Спин-фононное взаимодействие

СПИН-ФОНОННЫМ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕМ [c.380]

Итак, вклад магнитного ядерного спин-фононного взаимодействия Б механизм релаксации пренебрежимо мал, [c.381]

УЗ-вые волны затухают значительно быстрее, чем волны более низкочастотного диапазона, т. к. коэфф. классического поглощения звука (на единицу расстояния) пропорционален квадрату частоты. В низкочастотной области коэфф. релаксационного поглощения также растёт пропорционально квадрату частоты, однако при повышении частоты этот рост замедляется и коэфф. поглощения стремится к постоянной величине. Область, где наблюдается такое изменение хода коэфф. поглощения, наз. релаксационной, а средняя её частота — частотой релаксации. Величина, обратная частоте релаксации,— время релаксации — характеризует процесс перераспределения энергии внутри вещества. Помимо характерного хода коэфф. поглощения УЗ, в релаксационной области наблюдается рост скорости звука с частотой — дисперсия, обусловленная физич. процессами в веществе и отличающаяся от дисперсии скорости звука, характерной для любых частот и связанной с геометрич. условиями распространения волны. Дисперсия УЗ в релаксационных областях обычно не превышает нескольких процентов. В многоатомных газах релаксация связана с обменом энергии между поступательными и внутренними степенями свободы, и характерные частоты лежат в среднем и даже низкочастотном диапазонах. В жидкостях к основным релаксационным процессам относятся, напр., внутримолекулярные превращения, структурная и химич. релаксации соответствующие частоты лежат чаще всего в области частот 10 —10 Гц. В твёрдых телах имеются релаксационные процессы различной природы, обусловленные, напр., взаимодействием ультразвука с электронами проводимости, со спиновой системой (см. Спин-фононное взаимодействие), С колебаниями кристаллической решётки. Влияние этих процессов проявляется в частотной зависимости поглощения УЗ. Резонансные явления типа акустического парамагнитного резонанса (область частот 10 —11 Гц) и акустического ядерного магнитного резонанса (10 —10 Гц) дают соответствующие пики поглощения. Резонансный характер может иметь также и дислокационное поглощение в кристаллах. Все эти особенности поглощения УЗ в твёрдых телах обусловлены взаимодействием УЗ-вых и гиперзвуковых волн с внутренними возбуждениями в твёрдых телах. Возникновение же такого взаимодействия связано с тем, что средние и высокие УЗ-вые частоты становятся сравнимы с характерными частотами процессов в веществе на молекулярном и атомном уровне, а длины волн сравнимы с параметрами внутренней структуры вещества. Последнее обстоятельство объясняет также увеличение рассеяния упругих волн на УЗ-вых частотах, наблюдаемое в микронеоднородных средах, в поликристаллич. телах сечение рассеяния на неоднородностях возрастает, если их размеры становятся порядка длины волны.. Связь характера распространения УЗ и, в частности, его высокочастотной области — гиперзвука — со структурой вещества и элементарными возбуждениями в нём является одной из важнейших особенностей УЗ-вых волн. Она позволяет судить о строении вещества на основании измерений скорости и погло- [c.11]

Природа резонансного поглощения фононов связана с передачей энергии акустич. волны ядерной спин-системе вследствие модуляции акустич. колебаниями различных внутренних взаимодействий (см. Спин-фононное взаимодействие). В результате передачи энергии происходит излучение или поглощение фонона в конечно 11 полосе частот при этом наблюдается [c.29]

В магнитоупорядоченных кристаллах (напр., ферромагнетиках, ферритах) наличие спина, орбитального момента и обменного взаимодействия приводит к тому, что, помимо рассмотренных выше проявлений взаимодействия Г. с веществом, появляется ряд других явлений, где играют роль магнитоупругие взаимодействия. Так, распространение гиперзвуковой волны вызывает появление спиновой волны, и, наоборот, спиновая волна вызывает появление гиперзвуковой волны. Т. о., один тип волн порождает другой, поэтому в общем случае в таких кристаллах распространяются не чисто спиновые и упругие волны, а связанные магнитоупругие волны. Изучение спин-фононных взаимодействий представляет существенный интерес для исследования спин-решёточной релаксации в магнитоупорядоченных кристаллах. В случае спиновых волн большой, или, как говорят, конечной, амплитуды, возникают нелинейные эффекты. [c.89]

СПИН-ФОНОННОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ [c.333]

СПИН-РЕШЁТОЧНАЯ РЕЛАКСАЦИЯ - - СМ. Спин-фононное взаимодействие. [c.333]

Табл. 1.—Константы электронного спин-фононного взаимодействия, см"1 (1 см-1 = 1 986. 10-23 Дж)

