Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
I °-2 I 0,1
EuO
Tc
-dL
8 10 20 30 40 50 68 70 60 Г.К
Рис. 3. Температурная зависимость магнитной части теплоёмкости Cm легкоплоскостного антиферромагнетика MnCO*. При низких температурах Cm = = аТх, резкое отклонение от этого закона происходит при T > в К, соответствующей «включению» второй ветви спектра.
Неупругое рассеяние нейтронов является нанб. информативным методом, позволяющим определить закон дксперсии С. в. и оценить время жнзни всех типов магиоиов. Использование поляризованных нейтронов, кроме того, даёт возможность получить сведения о поляризации С. в. Исследованы спектры сотеи магнетиков, в т. ч. сложных (рис. 4, 5).
Рис. 4. Спектр спиновых волн ферромагнитного кобальтового сплава (92% Co, 8% Fe), полученных с помощью неупругого рассеяния нейтронов.
Неупругое рассеяние иейтроиов ие позволяет исследовать спектр С. в. при предельно малых квазиво л новых векторах к, т. к. в этом случае пик иеупругого рассеяния накладывается на пкк упругого рассеяния (см. Магнитная нейтронография). Ферро- и антиферро-магн. резонансы дают возможность измерить значение частот однородной прецессии (O0, т. е. щелей А/(о,'о в спектре магиоиов. Для исследования нач. участна спектра (к ^ 10е см-1) используют резоиаис иа стоячих
СПЙНОЙвЙЕ
®“(*) = [«o-f Wo6m(®*)2 +4-0)m sin2 0A:] X
Х[а>0+е>оби(в*)г];
CO0=Y^f- Wm AV,ft>K =4яу AfJCd0OM С/Э(//Й)>0.
(12)
Здесь M — намагниченность насыщения, — размагничивающий фактор, 0, — угол между намагниченностью M и волновым вектором к С. в. Коэф. wOOm характеризует 1880 роль обменного взаимодействия магн. атомов, коэф. а>м — маг- E иитодипольиого взаимодействия. Ф-ла (12) .
описывает также акустич. ветвь С. в. ферромагнетиков, в частно- 4 сти железоиттриевого граната (ЖИГ), у к-рого 20 подрешёток н со- ї
Рис. 6. Теоретический спектр спиновых волн в железоиттриевом гранате.
8,6 0,4 0,2
0,2 0,4 0,6 at</$
ответственно 20 ветвей С. в. (рис. 6). В табл. 1 приведены константы акустич. ветви С. в. ЖИГ:
Табл. 1.
V, ГГц/кЭ м, Э а, А Л^ОбМі H Tc і К
2,8 1730 12,5 41 560
В ЖИГ иаиб. исследованы процессы релаксации С. в. В чистых монокристаллах теоретич. значения времён жнзвн релятивистских магноиов согласуются с экспериментом. При комнатной темп-ре (300 К) т-1 « »2,6-10® с-1 при к 0.
2) Двухподрешёточиые одноосные антиферромагне-тики с магнитной анизотропией типа «лёгкая плоскость» имеют 2 акустич. ветви С. в. (Н параллельно лёгкой плоскости):
Рис. 5. Спектр спиновых волн в кубическом актиферромагнетике BbMnFll установленный методом неупругого рассеяния нейтронов; кривые — расчёты спектров в предположении, что \j\fh — =3,4 К.
С. в. в йластинах, параметрич. возбуждение С. в. эл.-маги. полем, а также иеупругое рассеяние света (Мандельштама — Бриллюэна рассеяние). Каждый из методов ие универсален, ио в совокупности они позволили с большой полнотой определить спектр С. в. многих магнито упорядоченных кристаллов.
Длинноволновые участки спектра спиновых волн нек-рых веществ: 1) одиоподрешёточный кубкч. ферромагнетик (N = 1)
а>*=у*[я(Я + Яд) + +«Ї *1].
ю^ї^Я* ЯЕ-}-Яд(Я4-Яд)-|-о^
(13)
Здесь Яд, Нг — поля анизотропии и обмена, Ha — т. и. поле Дзялошинского, описывающее силу, приводящую
2
к слабому ферромагнетизму, Яд — слагаемое, определяемое слабыми взаимодействиями (сверхтонким, магнитоупругим), а)(, ах — константы неоднородного обмена (а(| — вдоль оси симметрии кристалла, а± — перпендикулярно к оси; табл. 2).
3) Двухподрешёточиые аитнферромагиетики с маги, анизотропией типа «лёгкая ось» имеют 2 акустич. ветвн С. в., вырожденных при Н = 0:
о,м=у[(2Яч Hb +a ft* 4-а' ft* )1/з±Я ) Н^УШТН^
(Н параллельно «лёгкой оси»). Величина щели прн Н — 0 щ0 = (O80 *уУ 2ЯА He для большинства исследованных легкоосных аитиферромагнетиков лежит в диапазоне 100 — 1000 ГГц.
С. а. в ннзкоразмериых системах, в кристаллах с большой энергией магнитной анизотропии, в поликристаллах. В двумерных и одномерных системах, описываемых моделью Гейзенберга, С. в. нельзя трактовать как малое колебание, т. к. даже прн T-Tc магн. упорядочение ие наступает (в согласии с Мёрмина — Вагнера теоремой). В подобных магнетиках при T = Tc возникают бесщелевые возбуждения — С. в., у к-рых скорость (если ю с/5 к) или эфф. масса (если а> со к?) сіїужнт осн. характеристикой, отличающей низкотемпературную фазу (Т < Tc) от высокотемпературной
(T > Te).
В нек-рых кристаллах (напр., CsCoGl3, FeF2) энергия магн. анизотропии ие мала по сравнению с обменной энергией. При этом структура оси. состояния и спектр С. в. зависят от конкретного соотношения между обменной энергией и энергией анизотропии. Характерная особеняость — сложная зависимость маги, характеристик от магн. поля, перестройка осн. состояния под действием маги. поля.
Длиииоволиовые С. в. (ак <? 1) сохраняют смысл в поликристаллах. Дополнительное (по сравнению с монокристаллами) затухание С. в. связано с рассеянием иа границах кристаллитов.
Спиновые волны в парамагнитных металлах и газах. В парамагнитных металлах С. в. предсказаны В. П. Силиным в 1960, обнаружены экспериментально в 1967. В иемагн. металлах С. в.—колебания спиновой плотности электронов проводимости, обусловленные обменным
