"Dynamik am Phasenübergang der Bloch-Domänenwand im uniaxialen Strontiumhexaferrit"

Mit Hilfe von Messungen der dynamischen Suszeptibilität wird die Domänenwandrelaxation an Einkristallen des uniaxialen Ferrimagneten SrFe₁₂O₁₉ unterhalb der Curie-Temperatur (T_c=740.5 K) untersucht. Dabei wurde erstmals ein tiefes Minimum des kinetischen Koeffizienten der Wandrelaxation L_w bei der Temperatur T*\approx 0.99 Tc beobachtet, das mit der Existenz von Domänenwänden mit einem elliptischen Wandprofil in Verbindung gebracht wird. Durch direkte Beobachtung konnte eine derartige Wandstruktur bisher nicht nachgewiesen werden.

Der steile Anstieg des kinetischen Koeffizienten zu tiefen Temperaturen hin kann durch das Verschwinden des Ordnungsparameters für Blochwände m_B nach einem Potenzgesetz mit der Temperaturvariablen τ=4\chi_z(T)/\chi_\perp -- die dem Verhältnis der longitudinalen zur transversalen Suszeptibilität entspricht -- beschrieben werden: m_B \sim (τ*-τ)^β . Die Abweichungen des Exponenten β \approx 0.11 gegenüber dem der Molekularfeldnäherung β_MF=0.5 und die Reduktion von τ*=0.27 gegenüber τ*_MF=1 deuten auf Einflüsse zweidimensionaler Ising-artiger Fluktuationen hin.

Oberhalb von T* zeigt sich bei Annäherung an T_c eine Beschleunigung der Relaxation nach einem Potenzgesetz L_w \sim (T_c-T)^-0.8, welches zuvor schon bei Tieftemperatur-Ferromagneten durch den Einfluß kritischer Fluktuationen des ferromagnetischen Ordnungsparameters auf die Breite von linearen Domänenwänden interpretiert wurde. Die Verlangsamung der Relaxation mit zunehmender Dicke der Kristalle und zunehmenden longitudinalen Magnetfeldern stützt das der Analyse zugrundeliegende mikromagnetische Modell. Die absolute Größe von L_w kann erklärt werden durch intrinsische Spin-Gitter und Spin-Spin Relaxationskonstanten.

Die Erhöhung des kinetischen Koeffizienten L_w durch senkrecht zur leichten Achse angelegte Magnetfelder steht über einen weiten Temperaturbereich in gutem Einklang mit Vorhersagen der Molekularfeldnäherung. Im Bereich um T* treten jedoch durch Fluktuationen verursachte Abweichungen auf, die weiterer experimenteller und theoretischer Untersuchungen bedürfen.

Summary

Kurzfassung

By measering the dynamic susceptibility of single crystals of the uniaxial ferrimagnet SrFe₁₂O₁₉ below the Curie-temperature (T_c=740.5 K) the domain wall relaxation is investigated. For the first time a deep minimum of the wall kinetic coefficient L_w was detected at the temperature T*\approx 0.99 T_c, which is related to the existence of ellipitic domain walls. Such a wall structure has not yet been directly observed.

The steep increase of the wall kinetic coefficient when lowering temperature can be described by the order-parameter of the Bloch walls~m_B vanishing like m_B \sim (τ*-τ)^β, with the temperature variable τ=4\chi_z(T)/\chi_\perp representing the ratio between the longitudinal and transverse susceptibilities. The deviation of the exponent β \approx 0.11 from the result of molecular field approximations β_MF=0.5 and the reduction of τ*=0.27 in comparision with τ*_MF=1 indicate the presence of two-dimensional Ising-like fluctuations.

Above T* rising the temperature towards T_c an acceleration of the relaxation with a power law L_w \sim (T_c-T)^-0.8 is realized, which has before been attributed to the influence of critical fluctuations of the ferromagnetic order-parameter on the width of linear domain walls on low-temperature ferromagnets. The decrease of the relaxation with increasing thickness of the crystals and increasing longitudinal fields supports the underlying micromagnetic model. The absolute value of L_w could be explained using intrinsic spin-lattice and spin-spin relaxation constants.

The increase of the kinetic coefficient in magnetic fields applied perpendicular to the easy axis is in good accordance with predictions of the molecular field approximation in a wide range of temperatures. However, near T* deviations appear due to fluctuations, which have to be investigated further experimentally as well as theoretically.