Фонон магнонное взаимодействие

Возбуждения значительно меньшей энергии образуются в том случае, когда все спины повертываются лишь частично. Такая спиновая волна схематически изображена на рис. 10.12. Из рисунка видно, что спиновые волны представляют собой колебания относительной ориентации спинов в кристалле. Они сходны с упругими волнами в кристалле (фононами). Спиновые волны также квантованы. Квант энергии спиновой волны получил название магнон. При повышении температуры число магнонов возрастает, а результирующий магнитный момент ферромагнетика соответственно уменьшается. При малой плотности магнонов взаимодействие их друг с другом можно не учитывать и, следовательно, магноны можно считать идеальным газом. Газ магнонов, так же как и газ фононов, подчиняется. статистике Бозе — Эйнштейна. Если известны [c.340]

Теплоемкость газа магнонов. Взаимодействие магнонов между собой.и с фононами колебаний решетки приводит к изменению их числа и к установлению термодинамического равновесия. Как было показано выше, при малых плотностях магнонов их можно рассматривать как бозе-частицы с законом дисперсии [c.111]

Магноны взаимодействуют с нейтронами из-за присущего последним магнитного момента, и их можно поэтому обнаружить с помощью дифракции нейтронов. Они взаимодействуют и с фононами вследствие того, что силы взаимодействия между ионами зависят от спина. Так как дисперсионные кривые магнонов и фононов пересекаются, что показано на фиг. 150, существуют области значений волновых векторов, где эти возбуждения сильно перемешаны. [c.538]

Затухание магнитоупругих волн представляет собой сложный процесс. Он определяется взаимодействиями волн двух подсистем — упругой и магнитной, причем в общем случае необходимо учитывать как взаимодействия внутри каждой подсистемы — фонон-фононные, магнон-магнонные взаимодействия, так и взаимодействия между двумя подсистемами [21. Однако в пределах широкого диапазона температур взаимодействия внутри каждой из подсистем выражены значительно сильнее, чем взаимодействия между подсистемами. Поэтому при феноменологическом описании затухания магнитоупругих волн можно пользоваться приближением, в котором затухание за счет магнон-фононных взаимодействий не учитывается. Для простоты будем, кроме того, считать, что в релаксационном члене (2.13) отсутствует слагаемое, описывающее изменение величины магнитного момента, т. е. 1/ti=0. Затухание упругих волн будем описывать с помощью изотропного тензора вязкости [c.378]

Взаимодействие спинов с фононами может привести к появлению смешанных магнон-фононных возбуждений и интерференции ядерного и магн. рассеяния. Исследование Н. р. н. в области гибридизации магнона и фонона позволяет по величине расщепления оценить параметры спин-решёточного взаимодействия (рис. 4). [c.345]

Колебания кристаллической решётки) сопровождаются волной алектрич. поляризации, и создаваемое ею алектрич. поле действует на электрон. Впоследствии термин П. приобрёл более широкий смысл и применяется к электрону, взаимодействующему с любыми фононами, а также с магнонами и др. квазичастицами. [c.80]

Фононы взаимодействуют друг с другом, с другими квазичастицами (электронами проводимости, магнонами и др.), а также с дефектами кристаллической решетки. Скорость изменения числа фононов М ш(к)) при столкновениях можно считать функцией отклонения числа фононов от равновесного, т. е. функцией п(о (к)) [c.22]

Для решеток Браве дисперсионное соотношение (38.24) дает зависимость энергии магнонов от к. Эта зависимость, так же как у акустической ветви фононного спектра, начинается с энергии, равной нулю при А = 0, и возрастает до поверхности зоны Бриллюэна. Для решеток с базисом можно ожидать еще других ветвей магнонного спектра, которые соответствуют оптическим фононам. Для таких решеток ограничение оператора Гейзенберга обменным взаимодействием между ближайшими соседями окажется невозможным. Разные базисные атомы образуют подре-шетки, и, наряду с взаимодействием внутри подрешетки, важную роль играет взаимодействие между подрешетками. Расширение нашей модели необходимо еще и из других соображений. Ионы отдельных подрешеток в большинстве случаев будут различными. Они будут тогда обладать разным полным спином и часто также разным направлением спиновой системы подрешетки (расположенные внутри подрешеток спины параллельны). В основном состоянии тогда проявится магнитный момент. Однако это будет векторная сумма спинов двух подрешеток с противоположно направленными спинами, следовательно, разность спинов. Такой ферримагнетик отличается от настоящего ферромагнетика. Настоящие ферромагнитные изоляторы с решеткой Браве, к которым применима развитая нами модель, встречаются редко. [c.166]

Общей, или классической, акустикой называют раздел физики, имеющий дело с упругими колебаниями и волнами в классической сплои ной среде в случае, когда длины волн значительно больше расстояний между атомами и молекулами. Другими словами, общая акустика — это часть механики сплошных сред (гидродинамики и теории упругости), изучающая колебательные и волновые процессы. Если же среда характеризуется не только механическими, но и другими физическими свойствами (например, наличием пьезоэлектричества, фотоупругости, магнитных свойств и т. д.), то процесс распространения звука в такой среде может существенно зависеть от этих свойств. Для описания акустических явлений в этом случае уже недостаточно традиционных представлений механики сплошных сред. Необходимо использовать более общие модели, основанные на рассмотрении соответствующих явлений на макро- и микроуровнях. Это относится к взаимодействиям звука с тепловыми упругими волнами в кристаллах — фононами, взаимодействиям со светом — фотонами (акустооптика), со свободными носителями заряда — электронами (акустоэлектроника), с возбуждениями в магнитоупорядоченных кристаллах — магнонами. Когда длина волны становится сравнимой с параметром решетки кристалла, возникают специфические явления, которые также не могут быть описаны в рамках классической механики сплошных сред. [c.6]

Магнон-фононное взаимодействие 205 Максвелла линза 178 [c.398]

Изложение основ теории, описывающей влияние многочастичных взаимодействий электронов (друг с другом, с фононам или магнонами), выходит за рамки этой книги (подробно она рассматривается с различных точек зрения, например, в книгах [285, 190, 336]). Однако здесь можно дать некоторое общее представление о том, каким образом учет взаимодействия сказывается на результа- [c.104]

МАГНОН-ФОНОННОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ, взаимодействие упругих и спиновых волн в твёрдом теле. См. Магнитоупругие волны. [c.387]

В гл. 5 рассматривались эффекты магнитоупругости в твердых деформируемых проводниках, не имеющих магнитного упорядочения (например, в парамагнетиках). В данной главе мы рассмотрим магнитные материалы, когда упорядоченное расположение магнитных спинов, как правило, ферромагнитного типа (см. 1.6), приводит к существенному изменению их магнитоупругих свойств. Как уже отмечалось в 1.7, наиболее важный эффект —это эффект фонон-магнонного взаимодействия и тесно с ним связанный эффект магнитоакустического резонанса. На микроскопическом уровне это явление является следствием того факта, что как фононы, так и магноны подчиняются статистике Бозе — Эйнштейна квантовой физики. Однако в этой главе мы постараемся избежать рассмотрения столь детальной картины, так что нам по необходимости придется иметь дело с эвристической моделью взаимодействий. Изложение этой модели составит 6.2 здесь в континуальное описание войдут новые выражения, описывающие гиромагнитный эффект, и будет дано феноменологическое представление обменных сил Гейзенберга через градиенты намагниченности (см. уравнение (1.6.15)), введенные в механике континуума вместе с выражениями для требуемых магнитомеханических взаимодействий. [c.333]

