On Calculation of the Stiffness Coefficients of Domain Boundaries in Magnetic and Electric Ordered Systems in Linear and Weakly Nonlinear Domains

УДК 537.621.2

  • L.P. Petrova Southwest State University (Kursk, Russia) Email: petrovalp@inbox.ru
  • N.M. Ignatenko Southwest State University (Kursk, Russia) Email: inmkstu@bk.ru
  • A.S. Gromkov Southwest State University (Kursk, Russia) Email: andrei_gromkov@mail.ru
Keywords: ferromagnets, ferroelectrics, ferroelectromag-nets, domain boundaries, spontaneous magnetization vector, stiffness coefficients

Abstract

This paper presents the study of the features of domain boundaries dynamics based on the macroscopic approach. In addition, a methodology for the calculation of domain boundary stiffness coefficient due to its importance among the relaxation parameters of magnetic and electric ordered systems is included in the study.

The proposed algorithm allows the calculation of stiffness coefficients of domain boundaries (DB) in ferromagnetic, ferroelectric, and ferroelectromagnetic materials in linear and weakly nonlinear DB displacement areas caused by an external force. The external force is identified as the difference in the densities of magnetoelastic (electroelastic) energies of crystals for domains separated by the DB. It is related to the difference of their energies because each domain has its own orientation of spontaneous magnetization IS and polarization PS vectors at the same equal values of external stress components σij. The desired stiffness coefficients of the DB are calculated as the second derivatives of magnetoelastic (electroelastic) subsystem energies with respect to DB displacements. The stiffness coefficients of the first k1 and the second k2 order of smallness are obtained in a similar way using cubic and biquadratic components of energies in terms of DB displacements, i.e. relative deformation of crystals.

Downloads

Download data is not yet available.

Metrics

Metrics Loading ...

Author Biographies

L.P. Petrova, Southwest State University (Kursk, Russia)

кандидат физико-математических наук, доцент кафедры нанотехнологий, микроэлектроники, общей и прикладной физики

N.M. Ignatenko, Southwest State University (Kursk, Russia)

доктор физико-математических наук, профессор кафедры нанотехнологий, микроэлектроники, общей и прикладной физики

A.S. Gromkov , Southwest State University (Kursk, Russia)

аспирант кафедры нанотехнологий, микроэлектроники, общей и прикладной физики

References

Williams H.J., Walker J.G. Domain Patterns on Nickel // Phys. Rev. Vol. 83. Iss. 3. 1951. DOI: 10.1103/PhysRev.83.634.

Gumerov A.M., Ekomasov E.G., Kudryavtsev R.V., Fakhretdinov M.I. The effect of dissipation and an external magnetic field on the resonance dynamics of a domain wall in a five-layer ferromagnetic structure // Letters on Materials. 10 (3). 2020. DOI: 10.22226/2410-3535-2020-3-260-265.

Hrabec A. Domain wall dynamics in magnetic nanostructures : Effect of magnetic field and electric current. Materials Science [cond-mat.mtrl-sci]. Université de Grenoble, 2011. English. NNT : 2011GRENY056.

Hrabec A. Domain wall dynamics in magnetic nanostructures : Effect of magnetic field and electric current. Materials Science [cond-mat.mtrl-sci]. Universite de Grenoble, 2011. English. NNT : 2011GRENY056.

Belashchenko K.D., Tchernyshyov O., Kovalev A.A., Tretiakov O.A. Magnetoelectric domain wall dynamics and its implications for magneto electric memory // Applied Physics Letters. 108, 132403 (2016). DOI: 10.1063/1.4944996.

Evans D.M., Garcia V., Meier D., Bibes M. Domains and domain walls in multiferroics // Physical Sciences Review. Vol. 5. № 9. 2020. DOI: 10.1515/psr-2019-0067.

Шамсутдинов М.А., Назаров В.Н., Харисов А.Т. Введение в теорию доменных стенок и солитонов в ферромагнетиках : учебное пособие. Уфа, 2010.

Родионов А.А., Игнатенко Н.М. Упругие и неупругие явления в сегнетоэлектриках в области линейного отклика : монография. Курск, 2006.

Гадалов В.Н., Родионов А.А., Самойлов В.В. О коэффициенте жесткости доменных границ в магнитоэлектро-упорядоченных системах, связанном с прогибом их сегментов во внешних полях // Фундаментальные исследования. 2012. № 6-3.

Мишин Д.Д. Магнитные материалы. М., 1981.

Родионов А.А. Релаксационные эффекты в ферромагнетиках в сложных полях : дисс. ... д-ра физ.-мат. наук. Курск, 1994.

Петрова Л.П. Диссипация волновых процессов, генерируемых в магнетиках переменным магнитным и упругим полем : дисс ... канд. физ.-мат. наук. Курск, 2004.

Кринчик Г. С. Физика магнитных явлений. М., 1976.

Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Т. VII. Теория упругости. М., 1965.

Постников В.С. Внутреннее трение в металлах. М., 1969.

Published
2022-03-18
How to Cite
Petrova L., Ignatenko N., Gromkov A. On Calculation of the Stiffness Coefficients of Domain Boundaries in Magnetic and Electric Ordered Systems in Linear and Weakly Nonlinear Domains // Izvestiya of Altai State University, 2022, № 1(123). P. 57-62 DOI: 10.14258/izvasu(2022)1-08. URL: http://izvestiya.asu.ru/article/view/%282022%291-08.