Акустические и спиновые волны в магнитных полупроводниках, сверхпроводниках и слоистых структурах

• Автор: Ползикова, Наталья Ивановна
• Шифр специальности: 01.04.11
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 448 с. : ил.

Список использованных в диссертации сокращений

МП - магнитный полупроводник

ФМП - ферромагниный полупроводник

АФМП - антиферромагнитный полупроводник ПП - полупроводник

СП - сверхпроводник

ВТСП - высокотемпературный сверхпроводник

ЖИГ — железо-иттриевый гранат

ГГГ- галлий-гадолиниевый гранат

АВ - акустические волны

ОАВ - объемные акустические волны

ПАВ - поверхностные акустические волны

СВ - спиновая волна
МСВ - магнитостатттческая волна
ПМСВ - поверхностная магнитостатическая волна
ОМСВ - объемная магнитостатическая волна
ПОМСВ - прямая объемная магнитостатическая волна
ООМСВ - обратная объемная магнитостатическая волна
СВР - спинволновой резонанс
ФМР - ферромагнитный резонанс
ВАХ - вольт-амперная характеристика
ОДП - отрицательная дифференциальная проводимость
АЧХ - амплитудно-частотная характеристика
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Часть1. Влияние в-сД!) обменного взаимодействия на распространение когерентных спиновых волн в магнитных полупроводниках
Глава 1. МАКРОСКОПИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯ КОГЕРЕНТНЫХ СПИНОВЫХ ВОЛН В МАГНИТНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКАХ
1.1. Постановка задачи
1.2. Гамильтониан я-с1 модели
1.3. Макроскопические уравнения движения намагниченности
1.4. Кинетическое уравнение для электронов
проводимости
1.5. Вывод дисперсионного уравнения для ферромагнитного полупроводника
1.6. Вывод дисперсионного уравнения для антиферромагнитного полупроводника
1.7. Выводы
Глава 2. ЭЛЕКТРОННОЕ ПОГЛОЩЕНИЕ СПИНОВЫХ ВОЛН В
ФЕРРОМАГНИТНЫХ И АНТИФЕРРОМАГНИТНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКАХ
2.1. Поглощение в ферромагнитных полупроводниках.
Постановка задачи
2.1.2.Допороговое сголкновительное поглощение в ферромагнетике
2.1.3.3апороговое поглощение в ферромагнетике
2.1.3.1 .Бесстолкновительное поглощение
2.1.3.2.Влияние столкновений
2.2. Поглощение в антиферромагнетике. Постановка задачи
2.2.1.Поглощение колебаний “ферромагнитного” типа
2.2.2.Поглощение колебаний “антиферромагнитного” типа
2.3. Распространение спиновых волн в ферромагнитных
полупроводниках, помещенных в переменное электрическое поле
2.3.1. Постановка задачи. Основные уравнения и приближения
2.3.2. Совместное влияние постоянного и переменного электрических
полей на распространение спиновых волн
2.3.3. Резонансная перестройка спектра спиновых волн в переменном электрическом поле
2.3.4. Нерезонансное усиление спиновых волн в переменном электрическом поле в резистивном режиме
2.4.Выводы
Глава 3.ОБМЕННЫЙ МЕХАНИЗМ НАВЕДЕНИЯ ЭДС СПИНОВЫМИ ВОЛНАМИ В МАГНИТНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКАХ
3.1. Постановка задачи
3.2. Основные уравнения и приближения
3.3. Вывод выражения для среднего тока
3.4. Обменная ЭДС в безграничном магнитном полупроводнике
3.5. Обменная ЭДС в слое магнитного полупроводника
3.5.1. ЭДС, генерируемая поверхностными магнитостатическими волнами (МСВ)
3.5.2. ЭДС, генерируемая обратными объемными МСВ
3.6. Выводы
Часть 2. Спиновые волны в слоистых структурах, содержащих
магнетик и сверхпроводник
Глава 4. ДИСПЕРСИЯ И ЗАТУХАНИЕ МАГНИТОСТАТИЧЕСКИХ СПИНОВЫХ ВОЛН В СТРУКТУРЕ ФЕРРИТ-ВТСП.
4.1. Статические свойства структур, содержащих сверхпроводящие и магнитные слои. Влияние сверхпроводника на доменную структуру ферромагнетика
4.2. Вывод дисперсионного уравнения для спиновых волн в структуре с

структуры под действием электромагнитных полей МСВ [65]. Рассматриваться механизм генерации поперечного (± ^ ) электрического поля ос [<5?,, ЗВХ ], где д\ и 6п ос <5В, - линейные по амплитуде волны вклады в скорость и концентрацию вихрей. В квазилинейном приближении по амплитуде волны, что физически означает малость амплитуды колебаний вихрей по сравнению с длиной волны, эта нелинейность оказывается квадратичной. Усреднение поля по периоду волны дает вклад в постоянную ЭДС в пленке СП. Показывается, что эффект может быть рассчитан и в духе методики Вайнрайха [42], что подтверждает связь рассматриваемого механизма с увлечением вихрей под действием ПОМСВ. Генерация постоянного напряжения в слое СП впоследствии была обнаружена экспериментально при возбуждении ПОМСВ в структуре ЖИГ-УВаСиО [75].
На основе эффекта увлечения теоретически рассмотрена возможность осуществления операции свертки двух ПОМСВ, распространяющихся навстречу друг другу. При этом электромагнитные поля первой волны взаимодействуют с колебаниями вихрей, созданными второй волной и наоборот. В отсутствие транспортного тока вклады двух волн взаимно компенсируются из-за симметрии задачи. Транспортный ток, создающий дрейф вихрей в направлении распространения одной из волн, нарушает эту симметрию. В результате возникает сигнал свертки в виде переменного напряжения удвоенной частоты. Показано, что разделение сверхпроводящей пленки на несколько частей, соединенных между собой так, что в соседних частях токи текут в противоположных направлениях, приводит к тому, что оба сигнала МСВ будут ослабляться (или усиливаться) в одинаковой степени. Таким образом, можно получить истинную свертку сигналов с одновременной компенсацией потерь.
В третьей части изучаются линейные и нелинейные взаимодействия СВ и АВ с электронами проводимости в цилиндрических слоистых структурах: