Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
Наиб, подходящей моделью для микроскопнч. описания фазового перехода в состояние с С. п. в. является модель экситонного диэлектрика. В системах с С. п. в. появляются щель Д в электронном эиергетич. спектре и особеииостк плотности состояний иа краях этой щели. С этим связаны особенности оптич., кииетнч., маги., упругих и др. свойств С. п. в. От краёв щели «отщепляются» спни-полярнзов. состояния, отсутствующие в па рама ги. фазе и приводящие к резонансным аномалиям кииетнч. свойств. Необычно и поведение дефектов: в окрестности дефекта происходит дополнит, перераспределение спиновой плотности, т. е. формируется ближний антиферромагн. порядок, сохраняющий-
ся иногда выше точкн Нееля Tn (локализованная С. п. в.). На фоне оси. состояния ниже точки Нееля T < Tn в электронном газе формируются своеобразные коллективные возбуждения спиновой плотности (амплитудоны, фазой ы, С. п. в. - маги о-и ы). Теория предсказывает также существование слабо затухающих коллективных возбуждений выше Tn.
С. п. в. образуется в результате фазового перехода (обычно 2-го рода, хотя возможны фазовые превращения 1-го рода) прк темп-ре ниже точки Нееля (рис.).
Фазовая диаграмма акситон-ного диэлектрика для фазового перехода в состояние ВОЛНЫ СПИНОВОЙ плотности {2-го рода): П — парамаг-
нитная фаза; С — антифер-
Їомагнитная соизмеримая
аза; H — антиферромагнит-ная несоизмеримая фаза;
He = (Jf1 — Де соот-
ветствует T = 0К, щ — 0,
Tn — темп-ра перехода в состояние волны спиновой
плотности при Il0 = 0.
Пространственный период волны может выражаться через целое число постоянных кристаллич. решётки (соизмеримая фаза), но возможно появление и несоиз-мертшх сверхструктур, т. е. С. п. в., период к-рых не кратен периоду кристаллич. решётки.
В переходных металлах и их сплавах реализуется ситуация, когда Q = Gj2, где G — вектор обратной решётки, что соответствует соизмеримой фазе. В более общем случае О = (<*/2)(1 б), где |б| « 1 н зависит
от Г, что соответствует несоизмеримой фазе.
Среди чистых металлов, в к-рых наблюдаются С. п. в., наиб, исследован Cr, поверхность Ферми к-рого обладает двумя конгруэнтными участками: дырочным октаэдром, центрированным в точке H Бриллюэна зоны, и электронным квазноктаэдром, центрированным в точке Г. Октаэдрич. грани перпендикулярны к направлению [111], и электронный октаэдр меньше дырочного. Значит, часть этих двух листов поверхности Ферми может быть совмещена трансляцией иа волновой вектор О = (G/2)(l -f б), где б я» 0,05 прн Г = 0 К. При этом суммарные объёмы электронного и дырочного октаэдров примерно равны, и в фазе С. п. в. эти октаэдры исчезают, перекрытые щелью.
Измерения нейтронной дифракции иа монокристаллах Cr показали, что магн. упорядочение в нём существенно отличается от обычного антиферромагнетизма (см. Магнитная нейтронография), причём б имеет слабую температурную зависимость (при T ~ Tn величина
б 0,04). Выше Tn ср. магн. момент на 1 атом Cr порядка 0,1 (в ферромаги. фазе он составляет 0,46 Темп-ра Нееля чистого Cr 312 К;, прн T1 < 120 К поперечная модуляция периодической маги, структуры сменяется иа продольную — происходит т. н. с п и и - ф л H п переход.
Теория зонного антиферромагнетизма н С. п. в. позволила интерпретировать маги, свойства сплавов Cr. Коицентрац. фазовые диаграммы этих сплавов, переход из несоизмеримой структуры в соизмеримую, изменение маги, структуры и свойств под давлением и др. особенности также хорошо описываются моделью экснтонного диэлектрика. При этом в сплавах Cr с немагнитными переходными металлами изменение состава сплава влияет на Tn н параметры структуры С. п. в. Напр., для сплавов с Mo н W влияние примесного рассеяния электронов — единств, причина нзмеиеиия Tn и параметров структуры. Для сплавов с металламн-доиорами (Mn, Re, Os, Rh и др.) с ростом их нонцеит-рацпн происходит выравнивание объёмов электронного и дырочного октаэдров, и прн иек-рой концентрации примеси происходит переход из модулированной в чисто удвоенную антиферромагн. структуру. Для металлов-акцепторов (V, Ni) с ростом их концентрации б
растёт. Зависимость Tn от концентрации примеси для доворов немонотонная, для акцепторов — падающая.
Выявлены н др. металлич. системы, в к-рых имеет место переход из парамагн. состояния в состояние с С. с. в. К иим относятся редкоземельные металлы и их сплавы с переходными металлами, обладающие геликоидальной антиферромагн. структурой. В этих веществах поверхность Ферми имеет конгруэнтные «ленточные» участки (S 5^ 0). Примерами таких систем служат Eu н сплавы Y и Se с тяжёлыми редноземельными ме-талламк (Tb, Gd, Dy, Ho). В сплавах Y и Sc с Er и Tm реализуется синусоидальная антиферромагн. структура, т. е. С. п. в., происхождение к-рой также связано с особенностью поверхности Ферми.
Сплавы и соединения переходных металлов также испытывают переход из парамагн. состояния в состояние С. п. в. К таким системам относятся упорядоченные сплавы FeRh, Pt3Fe, MnNi, геликоидальные магнетики FeGe2, MnS2, соединение CrB2, сложные халькогеии-ды ванадия (V3Si, V4S8), возможно, сульфид никеля NiS и интерметаллические соединения из группы фаз Лавеса TiBe2 и Ti1^xCuxBe8. В т. и. фазах Магнелли VriO2n+! при 2< в < 9 также имеет место переход в фазу С. п. в., причём иа фоне волны зарядовой плотности. В ряде актииидиых соединений с тяжёлыми фермионами (URuSi3, UCu5, UCd11, U3Zn7, U1-XThxPt3) C- п. в. формируется при иизкнх темп-рах в фазе тяжёлой ферми-жидкости. Конкретное применение модели С. п. в. к перечисленным объектам требует учёта дополнит, эффектов — магнитострикции, спиновой поляризации остальных участков поверхности Ферми, наличия вблизи неё т. и. резонанса Абрн-ио сова — Сула (см. Промежу точная валентность).
