The magnetization in a ferromagnetic system reverses with a sequence of discrete and jerky jumps, known as the Barkhausen avalanche. The recent study on the Barkhausen avalanche has focused on the critical scaling behavior revealing a power-law distribution of the Barkhausen jump size. The most interesting unsolved question in this field is whether the universality in the critical exponent holds regardless of various ferromagnetic systems.
In this work, we have investigated the power-law scaling behavior of the Barkhausen avalanches in Fe and Ni-Fe alloy films using the Kerr microscope, capable of time-resolved domain observation. The critical exponent in the Barkhausen avalanches of Fe systems has the value of 1.1, irrespective of the film thickness. Also, we found that the critical exponent in Barkhausen avalanches of Ni-Fe alloy systems has the value of 1.1, irrespective of the composition.
자성체에서 자화 역전 과정이 이루어질 때 불연속적이고, 급격한 점프를 통해 이루어진다. 이를 박하우젠 현상이라 한다. 이러한 현상은 스핀트로닉스 소자를 구현시킬 때 노이즈로 작용하기 때문에 자성체의 실용적인 응용을 위해서 반드시 극복해야 하는 현상이다. 또한 학문적으로는 박하우젠 현상에서 나타나는 거듭제곱분포함수가 무작위해 보이는 여러 현상들을 설명하는데 유용한 도구가 되기 때문에 많은 관심을 받아 왔다.
본 학위 논문에서는 Fe 및 Ni-Fe 합금 박막을 유리 기판 위에 스퍼터링 방법으로 증착시켜서 박하우젠 현상을 관측하였고, 박막의 두께 및 조성을 변화시켜가면서 실험을 하였다. 또한 실험실 자체 제작 장비인 광자기 현미경을 이용하여 실제로 자구 및 자구 벽이 어떠한 방식으로 변화하는가를 직접 관찰하였다. 그 결과 박막의 두께와 조성에 관계없이 자구 및 자구 벽의 구조가 큰 차이가 없음을 확인하였고, 1000번 이상의 자화 역전 과정 측정을 통해 거듭제곱분포함수의 임계지수가 1.1근처에서 보편성을 가짐을 실험적으로 확인하였다.
