Влияние ядерной, упругой и примесной подсистем на релаксацию магнонов в антиферромагнетиках

• Автор: Свистов, Леонид Евгеньевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1985
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 131 c. : ил

ГЛАВА I. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ДИНАМИКЕ СПИНОВОЙ СИСТЕМЫ

ЛЕГКОПЛОСКОСТНЫХ АНТИФЕРРОМАГНЕТИКОВ

1.1. Спектр магнонов

1.2. Взаимодействие электронной спиновой подсистемы

с другими подсистемами магнетика

1.3. Параметрическое возбуждение магнонов

1.4. Стационарное состояние спиновой системы за порогом параметрического возбуждения магнонов 1?
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СПИНОВЫХ ВОЛН С В03-ЕУВДЕНИЯМИ ЯДЕРНОЙ СПИНОВОЙ ПОДСИСТЕМЫ В АНТИ-ФЕРРОМАГНИТНОМ С3МП[*

2.1. Спектр магнонов вС^Мп

2.2. Свойства ядерной спиновой подсистемы. Ядерные спиновые волны

2.3. Методика эксперимента

2.3.1. Описание установки
2.3.2. Измерение частоты релаксации магнонов по порогу их параметрического возбуждения
2.3.3. Разогрев ядерной спиновой подсистемы
2.3.4. Определение температуры ядерной подси -стемы
2.4. Результаты эксперимента и их обсуждение
2.5. Определение времени спин-решеточной релаксации ядерной спиновой подсистемы
2.6. Изучение процессов разогрева и остывания
ядерной подсистемы

ГЛАВА 3. ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССОВ РЕЛАКСАЦИИ МАГНОНОВ НА ПРИМЕСЯХ В ЛЕШОПЛОСКОСТНЫХ АНТИФЕРРОМАГНЕТИКАХ
3.1. Исследование параметрического возбуждения магнонов
в антиферромагнитном СоСО, с примесью Ре
3.1.1. Спектр магнонов в СоС03
3.1.2. Методика и образцы
3.1.3. Результаты эксперимента и их обсуждение
3.2. Релаксация магнитоупругих волн в антиферромагнитном Ре В03 %
3.2.1. Краткий обзор литературы
3.2.2. Методика и образцы
3.2.3. Результаты эксперимента
3.2.4. Обсуждение результатов
ГЛАВА 4. ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, ВЫЗВАННОГО ПАРАМЕТРИЧЕСКИ ВОЗБУЖДЕННЫМИ В АНТИФЕРРОМАГНЕТИКЕ МАГНОНАМИ
4.1. Постановка задачи
4.2. Вычисление интенсивности излучения
4.3. Методика и образцы
4.4. Результаты эксперимента
4.4.1. РеВОз
4.4.2. МпСОз
4.5. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
4.5.1. ГёВОз
4.5.2. МпС05
рисунки
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Состояние магнитной подсистемы магнитоупорядоченного вещества определяется распределением намагниченности в пространстве и изменением этого распределения во времени.В случае, когда отклонение макроскопической намагниченности ^ (Г,4:) от равновесного распределения мало, возбуждение магнитной подсистемы удобно описывать в виде суперпозиции плоских спиновых волн или с помощью формализма квазичастиц.
Каждому кванту спиновой волны с частотой (^< и волновым вектором К - магнону соответствует энергия = и квазиимпульс р = 11 К. Для описания возбужденной магнитной подсистемы необходимо знать спектр магнонов СЭ (к) и время жизни сС(^<) магнона с волновым вектором К (или величину АСО(к) = =2ЛГ/‘Г(К) - параметр (частоту) релаксации магнона).Представление о спиновых волнах (магнонах) является одним из центральных положений современного магнетизма.Теория спиновых волн разработана достаточно полно - теоретически установлены виды спектров спиновых волн, вероятности основных видов взаимодействий между ними, влияние спиновых волн на магнитный порядок и термодинамические свойства кристаллов.
Наличие в кристаллах других колебательных подсистем (упругой, магнитной примесной, ядерной спиновой) приводит, во-первых, к перестройке спектра магнонов и, во-вторых, к дополнительному каналу рассеяния магнонов.Перестройка спектра магнонов, обусловленная этими взаимодействиями, в настоящее время изучена достаточно полно и теоретически и экспериментально.
Задача диссертационной работы заключалась в экспериментальном исследовании вклада в релаксацию магнонов, обусловленного их взаимодействием с упругой, магнитной примесной и ядерной спиновой подсистемами в антиферромагнетиках с магнитной анизотропией типа

накачки СОр много меньше частоты однородной прецессии квазиан-тиферромагнитной ветви <а20. Н«Нда, НIIИ і С3) коэффициент связи V с точностью не зависит от направления волнового вектора возбуждающихся магнонов и имеет в соответствии с (I.19) следующий вид
иГН»
(3-2)
При теглпературе 1,2 К и в поле Н = 200 Э в образце I, вырезанном первым способом, пороговое поле ЬС4 равнялось 0,2 Э. Вычислив коэффициент V , можно оценить частоту релаксации А (дГ. Она оказалась равной 5 Г/ІГц. В малых полях ( Н ^ 40 э) на зависимости ЬС1 (Ю наблюдается пик. Такой пик порогового СВЧ поля наблюдался на всех исследованных образцах и при всех частотах накачки в интервале 2<тг (33 - 40) ГГц. По-видимому, наблюдаемый пик связан с переориентацией доменов в кристалле.

В поле Н на всех исследованных образцах наблюдается резонансное уменьшение порогового СВЧ поля. В работах [58,1(5] , в которых изучалось параметрическое возбуждение магнонов в кристаллах Мп С05и СвМп!^ также наблюдались аномалии порогового поля. Эти аномалии объяснялись пересечением магнонного и фононного
■И1
спектра. На рис.20 приведена зависимость поля Н в СоСОз от квадрата частоты магнонов (Лр/2 . С точностью эксперимента зависимость имеет линейный характер. Исходя из такого вида зависи-К’ 2.
мости Н ‘ С ) можно сделать предположение, что наблюдаемая
аномалия в СоСОз тлеет ту же природу, что и аномалии в МгССи
С5МпР5
Условия пересечения магнонного и фононного спектров на ча-стоте (л/р/2. в поле Н записываются следующим образом
(•^Е)=Н*(Н + Нс,)+Хгк2'+Ндг, (з.з)
^ ^/к = С к К