Спиновые волны 332 Спин-решёточная релаксация 333 Спин-фононное взаимодействие 333 [c.399]

СПИН-РЕШЁТОЧНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ, см. Спин-фононное взаимодействие. [c.714]

Это притяжение в принципе может привести к образованию связанного состояния двух электронов, т.е. может произойти спаривание электронов. Пара электронов обладает целочисленным спином и, следовательно, может испытывать Бозе-конден-сацию. Бозе-конденсат из спаренных электронов составляет сверхтекучую компоненту электронной жидкости. Другими словами, спаривание электронов является результатом электрон-фононного взаимодействия. Идея о спаривании электронов и образовании пар электронов ( куперовских пар ) была выдвинута Купером в 1956 г., а микроскопическая теория сверхпроводимости, основанная на идее Бозе-конденсации куперовских пар, была разработана в 1957 г. Бардиным, Купером и Шри( )фером (теория БКШ). Следует отметить, что сама по себе идея о решают,ей роли электрон-фо-нонного взаимодействия для образования сверхпроводящего состояния была известна за несколько лет до этих работ. Было отмечено, что хорошие проводники типа щелочных и благородных металлов никогда не бывают сверхпроводниками, а такие плохие проводники, как свинец, ртуть, олово, цинк, ниобий, становятся сверх-проводимыми. О прямой связи сверхпроводимости с колебаниями решетки свидетельствует также изотопический эффект [c.372]

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]

В случае поля Bi (фиг. 8.6, а) переходы между уровнями осуществляются за счет прямых процессов, в которых принимают участие фононы с энергией Й 1 = AEi = gL B-Si. Вклад таких фононов в отсутствие взаимодействия со спинами при поле Bi равен Д ь а при поле Вг равен ДВг и указан на фигуре ординатами со стрелками. В реальных кристаллах энергетические уровни размыты (как предполагается в левой части диаграмм), и целая группа фононов с энергией в некотором интервале может взаимодействовать с системой спинов такой интервал энергии показан штриховкой в правой части диаграмм. В простой модели можно считать рассеяние столь интенсивным, что вкладом в теплопроводность фононов, взаимодействующих со спинами, можно пренебречь тогда уменьшение теплопроводности определяется площадью заштрихованной области (относительное уменьшение равно отношению заштрихованной площади к полной площади под кривой). При заданной температуре положение области зависит от величины В из фигуры ясно, что уменьшение теплопроводности при наложении поля i больше, чем при наложении поля В . Максимальное уменьшение соответствует полю, при котором область располагается в окрестности максимума. [c.143]

Любопытно отметить, что отклонения скорости происходят на поверхности Ферми и поэтому изменяются при деформации поверхности Ферми. По этой причине изменение плотности состояний не влияет на парамагнитную восприимчивость Паули. Так как электрон-фононное взаимодействие не связывает состояний электрона с противоположно направленными спинами, мы можем вычислять собственную энергию электрона для каждого значения направления спина независимо. Когда включается внешнее магнитное поле, энергии Ферми для каждого из значений спина сдвигаются друг относительно друга, и поэтому собственно энергетические поправки сдвигаются, как указано на фиг. 130. [c.472]

Высокочастотные звуковые волны в газах, жидкостях и твердых телах являются мощным средством исследования движений молекул, дефектов кристаллов, доменных границ и прочих типов движений, возможных в этих средах. Более того, волны большой и малой амплитуды в этих средах находят важные применения в различных технических устройствах. Сюда относятся лпнии задержки для накопления информации, механические и электромеханические фильтры для разделения каналов связи, приборы для ультразвуковой очистки, дефектоскопии, контроля, измерения, обработки, сварки, пайки, полимеризации, гомогенизации и др., а также устройства, используемые в медицинской диагностике, хирургии и терапии. Контрольно-аналитические применения звуковых волн, так же как и их использование в технических устройствах, быстро разрастаются. За последние пять лет изучены такие явления, как затухание звука вследствие фонон-фононного взаимодействия, взаимодействие звука с электронами и магнитным полем, взаимодействие звуковых волн со спинами ядер и спинами электронов, затухание, вызываемое движением точечных и линейных дефектов (дислокаций), а также такие крупномасштабные движения, как движение полимерных сегментов и цепочек и движение доменных границ. Таким образом, очевидно, что эта область науки, получившая название физической акустики, является мощным инструментом исследования и открывает широкие возможности для различных технических применений. [c.9]

Обобщение С. г. (4), учитывающее спин-фононное взаимодействие в магнетике, возможно на основе кривой Слэтера, описывающей изменение обменны констант при смещениях ПМИ из своих равновесных положений. Др. обобщенна С. г. (4) возможно, если при разбиении магнетика на две или более магн. подрешётки обменные константы / могут иметь разл. [c.643]

