Физические величины - Бабичев А.Н.
ISBN 5-283-04013-5
Скачать (прямая ссылка):
300 Т, К
Рис. 28.2. Зависимость восприимчивостей % ^ и % j_ монокристалла MnF2 от температуры [19]
Рис. 28.3. Зависимость удельной теплоемкости MnF2 от температуры [20]
_ О-в =Z,5° /а
о-в=7г5"
0 -Для порошка
/ / I
/?s ' J
fai+Zxj)w=0
- /s і J
Ж' // -0=0
е 8 10 IZfA0HjJn
Рис. 28.4. Зависимость намагниченности M монокристалла MnF2 при T=4,2 К от напряженности магнитного поля, ориеитироваиного вдоль легкой оси (6=0) и отклоненного от нее на небольшие углы:
648таточно большой вероятностью) существование в кристалле антиферромагнигиого упорядочения
На кривой намагничивания в поле, параллельном легкой оси (рис. 28.4), при |io//c=9,3 Тл наблюдается резкий скачок, соответствующий фазовому переходу
[Легкая ось
Легкая ось
нЛ
H2 Ц
Рис. 28.5. Опрокидывание подрешеток в одноосном антиферромагнетике в магнитном поле, параллельном легкой
W IZqmtut
Рис. 28.7. Спектр магионов в MnF2 при 7=4,2 К [23]: дисперсионные кривые определены из неупругого рассеяния нейтронов для двух направлений волнового вектора q
первого рода между двумя состояниями магнитной структуры. В этом поле происходит опрокидывание магнитных подрешеток — спии-флоп (spin-flop) (рис. 28.5). Фазовая диаграмма простого легкоосного антиферромагнетика в 7"//-плоскости (рис. 28.6) состоит из трех фаз: парамагнитной, аитиферромагиитиой и фазы с опрокинутыми подрешетками (спии-флоп-фазы).
Спектр магнонов (спиновых волн) имеет щель (рис. 28.7), которая определяет частоту <о0 антиферромагнитного резонанса (АФМР). В приближении теории молекулярного поля (O0 = Y I На2Иe — • где Не и Ha — эффективные поля обмена и анизотропии, H — напряженность внешнего магнитного поля, параллельного легкой оси. Температурная зависимость частоты АФМР обусловлена температурной зависимостью полей HА и Не (рис. 28.8).
В оптических и инфракрасных спектрах антиферро-магиетиков имеются особенности, обусловленные магнитным упорядочением и участием магноиов в поглощении (или рассеянии) электромагнитных волн. (Вопросы спектроскопии аитиферромагнетиков освещены в [4, 7, 25].) Электродипольиое поглощение в длинноволновой инфракрасной области, связанное с одновременным рождением двух магноиов (двухмагнонное поглощение), иллюстрирует рис. 28.9. Особенностью оптических спектров поглощения антиферромагиитных диэлектриков является наличие дополнительных полос поглощения,
63 6? 65 66 Б1 Т, К
!.6. Магнитная фазовая диаграмма MnF2 в магнит-ле, параллельном легкой оси [001] [22]:
?0 50 ВО TjK
Рис. 28.8. Зависимость частоты АМФР в MnF2 от температуры [24]:
результаты получены иа высоких частотах в малых ных полях. Горизонтальные черточки указывают погрешность при H=O. Слошная кривая — нормированная функция Брюллюэна для S-5/2
105 T10 V1CM
Рис. 28.9. Зависимость коэффициента поглощения а от частоты, характеризующая форму двухмагнониого поглощения, в MnF2 при T=4,2 К [26]:
649Рис. 28.10. Частотная зависимость коэффициента поглощения света в MnF2 в области экситои-магнонной полосы поглощения при T=2,2 К [27]:
vo=18419,6 см—1 — частота магнитоднпольной линии, соответствующей экситонному возбуждению; максимум спин-волно-вого спутника электродипольного происхождения приходится на v-18477 см-1. Сплошная кривая — расчет, пунктирная — эксперимент
обусловленных экситон-магнонным переходом (рис. 28.10). Такие полосы в оптических спектрах аитиферро-магиетиков называют магнонными спутниками; оии отделены от чисто электронных переходов интервалом Доз ?ukTN. Результаты изучения эффекта Фарадея в красной и фиолетовой областях спектра приведены в обзоре [28], посвященном оптическим и магнитооптическим исследованиям магиитоупорядоченных диэлектриков. Спектры люминесценции аитиферромагнитных кристаллов, в том числе MnF2, обладают рядом низкотемпературных особенностей, происхождение которых не имеет одиозиачиого толкования [7].
28.3. ОСНОВНЫЕ МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ЛЕГКОПЛОСКОСТНЫХ АНТИФЕРРОМАГНЕТИКОВ (НА ПРИМЕРЕ MnCO3, CoCO1)
Большой интерес с точки зрения как физических свойств, так и возможного технического применения представляют одноосные антиферромагнетики с анизотропией типа «легкая плоскость» (АФЛП). Выделенное направление в этих кристаллах является «трудной» осью для магнитных моментов подрешеток. Магнитная анизотропия в перпендикулярной этому направлению плоскости (ее называют базисной) обычно много меньше осевой анизотропии, и ею часто пренебрегают. Кривые намагничивания и спектр АФМР в кристаллах, обладающих анизотропией такого типа, существенно отличаются от соответствующих характеристик легкоосиых аитиферромагнетиков (рис. 28.11 и 28.12).
Ветви АФМР в АФЛП различаются симметрией участвующих в колебаниях компонент намагниченностей подрешеток [30]. Так называемая квазиферромагнитная ветвь (рис. 28.12) имеет щель оздфмр (H=0), определяемую средним геометрическим большого обменного поля и малого поля эффективной анизотропии в базисной плоскости, В эту щель могут давать заметный вклад магнитоупругое [32] и (при низких температурах) сверхтонкое [33] взаимодействия. Обменное поле усиливает влияние и магнитоупругого взаимодействия на спектр фоионов, приводя к сильной зависимости скорости звука в АФЛП от магнитного поля (точнее, от его компоненты, параллельной легкой плоскости) [34].