RU2038626C1 - Cell structure - Google Patents
Cell structure Download PDFInfo
- Publication number
- RU2038626C1 RU2038626C1 SU5004568A RU2038626C1 RU 2038626 C1 RU2038626 C1 RU 2038626C1 SU 5004568 A SU5004568 A SU 5004568A RU 2038626 C1 RU2038626 C1 RU 2038626C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnetic moment
- magnetic
- garnet
- sublattice
- cells
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Thin Magnetic Films (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к физике, в частности к прикладной магнитооптике и промышленно применимо в устройствах для управления светом, основанных на магнитооптическом эффекте Фарадея. The invention relates to physics, in particular to applied magneto-optics and is industrially applicable in devices for controlling light based on the Faraday magneto-optical effect.
Известна ячеистая структура для магнитооптического пространственного модулятора света (МО ПМС), называемая также магнитооптическим управляемым транспарантом, которая содержит нанесенный на немагнитную подложку слой магнитоосного феррит-граната с монодоменными областями, образующими ячейки и разделенными межъячеистыми промежутками из поликристалла того же состава (1). Недостатком этого технического решения является низкая надежность при переключении состояния ячеек, поскольку величина и однородность порога переключения трудно контролируемы. A cellular structure for a magneto-optical spatial light modulator (MO PMS) is also known, also called a magneto-optical controlled transparency, which contains a layer of magneto-axis ferrite garnet deposited on a non-magnetic substrate with mono-domain regions forming cells and separated by intercellular gaps of a polycrystal of the same composition (1). The disadvantage of this technical solution is the low reliability when switching the state of the cells, since the magnitude and uniformity of the switching threshold is difficult to control.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является известная ячеистая структура для МО ПМС, содержащая нанесенный на немагнитную подложку слой магнитоодноосного феррит-граната с монодоменными областями, образующими ячейки и разделенными межъячеистыми промежутками из феррит-граната того же состава с повышенной намагниченностью и лабиринтной доменной структурой [2]
Недостатком прототипа является недостаточная надежность при переключении состояния ячеек из-за разброса порога переключения и различия его механизмов, зависящих от конкретного вида доменной структуры, окружающей монодоменную область, и состояния доменных стенок.The closest technical solution to the proposed one is the well-known cellular structure for MO PMS containing a layer of magnetically uniaxial ferrite garnet deposited on a non-magnetic substrate with monodomain regions forming cells and separated by intercellular gaps of ferrite garnet of the same composition with increased magnetization and labyrinth domain structure [2 ]
The disadvantage of the prototype is the lack of reliability when switching the state of the cells due to the spread of the switching threshold and the differences in its mechanisms, depending on the specific type of domain structure surrounding the single domain, and the state of the domain walls.
Для повышения надежности при переключении состояния ячеек, в известной ячеистой структуре для МО ПМС, содержащей нанесенный на магнитную подложку слой магнитоодноосного феррит-граната с монодоменными областями, эти области выполнены с суммарным магнитным моментом, направленным вдоль направления магнитного момента октаэдрической подрешетки граната, а межъячеистое пространство выполнено с суммарным магнитным моментом, направленным вдоль направления магнитного момента тетраэдрической подрешетки. To increase reliability when switching the state of the cells, in the well-known cellular structure for MO PMS containing a layer of magnetically uniaxial ferrite garnet deposited on a magnetic substrate with single-domain regions, these regions are made with a total magnetic moment directed along the direction of the magnetic moment of the octahedral garnet sublattice, and the intercellular space made with the total magnetic moment directed along the direction of the magnetic moment of the tetrahedral sublattice.
Для повышения быстродействия при переключении состояния ячеек, феррит-гранат содержит быстрорелаксирующие магнитные ионы, а монодоменные области выполнены с компенсацией момента импульса. To improve performance when switching the state of the cells, the ferrite garnet contains fast-relaxing magnetic ions, and single-domain regions are made with momentum compensation.