СПИН-ФОНОННОЕ взаимодействие — взаимодействие электронных в ядерных спинов атомов твёрдого тела с упругими колебаниями кристаллической решётки. Последним в квантовомеханич. представлении соответствует поле фононов. Колебания решётки, тепловые или вызванные внеш. упругой волной, периодически изменяют расстояния между атомами, что приводит к модуляции как внутрикристаллического поля, так и взаимодействий между спинами электронов и ядер, т. е. к спин-спиповому взаимодействию. [c.647]

Исследования АПР представляют интерес, поскольку тепловое движение атомов, дефекты кристаллич. структуры и ряд других факторов по-разному влияют на форму линий АПР и ЭПР. Из спектров АПР, к-рые по форме могут отличаться от спектров ЭПР, можно получить дополнительную информацию о симметрии локального внутрикристаллич. поля парамагнитного кристалла. Исследование формы линий АПР позволяет оценить влияние нарушения симметрии кристаллич. поля в результате наличия дислокаций и случайных деформаций решётки. Эти факторы, вообш,е говоря, приводят к ушире-нпю линий АПР по сравнению с линией ЭПР. АПР используется для исследований металлов и полупроводников, применение метода ЭПР в к-рых затруднено из-за скин-эффекта. Метод АПР позволяет непосредственно измерять параметры спин-фононного взаимодействия. Такие измерения проводятся с моночастотным звуком определённой поляризации [c.28]

Среди физич. механизмов, обусловливающих затухание звука в кристаллах, можно выделить следующие рассеяние звука на микродефектах, поглощение, обусловленное термоупругими и тепловыми эффектами, дислокационное поглощение, поглощение, вызванное взаимодействием упругой волны с тепловыми колебаниями кристаллич. решётки — фононами (см. Поглощение звука) , кроме того, в металлах и полупроводниках существует специфич. вид поглощения звука, обусловленный взаимодействием ультразвука с электронами проводимости, в ферромагнитных кристаллах дополнительное поглощение УЗ обусловлено движением доменных стенок и спин-фононным взаимодействием, в сегнетоэлектрич. кристаллах наблюдается специфич. возрастание поглощения вблизи точки фазового перехода (см. Сегнетоэлектр ичество). [c.296]

СПИН-ФОНОННОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ — взаимодействие между магнитными моментами парамагшхтных частиц или ядер (спин-системой) и упругими колебаниями окружающей их среды (фононами). Обычно раз-лртчают электронное С.-ф. в. и ядер-ное С.-ф. в. [c.333]

АКУСТИЧЕСКИЙ ПАРАМАГНИТНЫЙ РЕЗОНАНС электронный (АПР), избирательное поглощение энергии упругих волн (фононов) определ. частоты в парамагн. кристаллах, помещённых в пост. магн. поле. АПР тесно связан с обычным электронным парамагнитным резонансом (ЭПР). Передача акустич. энергии парамагн. ч-цам при АПР происходит посредством спин-фононного взаимодействия, к-рое осуществляется путём модуляции акустич. колебаниями внутрикристалли-ческих полей (электрич. пли магнитных). Возбуждение в парамагн. кристалле, помещённом во внешнее магн. поле акустич. колебаний с частотой V, удовлетворяющей условию "а — [c.15]

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]

Осцилляции коэф. поглощения полупроводника, находящегося в магн. поле, возможны также при непрямых переходах электронов (с участием поглощённого или излучённого фонона, необходимого для сохранения квазиимпульса при переходе), а также при запрещённых переходах, к-рые возникают при расщеплении валентных зон вследствие спин-орбитальпого взаимодействия. Эти эффекты используются для точного определения частот циклотронного резонанса электронов и дырок, для определения параметров зонной структуры полупроводников. [c.702]

Теория БКШ слишком сложна, чтобы ее мой но было изложить в этой главе, однако некоторых основных физических идей мы все же коснемся (в нестрогом изложении). Согласно представлениям теории многих тел, в системе могут образовываться квазичастицы путем перехода электрона (из-за взаимодействия с фононом) в состояние над поверхностью Ферми при этом энергия возбуждения будет порядка Такое состояние системы является возбужденным. Бардин, Купер и Шриффер показали, что энергия системы была бы ниже, если бы заполнение некоторых возбужденных состояний было заданным, а все другие возбужденные состояния образовали бы пары. Они обнаружили, что максимальное уменьшение энергии будет в том случав, если а) все пары к, (фиг. 56) имеют одну и ту же величину волнового вектора q (это вытекает из закона сохранения импульса) б) в основном состоянии q == О, т. е. пары имеют вид kg, к (фиг. 56) в) каждая пара состоит из квазичастиц с противоположро направленными спинами обменное взаимодействие между парами с одинаковым спином, как было показано, уменьшает суммарную энергию взаимодействия. [c.136]

