов Б.Ю., Файзиев Ш.Ш. Влияние перестройки магнитной структуры кристалла FeBO3:Mg на его магнитоопти-ческую анизотропию // Оптика и спектроскопия. 107:4, 2009. С. 687-690.
3. Fayziyev Sh.Sh., Yo'ldosheva N.B. Changes occuring in ferromagnets by adding some mixture // Scientific reports of Bukhara State University. 4:1, 2020. Pp. 8-13.
4. Шарипов М.З., Соколов Б.Ю. Файзиев Ш.Ш. Влияние перестройки магнитной структуры кристалла FeBO3:Mg на его магнитооптическую анизотропию // Наука, техника и образование. 10:4, 2015. С. 15-18
5. Mirzaev M.S., Samiev K.A., Mirzaev S.M. Experimental Study of Distance between Evaporator and Condensate of Inclined Multistage Desalination Plant // Applied Solar Energy. 55:1, 2019. Pp 36-40.
6. Файзиев Ш.Ш. Влияние света на модуляцию магнитного порядка кристалла FeBO3: Mg // Молодой ученый. 162:28, 2017. С. 8-11.
7. Файзиев Ш.Ш. О магнитных свойствах бората железа допированного магнием // Современные инновации в науке и технике, 2014. С. 264-266.
8. Dzhuraev D.R., Sokolov B.Y., Faiziev Sh.Sh. Photoinduced changes in the space-modulated magnetic order of a FeBO3:Mg single crystal // Russian Physics Journal. 54:3, 2011. Pp. 382.
9. Джураев Д.Р., Файзиев Ш.Ш. Фотоиндуцированное изменение пространственной модуляции магнитного порядка монокристалла FeBO3:Mg. // Известия высших учебных заведений. Физика. 54:3, 2011. С. 104-107.
10.Джураев Д.Р., Файзиев Ш.Ш. Структура неоднородной магнитной фазы монокристалла FeBO3:Mg. // Прикладная физика. 4, 2010. С. 39-44.
11. Boydedaev S.R., Sokolov D.Yu., Dzhuraev D.R., Sokolov B.Y., Fayziev Sh. The 'magnetic ripple' state in weak ferromagnetic FeBO3:Mg. // Uzbekiston Fizika Zhurnali. 11:4-5, 2009. Pp. 376-383.
12. Djuraev D.R., Niyazov L.N., Saidov K.S., Sokolov B.Yu. Changing the cubic ferrimagnetic domain structure in temperature region of spin flip transition. // Uzbekiston Fizika Zhurnali. 13:5, 2011. Pp. 359-366.
13. Valiev U.V., Dzhuraev D.R., Malyshev E.E., Saidov K.S. Electronic structure of the ground multiplet of the Dy3 + ion in the DyAlO3 orthoaluminate. // Optics and Spectroscopy. 86:5,1999. Pp. 703-706.
14. Dzhuraev D., Niyazov L. Phase Transitions in a Non-Uniformly Stressed Iron Borate Single Crystal. // Russian Physics Journal. 59:1, 2016. Pp. 130-133.
15.Atoyeva M.F. Use of Periodicity in Teaching Physics. // Eastern European Scientific Journal. 4, 2017. Pp. 35-39.
16.Атоева М.Ф. Эффективность обучения электродинамике на основе технологии периодичности. // Путь науки. 10, 2016. С. 65-66.
17. Назарова Ш.Э., Ниязхонова Б.Э., Назаров Э.С. Гелиотехнические концентрирующие системы. // 11:2, 2017. С. 9-10.
18.Astanov S., Niyazkhonova B.E. Luminescent properties of vitamins in monomeric and associated states in a polar solvent. // Journal of Applied Spectroscopy. 55:5, 1991. Pp. 1103-1106.
19. Rakhmatov I.I. Investigations into kinetics of sun drying of herb greens. // Applied solar energy. 31:5, 1995. Pp. 61-66.
20. Rakhmatov I.I., Komilov O.S. Intensification of process of dehydration of high-shrinkage materials. // Applied solar energy. 28:5,1992. Pp. 77-79.
21. Очилов Л.И., Абдуллаев Ж.М. Изъятие пресной воды из подземных грунтовых вод при помощи гелиоустановки водонасосного опреснителя. // Молодой ученый. 10 , 2015), С. 274-277.
22. Курбанов К., Очилов Л.И. Определение механических воздействий гидротехнических сооружений с помощью оптических волоконных датчиков. // Молодой ученый. 10, 2015. С. 247-251.