В прототипе монодоменные области окружает лабиринтная доменная структура, причем вид доменов, расположенных на границе такой области, может быть различным. Ячейку может окружать полосовой домен как одной, так и другой полярности, могут подходить к границе нескольких полосовых доменов [2] Это приводит к тому, что локальные значения действующего магнитного поля в различных ячейках в одном и том же месте, и, как следствие, порог их переключения даже при одинаковом внешнем переключающем магнитном поле изменяются от импульса к импульсам для одной и той же ячейки и от ячейки к ячейке при одном переключении. Это приводит к сбоям при работе МО ПМС. In the prototype, single domain domains are surrounded by a labyrinth domain structure, and the appearance of domains located at the boundary of such an area may be different. A cell can be surrounded by a stripe domain of one or the other polarity, can approach the boundary of several stripe domains [2] This leads to the fact that local values of the acting magnetic field in different cells in the same place, and, as a result, the threshold their switching even with the same external switching magnetic field varies from pulse to pulse for the same cell and from cell to cell with one switch. This leads to failures during the operation of the IC PMS.
Отличительной особенностью изобретения является то, что, если монодоменные области выполнены с суммарным магнитным моментом, направленным вдоль направления магнитного момента октаэдрической подрешетки граната, а межъячеистое пространство выполнено с суммарным магнитным моментом, направленным вдоль направления магнитного момента тетраэдрической подрешетки, то на границе монодоменной области формируется так называемая компенсационная стенка, играющая важную роль при переключении ячеек. Второй особенностью является то, что знак эффекта Фарадея в монодоменных областях и межъячеистом пространстве различен. Это приводит к тому, что ячейки и межъячеистое пространство выглядят при наблюдении в поляризационный микроскоп одинаково "светлыми" или "темными" не при совпадении направления их магнитных моментов, как в прототипе, а при их противоположном направлении. A distinctive feature of the invention is that if the single-domain regions are made with the total magnetic moment directed along the direction of the magnetic moment of the octahedral grenade, and the intercellular space is made with the total magnetic moment directed along the direction of the magnetic moment of the tetrahedral sublattice, then so forms on the boundary of the mono-domain called compensation wall, which plays an important role in switching cells. The second feature is that the sign of the Faraday effect in the single-domain regions and intercellular space is different. This leads to the fact that the cells and the intercellular space look when observed in a polarizing microscope equally “light” or “dark” not with the coincidence of the direction of their magnetic moments, as in the prototype, but with their opposite direction.
Для данной ячеистой структуры имеется два пороговых поля: Нкомп., при котором обычная доменная стенка переходит через границу ячейки (направления суммарных магнитных моментов по обе стороны от этой стенки противоположны, а знак фарадеевского вращения одинаков), и Нкол, при котором цилиндрический магнитный домен (ЦМД) внутри ячейки коллапсирует, причем Нкомп. > Нкол и оба пороговых поля имеют одинаковый знак.For this cellular structure, there are two threshold fields: H comp. where the ordinary domain wall crosses the cell boundary (the directions of the total magnetic moments on both sides of this wall are opposite, and the sign of the Faraday rotation is the same), and H count , in which the cylindrical magnetic domain (CMD) inside the cell collapses, and H comp. > N count and both threshold fields have the same sign.
Частным случаем состояния монодоменных областей, суммарный магнитный момент которых направлен вдоль направления магнитного момента октаэдрической подрешетки, является состояние с компенсацией момента импульса [3] Оно достигается, если феррит-гранат содержит быстрорелаксирующие ионы (иттербия, тулия, эрбия, европия), а суммарный магнитный момент скомпенсирован. В этом случае эффективное значение гиромагнитного отношения и, как следствие, максимально достижимая скорость доменных стенок резко возрастают, что позволяет повысить быстродействие при переключении ячеек. A particular case of the state of single-domain regions, the total magnetic moment of which is directed along the direction of the magnetic moment of the octahedral sublattice, is a state with momentum compensation [3] It is achieved if the ferrite garnet contains rapidly relaxing ions (ytterbium, thulium, erbium, europium), and the total magnetic moment is compensated. In this case, the effective value of the gyromagnetic ratio and, as a consequence, the maximum achievable speed of the domain walls increase sharply, which improves the speed when switching cells.
