Спектральные и термодинамические свойства магнетиков со сложными обменными взаимодействиями

• Автор: Федосеев, Борис Валерьевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 98 с. : ил.

Оглавление

Введение

Глава 1. Обзор литературы

Магнетики со сложными обменными взаимодействиями

1.1 Эффективный спиновый гамильтониан

1.2 Многоспиновое обменное взаимодействие

1.3 Биквадратное обменное взаимодействие

Глава 2. Термодинамические и спектральные свойства магнетиков с четырехспиновым обменным взаимодействием

2.1 Кристаллографическая структура и магнитные свойства ВгСиОл,

2.2 Модельный гамильтониан
2.3 Спектр спиновых волн легкоплоскостного антиферромагнетика с четырехспиновым обменным взаимодействием
2.4 Определение параметров гамильтониана
2.5 Уравнение самосогласования для намагниченности подрешетки
и температура Неля
2.6 Резюме
Глава 3. Антиферромагнитный резонанс в магнетиках с четырехспиновым обменным взаимодействием
3.1 Эффективный гамильтониан
3.2 Основное состояние и спектр возбуждений в магнитном поле

3.3 Резюме
Глава 4. Термодинамические свойства анизотропных магнетиков с биквадратным обменным взаимодействием
4.1 Постановка задачи
4.2 Одноосный магнетик (В% =0)
4.3 Двухосный магнетик (20)
4.4 Резюме
Заключение
Список литературы

Введение
Актуальность работы. Интерес к физическим свойствам магнетиков находится на высоком уровне в течении многих десятилетий, что обусловлено как широчайшими возможностями их применения в промышленности, так и все новыми открываемыми физическими эффектами, которые, в свою очередь, требуют и построения новых теоретических моделей, и более глубокого анализа уже существующих.
Вещества, обладающие магнитными свойствами, сегодня находят применение во всех областях производства. Бурное развитие микроэлектроники, особенно в области информационных технологий, требует постоянного поиска новых материалов с новыми, уникальными свойствами. Это приводит к синтезированию новых кристаллов и комплексному исследованию их физических свойств. При этом, описание магнитных свойств новых материалов требует выхода за рамки уже известных, хорошо изученных теоретических моделей.
Проблема построения эффективного спинового гамильтониана, описывающего основные характеристики магнетика (энергетический спектр, время жизни возбуждений, намагниченность, восприимчивость и другие) является одной из центральных задач магнетизма. В точном виде решение такой задачи невозможно, поэтому при интерпретации экспериментальных данных используются приближенные модельные гамильтонианы, которые отражают наиболее важные для данного исследования свойства реальных магнетиков.
В течении десятилетий гамильтониан Гейзенберга является основой построения квантовой теории магнетизма. Модель Гейзенберга описывает изотропные магнетики, в которых энергия взаимодействия двух атомов зависит от скалярного произведения спинов этих атомов. Для интерпретации экспериментальных данных такой модели, вообще говоря, недостаточно. Поэтому для развития магнитной теории осуществляется обобщение Гейзенберговской модели. Оно проходит в различных направлениях, в

«{{5;И/")) = -(++3)((5;|5;.))+стХ///1{{5;,|5-))

+2стЕ, ((Е И/'))-Е{{|5/-))-Е((|5;.)),
А в в
(2.7)
®((5;15;->>=(/о++3){(15;'))-2Е1((,|))
-°ЕХ, «Е, |Е» + 2({5; |5-)) ((Е Б})),
*{№ 1е»=-(#*++к°°г) ((ЕЫ)+2ЕЕ, ((е |Е»

-ЕЕ, {(5; |е)) - 2 ((Е|е)) ~ЕЕЕ «Е |Е»-
В этих выражениях <т = —-Е(Е) =—тЕ(Е)' есть значение равновесной
N / «
намагниченности в подрешетке, Е =—Е Ех г к' Используемый подход
4 Лж’
соответствует развитию теории в гармоническом приближении, когда пренебрегается взаимодействием квазичастиц. При низких температурах данная теория позволяет получить выражения, как для оператора возбуждений, так и для термодинамических характеристик (конечно, с точностью до малых в данной температурной области слагаемых, связанных с взаимодействием элементарных возбуждений). При больших температурах, как известно, получаемые ответы имеют интерполяционный характер. Для наших целей использование простейшего приближения оправдано тем, что эксперименты по неупругому рассеянию нейтронов осуществлялись на В12Си04 при температуре, много меньшей температуры магнитного упорядочения Тц. Именно эти данные использовались в дальнейшем при сравнении теории с экспериментом.
Проводя фурье-преобразование