Магнитные, резонансные и транспортные свойства примесных и слоистых систем

• Автор: Волков, Никита Валентинович
• Шифр специальности: 01.04.11
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 286 с. : ил.

Глава 1. Особенности магнитных, резонансных и транспортных свойств

примесных и слоистых систем, методы их описания

1.1. Примесные системы (I). Слаболегированные магнитоупорядоченные кристаллы

1.1.1. Локальные примесные состояния

1.1.2. Кристаллы магнитодиэлектриков, легированные 3с1 и 41'ионами

1.2. Примесные системы (И). Магнитоупорядоченные кристаллы с высоким уровнем допирования примесями

1.2.1. Образование примесных фаз

1.2.2. Явление электронного фазового расслоения

1.2.2.1. Экспериментальные доказательства фазового расслоения в манганитах

1.2.2.2. Теоретические модели фазового расслоения

1.3. Слоистые системы (I). Магнитные пленочные структуры

1.3.1. Особенности межслойной обменной связи в магнитных структурах
1.3.2. Эффект гигантского магнитосопротивления
1.3.3. Туннельное магнитосопротивление
1.4. Слоистые системы (II). Квазидвумерные магнитоупорядоченные кристаллы
Выводы и постановка задачи
Глава 2. Экспериментальные методы. Техника эксперимента. Приготовление образцов
2.1. Традиционные методы исследования - экспериментальные установки, некоторые новые технические решения
2.1.1. Установка для исследования магнитного резонанса
2.1.2. СВЧ генератор для спектрометра магнитного резонанса
2.1.3. Установка для исследования проводимости на постоянном токе
2.1.4. Универсальная схема для измерения электрических характеристик твердых тел
2.2. Методы, основанные на исследовании отклика системы при комбинированном воздействии
2.2.1. Метод двойного радио-оптического резонанса, экспериментальная установка
2.2.2. Метод детектирования магнитного резонанса по изменению проводимости образца

2.2.3. Метод исследования СВЧ проводимости образцов при воздействии транспортного тока
2.3. Синтез кристаллов, приготовление образцов
2.3.1. Монокристаллы гематита, легированные редкоземельными ионами
2.3.2. Примесные монокристаллы манганитов
2.3.3. Пленочные структуры
Основные результаты
Глава 3. Локальные магнитные анизотропные примесные состояния в монокристаллах гематита (особенности магнитных свойств монокристаллов гематита, легированных диамагнитными 3d и 4f ионами)
3.1. Кристаллы гематита: магнитные, резонансные и оптические свойства
3.2. Магнитные и фотомагнитные свойства кристаллов гематита, легированных диамагнитными и 3d ионами
3.2.1. Магнитные анизотропные свойства
3.2.2. Фотоиндуцированные изменения магнитных анизотропных свойств
3.3. Примеси 4f ионов
3.3.1. Магнитная кристаллографическая анизотропия монокристаллов гематита, легированных ионами Но3+
3.3.1.1. Эксперимент
3.3.1.2. Модельные представления
3.3.1.3. Расчет магнитного резонанса в монокристалле гематита, легированном ионами Но3+
3.3.2. Спин-переориентационные фазовые переходы, индуцированные
примесями редкоземельных ионов
3.3.2.1. Ионы Dy3+
3.3.2.2. Ионы Tb3+
3.3.3. Поляризационно-зависимые фотоиндуцированные изменения
магнитной анизотропии, в кристаллах легированных редкоземельными ионами
3.3.3.1. Ионы Eu
3.3.3.2. Ионы Yb
Основные результаты
Глава 4. Магнитные и транспортные свойства примесных кристаллов мар
ганцевых оксидов со структурой перовскита
4.1. Статические магнитные и транспортные свойства монокристаллов манганитов ЕиотРЬо.зМпОз и ЕаолРЬо.зМпОз
4.2. Особенности спектров магнитного резонанса монокристаллов манга-

