ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Спиновые волны в ферромагнетиках. Магноны из "Теория твёрдого тела " У некоторых атомов, ионов и молекул Ог, N0 уже в основном состоянии имеется отличный от нуля магнитный момент. В кристаллах, образованных из этих атомов, ионов, молекул, при определенных условиях (низкие температуры) эти магнитные моменты находятся в упорядоченном состоянии и образуют вещества, активно реагирующие на внешнее магнитное поле, и вещества делятся в основном на четыре группы. [c.102] Ан т ифе р р ом а г н ет и к и — твердые тела, образованные окислами и солями переходных металлов, например РеО, СоО, Сор2, N 504, RbMnFз и др. Кристаллы антиферромагнетиков можно представить как совокупность двух или нескольких ферромагнитных подрешеток, вставленных одна в другую так, что их результирующий магнитный момент равен нулю при температурах ниже температуры Нееля. В табл. 9 приведены значения температуры Нееля для некоторых антиферромагнетиков. [c.103] В отсутствие внешнего магнитного поля суммарный магнитный момент ферромагнитных подрешеток равен нулю. Однако, начиная с некоторого критического магнитного поля, появляется результирующая намагниченность, которая линейно возрастает с ростом поля вплоть до некоторого критического поля, при котором наступает насыщение намагниченности. Выше температуры Нееля антиферромагнетик ведет себя как парамагнетик. [c.103] Ферримагнетики (ферриты) — твердые тела, образованные комплексными солями переходных металлов, например, МпО РезОз РеО-РегОз СоО РваОз и др. При температуре ниже температуры Кюри, которая для указанных выше соединений, соответственно, равна 593, 863 и 793 К, ферриты состоят из нескольких магнитных подрешеток, магнитные моменты которых полностью не компенсируются. При возрастании внешнего поля от некоторого критического, магнитный момент возрастает линейно с ростом поля до другого критического значения, при котором наступает насыщение. [c.103] Магнитоупорядоченные кристаллы со спиральными структурами. У ряда кристаллов (редкоземельные элементы, МпОз, МпАпг и др.) расположение спинов в решетке характеризуется винтовой симметрией. Большое разнообразие в расположении СПИНОВ в таких структурах затрудняет их единое описание. [c.103] От ориентации спинов зависит также непосредственное взаимодействие магнитных моментов электронов. Взаимодействие спиновых магнитных моментов электронов называется спин-спиновым взаимодействием, а взаимодействие спинового магнитного момента с магнитным моментом орбитального движения электрона называется спин-орбитальньш. Оба эти взаимодействия пропорциональны произведению магнитных моментов и обратно пропорциональны куб Грасстояния между ними. В кристалле это взаимодействие по порядку величины равно 0 эрг для ближайших атомов. Таким образом, спин-спиновое и спин-орбитальное взаимодействия значительно слабее обменного. [c.104] Обменное взаимодействие играет основную роль в относительной ориентации спинов, но не определяет направления суммарного спина относительно кристаллографических осей кристалла. Это вырождение по направлениям частично снимается спин-орбитальным взаимодействием. Орбитальное движение электронов связано с кристаллографическими направлениями в кристалле и приводит к появлению аффективного магнитного поля — поля анизотропии ( - 10 —10 э). В результате в кристалле появляется одно или несколько направлений легкого намагничения, вдоль которых преимуш,ественно ориентируется суммарный спин электронов. Энергия взаимодействия магнитного момента спина с полем анизотропии по порядку величины равна энергии спин-спинового взаимодействия, т. е. lO —10 эрг. [c.104] Для описания малых энергий возбуждения магнитоупорядоченных кристаллов оператор Гамильтона кристалла, содержащий в качестве потенциальной энергии только энергию кулоновского взаимодействия электронов и ядер, заменяется феноменологическим — га зенбергобс/с лг гамильтонианом, в котором явно учитываются только взаимодействия, ответственные за ориентацию спинов. [c.105] Гамильтониан (17.1) коммутирует с операторами квадрата суммарного спина и его проекции на магнитное поле, направленное вдоль оси г. [c.105] Таким образом, оператор 5+ увеличивает, а оператор я уменьшает на единицу проекцию спина на ось г. Спиновые операторы, относящиеся к разным атомам, коммутируют между собой. [c.106] В ферромагнетике интегралы / (л) положительны. Минимум энергии ( ш1п = о) соответствует состоянию, при котором все спины направлены вдоль поля. Возбужденные состояния образуются при повороте одного или нескольких спинов против поля. [c.106] Вернуться к основной статье