В заключение отметим, что выше рассматривалась только линейная упругость кристаллов и речь шла, соответственно, о модулях упругости второго порядка, т. е. о линейных модулях. Для описания нелинейной упругости даже кристаллов кубической симметрии требуется 14 модулей упругости третьего порядка, а для триклинных кристаллов их число достигает 56 [80. Поэтому уравнения нелинейной акустики кристаллов обычно строятся для особенных кристаллографических направлений, для которых они приобретают форму рассмотренных выше нелинейных уравнений упругости изотропного твердого тела с соответствуюш,им набором нелинейных параметров. Эти параметры, т. е. модули упругости третьего по-ркдка, также определяются из ультразвуковых измерений 180]. Таких измерений проведено мало, а между тем нелинейные акустические эффекты играют важную роль в квантовой акустике для описания таких процессов, как фонон-фононные взаимодействия, а также спин-фононные, фотон-фононные и другие виды взаимодейст ВИЙ [87]. Эти интересные вопросы, однако, выходят за рамки данной книги. [c.265]

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]

Отсутствие эффекта может быть вызвано сильными спин-фононны-ми взаимодействиями, обусловливающими полное расплывание линий ЭПР. Это препятствие может быть преодолено путем перехода к низким температурам. Исследования при гелиевых температурах, одпако, намного более трудоемки. [c.81]

Причина проста электросопротивление при комнатной температуре является мерой электрон-фононного взаимодействия. В формуле для Тс по теории БКШ мы должны в качестве 2) (ер) брать значение функции плотности состояний для э.тектронов с одинаковым направлением спина. [c.447]

Сущность явления спин-решеточного взаимодействия парамагнитных ионов в кристалле состоит в том, что внутрикристал лическое электрическое поле модулируется фононами. Релакса ция осуществляется в основном тремя процессами (см рис. 17.46) 1) прямым (испускание и поглощение фонона) [c.599]

Читателя, который помнит, какие большие поправки к электронной плотности состояний дает учет электрон-фононного взаимодействия (см. гл. 26.— Ред.) при вычислеиии электронной теплоемкости, может удивить, что при расчете восприимчивости Паули столь большие поправки не возникают. Между этими двумя случаями имеется существенное различие. При вычислении теплоемкости находят не зависящую от температуры поправку к электронной плотности уровней, а затем подставляют эту фиксированную плотность уровней в формулы [подобные (2.79)], описывающие изменение энергии в зависимости от температуры. Когда же меняется магнитное поле, изменяется непосредственно плотность уровней. Мы уже отмечали, например, что (без учета фононных поправок) при наличии поля плотность уровней, отвечающая различным значениям спина, сдвигается по энергии вверх или вниз. Фононная поправка к плотности уровней существенна вблизи уровня Ферми (в области, ширина которой Йсод велика по сравнению со сдвигом ЙсОд, обусловленным полем). Однако магнитное поле, изменяющее плотность уровней (без фононных поправок), не влияет на положение уровня Ферми. Поэтому нельзя просто подставить плотность уровней с фононными поправками в (31.68), как это можно было сделать в (2.79), поскольку зависимость скорректированной плотности уровней от поля в корне отличается от соответствующей зависимости для нескорректированной плотности уровней. Внимательное рассмотрение показывает, что, поскольку фононная поправка связана непосредственно с уровнем Ферми, она оказывает очень малое влияние на зависимость намагниченности от поля, приводя к относительному изменению восприимчивости на величину порядка (т1М) (в отличие от теплоемкости, соответствующая поправка к которой совпадает по порядку величины с ней самой). [c.280]

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]

Ориентация микроскопич. магнитного момента jx в поле Н может принимать ряд дискретных значений, число к-рых ограниченно (в простейшем случае таких ориентаций только две по полю Н или против поля). Каждой из возможных ориентаций соответствует определённая энергия взаимодействия парамагнитной микрочастицы с магнитным полем, равная fl = —, где 1н — проекция момента [л на направление Н. Распределение парамагнитных частиц по энергетич. уровням устанавливается в результате совместного действия ориентирующего поля Я и хаотпч. теплового движения атомов П., нарушающего создаваемое полем упорядочение микроскопич. магнитных моментов (см. Спин-фононное взаимодейст вие). Число частиц г с энергией ( населённость г-го уровня) и соответ- [c.247]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...