В магнетиках тепловое возбуждение магнитной решетки приводит к появлению спиновых волн, кванты которых называются магнонами. Аналогичным образом квантование плазменных колебаний рождает плазмоны. Фононы, магноны, плаз-МОНЫ обладают энергией (определяемой по формуле Планка) и импульсом и представляют собой элементарные возбуждения кристалла — квазичастицы, которые не могут самостоятельно существовать вне кристалла в -отличие от фотонов. Электроны в металлах, называемые свободными , также представляют собой квазичастицы. Вследствие взаимодействия с решеткой-они обладают эффективной массой, которая может быть существенно больше или меньше массы свободного электрона, и квазиимпульсом, изменяющимся на величину, пропорциональную вектору обратной решетки. В кристаллах существует и ряд других ,..онов — кЁазичастиц, имеющих ряд общих черт. Поэтому можно ввести понятие обобщенного возбуждения [c.111]

Температурные зависимости длин свободного пробега при фонон-маг-нонном и фонон-фононном взаимодействии резко различны lfm — Т] Т — 0в). Следовательно, при высоких 1 ёмпературах фонон-магнонное рассеяние неэффективно и теплопроводность определяется фонон-фононными столкновениями. [c.47]

В книге, состоящей из двух частей, с единой точки зрения рассмотрены электронные, фононные и оптические свойства твердых тел—металлов и полупроводников. Первая часть посвящепа теории элементарных возбуждений в твердых телах квазиэлектронов, плазмонов, фононов, магнонов и экситонов. Вторая часть посвящена взаимодействиям элементарных возбуждений элект-рон-фононному, электрон-фотонному, фотом-фононному, электрон-электронному и фонон-фононному. [c.2]

Заметим, что мы пока имели дело только с одними акустическимй волнами и рассматривали только фонон-фононные взаимодействия. Значительно более разнообразны взаимодействия звуковых волн с волнами другой физической природы. Имеются взаимодействия фонон-электронные, фонон-фотонные, фонон-магнонные, но о них мы будем говорить в гл. 12—14. [c.291]

ГИПЕРЗВУК — упругие волны с частотой от 10 до 10 —10 Гц высокочастотная часть спектра упругих волн. По физич. природе Г. ничем не отличается от ультразвука, частоты к-рого простираются от 2 10 до 10 Гц. Однако благодаря более высоким частотам и, следовательно, меньшим, чем в области УЗ, длинам волн значительно более существенными становятся взаимодействия Г. со средой, с её квазичастицами — электронами, фотонами, фононами, магнонами и др. [c.86]

На атом этапе Р. и. устанавливает ввутр. киааиравнове-сие в системе магнонов, однако М п сохраняют нак. значения. Характерное время этого этапа Р. м. имеет порядок кТс/И)(Т/Тс), где Тс — темп-ра Кюри (Кюри тачка). Дальнейшая релаксация обусловлена слиянием и расщеплением магнонов аа счёт дипольного взаимодействия, а также их взаимодействием с фононами. При этом сначала устанавливается равновесное значение М, а затем происходит поворот намагниченности к направлению Ндф. Последний этап описывается ур-яиеи (2) типичные значения к имеют порядок 10 с [c.332]

Ф-ла (11) позволяет вычислить температурную зависимость термодинамич. характеристик магнетика (намагниченности, теплоёмкости, магн, восприимчивости и др.). Получающиеся выражения тем точнее, чем идеальнее газ магнонов. Неидеальность — результат взаимодействия магнонов друг с другом, с др. квааи-чаетицами (с фононами, электронами). С ростом Т число любых квазичастиц растёт, их взаимодействие становится столь существенным, что представление об идеальном газе магнонов перестаёт быть справедливым. Кроме того, может нарушиться условие квазистационарности С. в. ю(Лг) > т" (к), где т — время жизни маг-нона. Поэтому простейшая концепция газа магнонов применима при Г При этом важную роль [c.639]