Изобретение поясняется чертежом, где показана немагнитная подложка 1 и слой магнитоодноосного феррит-граната 2, в котором сформированы монодоменные области 3, отделенные от межъячеистого пространства компенсационными стенками 4. Показан случай, когда в двух ячейках существуют ЦМД противоположной полярности, а межъячеистое пространство намагничено до насыщения. Заметим, что области А и С имеют один знак фарадеевского вращения, а в области В и D противоположный. The invention is illustrated by the drawing, which shows a
МОПМС, использующий предлагаемую ячеистую структуру, работает следующим образом. MOPMS using the proposed mesh structure, works as follows.
Сначала подготавливают структуры к записи. Для этого с помощью общей для всех ячеек катушки прикладывают переменное магнитное поле с амплитудой Нпер > Нкомп. Это, как показывает опыт, приводит к формированию замкнутых полосовых доменов вокруг всех ячеек (за пределами компенсационной стенки). После выключения переменного поля на все ячейки воздействуют постоянным магнитным полем смещения, напряженность Нсм которого находится в диапазоне Нкол < Нсм < Нкомп. При этом доменные стенки замкнутых полосовых доменов переходят через компенсационную стенку и в ячейках формируется ЦМД. Важно, что при уменьшении Нсм доменная стенка не возвращается за пределы ячейки, а при Нсм Нкол коллапсирует. Далее импульсами магнитного поля, направленного антипараллельно полю смещения в заданных ячейках с помощью пары пересекающихся у ячейки проводников записывают информационные "0". Для этого амплитуда импульсов поля должна быть Ни > Нсм Нкол, которая обеспечивает коллапс ЦМД в заданных ячейках. Наконец, для записи информационных "1" поле смещения увеличивают до уровня, превышающего Нкомп. Для стирания информации поле смещения снижают до нуля, в результате чего сохранявшиеся ЦМД коллапсируют, и вновь достигается единичное состояние ячеек во всем массиве.First prepare the structure for recording. To do this, using a common coil for all cells, an alternating magnetic field with an amplitude of N per > H comp is applied. This, as experience shows, leads to the formation of closed strip domains around all cells (outside the compensation wall). After switching off the alternating field, all cells are exposed to a constant bias magnetic field, the intensity of N cm which is in the range of N count <N cm <N comp . In this case, the domain walls of closed strip domains pass through the compensation wall and a CMD is formed in the cells. It is important that a decrease in H see the domain wall does not come back outside of the cell, and at H cm H number of collapses. Next, pulses of a magnetic field directed antiparallel to the displacement field in the specified cells with the help of a pair of conductors intersecting at the cell record information "0". To do this, the amplitude of the field pulses must be H and > H cm N count , which ensures the collapse of the CMD in the given cells. Finally, to record informational “1” the bias field is increased to a level exceeding H comp . To erase the information, the bias field is reduced to zero, as a result of which the preserved CMDs collapse, and a single state of cells in the entire array is again achieved.
Повышение надежности при переключении состояния ячеек связано с обеспечением идентичности доменной структуры в окрестности каждой ячейки и одинакового механизма переключения коллапс ЦМД. Наблюдавшаяся в эксперименте дисперсия порога переключения оказалась ниже погрешности измерений 1% в то время как в прототипе указанный разброс составлял 10-15%
Монокристаллические пленки феррит-гранатов составов (Lu, Bi)3(Fe, Ga)5 O12 и (Tm, Bi)3 (Fe, Ga)5O12 выращивали методом жидкофазной эпитаксии на подложках из гадолиний галлиевого граната с ориентацией (III). Монодоменные области с указанными в формуле изобретения направлениями намагниченности создавали с помощью локального диффузионного отжига в присутствии маски из восстанавливающего агента при температурах отжига 450-500оС (5). В результате этого происходит интенсивная межподрешеточная диффузия ионов железа и галлия и суммарный момент в обработанных областях переориентируется от направления спинов в тетраэдрической подрешетке и октаэдрической. В лютэций содержащих пленках скорость доменных стенок при коллапсе ЦМД внутри ячейки не превышала 5 м/с, а в туллийсодержащих пленках в точке компенсации момента импульса при действующем магнитном поле 45 Э достигала 500 м/с.The increase in reliability when switching the state of cells is associated with ensuring the identity of the domain structure in the vicinity of each cell and the same mechanism of switching the collapse of the CMD. The experimentally observed dispersion of the switching threshold turned out to be lower than the measurement error of 1%, while in the prototype the indicated spread was 10-15%
