Dynamic Responses in Ultra-Soft Magnetic Thin Films

초 연자성 박막에서의 동적 자화 거동

The magnetization dynamics was investigated by solving possible origins of overdamped susceptibility observed in ultra-soft magnetic amorphous thin films. The experimental high frequency spectrum and computational spectrum calculated from Gilbert's equation of motion were compared in order to find proper damping factor $\alpha{\approx}20$ and demagnetizing coefficients $D_{x}{\approx}D_{y}{\approx}D_{z}{\approx}0$ for ultra-soft magnetic films. A magnetization vortex mode was, then, proposed to explain the origin of the reversible susceptibility and other anomalies of the ultra-soft magnetic heterogeneous thin films. In this mode it is suggested that there occur, within the nanoscale structural features of the ultra-soft films, incoherent rotational spin motions that are highly damped by the energy transfer from short wavelength spin wave modes and local defect structure mode interactions.

본 연구에서는 초 연자성(ultra-soft magnetic) 비정질 박막에서 관찰되는 감쇄가 큰(overdamped) 고주파 자기특성의 원인을 이해함으로써 자기 스핀의 동적 자화거동을 확인하고자한다. 고주파에서의 자화율(susceptibility) 특성곡선에 대한 실험결과와 Gilbert의 운동방정식으로 부터의 계산 결과를 비교하여 초 연자성 박막의 겨우 $\alpha=20$ 정도의 큰 감쇄상수와 무시할 정도로 작은 $D_{x}{\approx}D_{y}{\approx}D_{z}{\approx}0$의 반자장 계수를 구하였다. 이 결과로 부터 불균일 박막의 자화율 특성곡선과 자기 스핀의 동적 자화거동을 설 명하기 위해 vortex 형상의 자화분포를 제안하였다. Vortex형 자화분포는 초 연자성 박막 내의 미세한 자성입자들에서의 안정된 스핀 분포로 형성되며, vortex의 불균일한 스핀운동은 스핀파로 부터의 에너지와 박막내 결함구조와의 상호작용에 의해 큰 감쇄를 갖는 것으로 설명되었다.