Оно определяет ширины магн. резонансов (см. Антифер-ромагнитный резонанс, Ферромагнитный резонанс), резонансное взаимодействие между фононом и магноном — причина т. н. ферроакустического резонанса. [c.339]

Многие квантовые системы можно рассматривать как смесь слабо взаимодействующих газов квазичастиц (фононов, электронов, магнонов и т.д.). Тогда кинетическая стадия эволюции системы описывается одночастичной матрицей плотности где сложный индекс I включает всю информацию о базисных ква-зичастичных состояниях (тип квазичастицы, импульс, проекцию спина и т.д.). Такое описание предполагает, что гамильтониан системы имеет вид Я = Я + Я, где Я — гамильтониан свободных квазичастиц, а Я — гамильтониан слабого взаимодействия. Обычно базисные состояния 11) удобно выбрать так, чтобы в представлении чисел заполнения Я был диагонален [c.82]

Изучение аномалии теплопроводности при фазовых переходах полупроводников из ферромагнитного в парамагнитное состояние представляет интерес в связи с вопросами спин-фоионного взаимодействия и переноса энергии магнонами. В [1—3] была измерена теплопроводность некоторых антиферромагнитных соединений переходных металлов выше и ниже температуры Нееля. На основании полученных результатов авторы пришли к выводу, что теплопроводность, возникаюшая за счет спиновых волн, отсутствует, но наблюдается дополнительное рассеяние фононов вблизи точки перехода в парамагнитное состояние. [c.359]

Прп Т б, где О — Нюри точка, релаксационные процессы в упорядоченных магнитных телах (ферро- и антиферромаг-нетиЕсах) можно объяснить в рамках модели спиновых волн (м а г и о н о в), рассматривая переход в состояние термодинамич. равновесия как результат столкновений магнонов друг с другом, с фононами и др. Характерный пример — процесс релаксации в ферромагнитном диэлектрике (см. Магнитодиэлектрики) [1, 21. В этом случае в широкой области не слишком низких Т наиболее интенсивно обменное взаимодействие между спиновыми волнами, к-рое обеспечивает устаноя- [c.413]

Магнитострикция и пьезомагнетизм — магнитные аналоги электрострикции и пьезоэлектричества. Первый эффект соответствует появлению деформации, не зависящей от знака приложенного магнитного поля (следовательно, это — квадратичный эффект по полю), второй — появлению в некоторых нецентросимметричных кристаллах намагниченности при их деформации.. Естественный пьезомагнетизм редко наблюдается для него необходимо редко встречающееся сочетание подходящих кристаллографической и магнитной симметрий. Магнитострикция, которую имеют многие ферромагнетики (например, никель, иттрий-железные гранаты), находит применение в магнитострикционных преобразователях. Магнитострикция является причиной многих интересных взаимодействий одним из них является влияние-внутренних деформаций вследствие структурных дефектов на кривую намагничивания ферромагнетика. Другое важное явление в магнитоупорядоченных кристаллах (ферромагнетиках,, ферримагнетиках), которое будет далее рассматриваться в гл. 6,. состоит в появлении связи между колебаниями в поле деформации кристалла и в спиновой системе. Этот эффект взаимодействия между упругими и спиновыми волнами называется магнон-фононным взаимодействием, так как на языке физики твердого тела фононы — это воображаемые частицы, связанные с акустическими или упругими волнами соотношением де Бройля волновой механики. Возможность такого взаимодействия следует из того, что, как показывается в квантовой статистической физике, как фононы, так и магноны подчиняются статистике Бозе — Эйнштейна. Вероятность встретить такое взаимодействие-увеличилась после открытия в 1956 г. нового типа ферромагнитных материалов — редкоземельных железных гранатов, среди. которых иттрий-железный гранат — наиболее хорошо известный представитель. [c.55]