Single-crystal films of ferrite garnets of the compositions (Lu, Bi) 3 (Fe, Ga) 5 O 12 and (Tm, Bi) 3 (Fe, Ga) 5 O 12 were grown by liquid-phase epitaxy on gadolinium gallium garnet substrates with orientation (III) . Monodomain with said region in the claims directions of magnetization created through local diffusion annealing in the presence of a reducing agent mask at annealing temperatures of 450-500 ° C (5). As a result of this, intense interlattice diffusion of iron and gallium ions occurs and the total moment in the treated regions reorients from the direction of the spins in the tetrahedral sublattice and octahedral. In lutetium-containing films, the velocity of the domain walls during the collapse of the CMD inside the cell did not exceed 5 m / s, and in thulium-containing films at the point of compensation of the angular momentum under an acting magnetic field of 45 Oe it reached 500 m / s.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5004568 RU2038626C1 (en) | 1991-10-11 | 1991-10-11 | Cell structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5004568 RU2038626C1 (en) | 1991-10-11 | 1991-10-11 | Cell structure |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2038626C1 true RU2038626C1 (en) | 1995-06-27 |
Family
ID=21586427
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU5004568 RU2038626C1 (en) | 1991-10-11 | 1991-10-11 | Cell structure |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2038626C1 (en) |
-
1991
- 1991-10-11 RU SU5004568 patent/RU2038626C1/en active
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| 1. Рандошкин В.В., Червоненкис А.Я. Прикладная магнитооптика. М.: Энергоатомиздат, 1990, с.203. * |
| 2. Там же, с.206-209. * |
| 3. Там же, с.68-70, 137-139. * |
| 4. Там же с.92-105. * |
| 5. Там же, с.207-208. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Mimura et al. | Magnetic properties and Curie point writing in amorphous metallic films | |
| Koplak et al. | Exchange bias and spin-reorientation transition in α-Fe/PrDyCoFeB core/shell microwires | |
| US4563236A (en) | Method for making large area stable domains | |
| US5535046A (en) | Faraday rotator | |
| US4070658A (en) | Ion implanted bubble propagation structure | |
| US4165410A (en) | Magnetic bubble devices with controlled temperature characteristics | |
| RU2038626C1 (en) | Cell structure | |
| Blank et al. | Design and development of single‐layer, ion‐implantable small bubble materials for magnetic bubble devices | |
| JP3458865B2 (en) | Low saturation magnetic field bismuth-substituted rare earth iron garnet single crystal and its use | |
| US4435484A (en) | Device for propagating magnetic domains | |
| White | Research opportunities in magnetic materials | |
| Takayanagi et al. | Magnetic properties of antiferromagnetic GdCu6 | |
| US3836895A (en) | Opto-magnetic memory | |
| US4139905A (en) | Magnetic devices utilizing garnet epitaxial materials | |
| US4578321A (en) | Altering the switching threshold of a magnetic material | |
| Shimada et al. | Bubble lattice formation in a magnetic uniaxial single‐crystal thin plate | |
| Ramesh et al. | Domain mode ferromagnetic resonance studies in bismuth‐substituted magnetic garnet films | |
| GB1347902A (en) | Magnetic devices | |
| Uchishiba et al. | Internal bias effect of double layer epitaxial garnet films | |
| Enz et al. | Photomagnetic effects | |
| Genkin et al. | Photomagnetization of the Landau-Lifshitz domain structure by circularly polarized light, and the velocity of domain-wall motion under the influence of light | |
| Park et al. | Magnetic softening of switching field of magnetic garnet films by controlling groove depth | |
| Honda et al. | Wall propagation by thermomagnetic writing in MnBi single crystal films | |
| JPH039079B2 (en) | ||
| RU2038625C1 (en) | Magnetooptical spatial light modulator and method of control over it |