нитов при электронном фазовом расслоении
4.2.1. Монокристалл ЕиотРЬо.зМпОз
4.2.2. Монокристалл Ьп0.7РЬ0.зМпО3
4.3. Изменение проводимости монокристалла Eu0.7Pbo.3Mn03, индуцированное магнитным резонансным СВЧ поглощением
4.4. Приближение эффективной среды для описания свойств манганитов с фазовым расслоением
4.5. Описание фазового расслоения в рамках феноменологических моделей
4.5.1. Простая феноменологическая модель в приближении молекулярного поля
4.5.2. Картина фазового расслоения в модели двухминимумного потенциала
4.6. Вариационный принцип для расчета смешанного двухфазного состояния
4.6.1. Обоснование модели
4.6.2. Методика расчета двухфазного парамагнитного-ферромагнитного состояния
4.6.3. Свободная энергия двухфазной системы
4.6.4. Сравнение с результатами исследований спектров магнитного резонанса
4.7. Отклик СВЧ проводимости на воздействие транспортного тока в монокристалле манганита Lao.7Pbo.3Mn03
4.7.1. Постоянный ток
4.7.2. Переменный ток. Релаксационное поведение
4.7.3. Переменный ток. Резонансный отклик
4.7.4. Механизмы изменений проводимости примесных манганитов, индуцированных электрическим полем. Роль фазового расслоения
4.7.5. Релаксационный отклик СВЧ проводимости на воздействие переменного тока в рамках модели двухминимумного потенциала
Основные результаты
Глава 5. Магнитные статические свойства и спиновая динамика квазидвумерных кристаллов семейства (СН31ЧНз)2Си(С1, Вг)*
5.1. Кристалл (CH3NH3)2CuC14
5.1.1. Магнитные свойства
5.1.2. Нелинейный магнитный резонанс
5.1.2.1. Экспериментальные результаты
5.1.2.2. Приближение нелинейного осциллятора
5.1.3. Светоиндуцированный переход между состояниями в бистабильном режиме при нелинейном магнитном резонансе
5.2. Кристалл (СН3ЫНз)2СиВг4
Теперь перейдем непосредственно к описанию конкретных установок и некоторых оригинальных технических разработок, которые были использованы при их создании.
2.1.1. Установка для исследования магнитного резонанса
Принципиальная блок-схема экспериментальной установки для исследований спектров магнитного резонанса приведена на рис. 2.1. СВЧ часть спектрометра обеспечивает радиочастотную накачку исследуемой системы и содержит такие необходимые элементы, как СВЧ генератор (1), вентиль (2,5), аттенюатор (3), циркулятор (4), резонатор (7), детектор (6). Спектрометр имеет три сменных радиочастотных тракта, позволяющих работать в диапазонах 10, 24 и 35 ГГц. Для частот 10 и 24 ГГц используются прямоугольные резонаторы, работающие на типе волны Ню2> для работы в диапазоне 35 ГГц сконструирован оригинальный бесстеночный резонатор [65]. Вместо боковых стенок в резонаторе используются несколько плоских соосных колец, СВЧ поле ограничивается внутренним пространством резонатора и в достаточной мере ослабляется у внешних краев колец. Кроме того, такая конструкция приводит к подавлению всех резонансных мод кроме Н0ц. Резонатор обладает высокой добротностью (достигает 3000 при температуре жидкого гелия) и, в тоже время, обеспечивает свободный оптический доступ к образцу, что позволяет проводить изучение фотомагнитных эффектов.
Каждый резонатор снабжён устройством вращения образца, что позволяет получать ориентационные зависимости спектров магнитного резонанса исследуемых материалов. Резонаторы крепятся на конце специально сконструированных криогенных вставок, которые помещаются внутрь гелиевого криостата, снабженного оптическими окнами. Возможный температурный диапазон при исследованиях Т = 4.2 ч-400 К. Регулировка температуры в процессе измерений осуществляется изменением температуры потока хладагента (азот или гелий) из транспортного дьюара. Для этого газ пропускают через теплооб-