Чтобы с феноменологической точки зрения описать магнон-фононное взаимодействие (и, таким образом, длинноволновые магноны), нам необходимо рассмотреть нижние энергетические уровни, т. е. низкие температуры поэтому в соответствии с 1.6 мы ограничимся лишь представлением случая, когда температуры 6 много меньше температуры Кюри 6с материала 0 < 0с. При таких условиях величину локальной намагниченности можно считат > равной величине насыщения и не зависящей от времени. Из этих предположений следует, что [c.336]

Рис., 6.7.2. Магнитоакустический резонанс в кобальте, (а) График безразмерного вещественного дисперсионного уравнения для магнонов с учетом взаимодействия и поперечных фононов (зависимость ш от k) (Ь) график вещественного дисперсионного уравнения (зависимость R = от а>) (с) магнитоакустический эффект Фарадея (зависимость Ф от ш) (d) эффект обмена релаксацией между модами (зависимость от к) [Maugin, Pouget, 1981].

Особенностью УЗ в высокочастотном и гиперзвуковом диапазонах является возможность применения к нему представлений и методов квантовой механики, поскольку длины волн и частоты в этих диапазонах становятся одного порядка с параметрами и частотами, характеризующими структуру вещества. Упругой волне данной частоты при этом сопоставляется квазичастица — фонон, или квант звуковой энергии. Квантово-механич. представления удобны при рассмотрении различных взаимодействий в твёрдых телах. Напр., рассеяние и поглощение звука колебаниями кристаллич. решётки можно рассматривать как взаимодействие когерентных и тепловых фононов, комбинационное рассеяние света (см. Манделъштама — Бриллюэна рассеяние) — как взаимодействие фотонов с фо-нонами, а взаимодействие с электронами проводимости в металлах и полупроводниках и со спинами и спиновыми волнами в магнитоупорядоченных кристаллах (см. Магнитоупругие волны) — соответственно как электрон-фо-нонное, спин-фононное и магнон-фононное взаимодействия. [c.12]

МАГНОН-ФОНОННОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ - взаимодействие спиновых и упругих волн в твёрдом теле, см. Магпитоупругие волны. [c.205]

В парамагнетиках прохождение Г. подходящей частоты и поляризации в результате спин-фононного взаимодействия может вызвать изменение магн. состояния атомов. Так, Г. с частотой 10 Гц, распространяясь в кристаллах парамагнетиков, помещённых в магн. поле, может привести к избират. пох лощению, т. е. акустическому парамагнитному резонансу (АПР). При помощи АПР оказывается возможным изучать переходы между такими уровнями атомов в парамагнетиках, к-рые явл. запрещёнными для электронного па- рамагнитного резонанса. В магнитО упорядоченных кристаллах (антифер-ро- и ферромагнетиках, ферритах), помимо рассмотренных выше вз-ствий Г. с в-вом, появляются другие, где играют роль магнитоупругие вз-ствия (магнон-фононные вз-ствия). Так, распространение гиперзвук, волны вызывает появление спиновой волны и, наоборот, спиновая волна вызывает появление гиперзвук, волны. Поэтому в общем случае в таких кристаллах распространяются не чисто спиновые или упругие волны, а связ. магнитоупругие волны. [c.123]

В конденсиров. средах возможны разл. типы возбуждений и, следовательно, К. Колебания атомов (или ионов) около положения равновесия распространяются по кристаллу в виде волн (см. Колебания кристаллической решётки). Соответствующие К. наз. фононами. Единств, тип движения атомов в сверхтекучем гелии — звук, волны (волны колебаний плотности). Соответствующие К. наз. фононами и ротонами, все они — бозоны. Колебания магн. моментов атомов в магнитоупорядоченных средах представляют собой волны поворотов спинов (см. Спиновые волны). Соответствующая К.—магнон—также бозон. В полупроводниках К. являются эл-ны проводимости и дырки (обе — фермионы). Взаимодействуя друг с другом и с др. К., эл-ны и дырки могут образовывать более сложные К. экситон Ванье — Мотта, полярон, фазон, флуктуон). [c.250]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...