Динамічні властивості та фазові стани двовимірних гейзенбергівських та негейзенбергівських магнетиків - Автореферат

Далекодіючий характер цієї взаємодії призводить до стабілізації далекого магнітного порядку в двовимірних магнетиках завдяки зміні залежності магнонного спектру від хвильового вектору з квадратичної на кореневу. Конкуренція між МД взаємодією і легковісною одноіонною анізотропією, що перпендикулярна площині плівки, може призводити до переорієнтації вектора намагніченості при зміні зовнішніх параметрів, а зменшення намагніченості при ПФП може бути повязано з формуванням доменної фази, що обумовлюється впливом МД взаємодії. У системах із "похилою" анізотропією спостерігалися, так звані, каскади фазових переходів, тобто при зміні зовнішніх параметрів система переходить послідовно з одного фазового стану в інший. Для досягнення поставленої мети були сформульовані і вирішені наступні задачі: Дослідити ПФП за температурою в двовимірній одноосьовій феромагнітній плівці з урахуванням магнітодипольної і магнітопружної взаємодій. фаза анізотропія магнетик динаміка Показано, що у випадку "обємної" МП взаємодії фазовий перехід із ФМ фази в КУ фазу є фазовим переходом другого роду, у випадку "плоскої" МП взаємодії - першого роду.У першому підрозділі "Вплив магнітодипольної та магнітопружної взаємодій на фазові переходи за температурою в двовимірних феромагнетиках" розглядається переорієнтація вектора намагніченості з легковісної фази в площинну з ростом температури у системі з одноіонною анізотропією, яка залежить від температури. Як показують розрахунки, у цій фазі не відбувається гібридизації пружних і магнітних збуджень, а фазовий перехід протікає за магнонною гілкою збуджень. У довгохвильовій межі спектр поперечно поляризованих квазіфононів розмякшується при температурі, що відповідає фазовому переходу із площинної фази в кутову: . Дослідження щільності вільної енергії у кутовій фазі вказують, що фазові переходи "кутова фаза - легковісна фаза" і "кутова фаза - легкоплощинна фаза" є фазовими переходами першого роду, а температури T1 і T2 - температури абсолютної нестійкості легковісної і легкоплощинної фаз, відповідно. Використовуючи формалізм Голстейна-Прімакова, знайдено спектри елементарних збуджень, аналіз яких показує, що в системі можуть існувати ненульові значення хвильового вектора k*, при яких щілини у спектрах звертаються в нуль, що відповідає фазовому переходу у доменну фазу.У дисертаційній роботі побудовано й досліджено моделі ПФП у двовимірних ФМ плівках, а також досліджено фазові стани і властивості двовимірних негейзенбергівських магнетиків. У рамках моделей ПФП за температурою у двовимірних феромагнітних плівках, що враховують вплив МД і МП взаємодій, показано: - Переорієнтація вектора намагніченості з легковісної фази в площинну відбувається через кутову фазу. Фазовий перехід із легковісної фази в кутову протікає за магнонною гілкою збуджень, а з легкоплощинної фази - за квазіфононною гілкою. Дослідження впливу МП взаємодії на формування доменної фази у феромагнітних двовимірних плівках показало: - МП взаємодія призводить до гібридизації магнонних і фононних збуджень і зменшенню фазової швидкості квазімагнонів. При дослідженні впливу "похилої" одноіонної анізотропії на фазові стани і властивості двовимірної феромагнітної плівки встановлено: - Якщо "похила" анізотропія діє в площині плівки, то залежно від орієнтації зовнішнього магнітного поля в системі реалізується пять типів фазових станів.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У дисертаційній роботі побудовано й досліджено моделі ПФП у двовимірних ФМ плівках, а також досліджено фазові стани і властивості двовимірних негейзенбергівських магнетиків. На основі докладних висновків, що приводяться наприкінці кожного розділу, можна сформулювати найбільш важливі результати роботи.

1. У рамках моделей ПФП за температурою у двовимірних феромагнітних плівках, що враховують вплив МД і МП взаємодій, показано: - Переорієнтація вектора намагніченості з легковісної фази в площинну відбувається через кутову фазу. Температурний інтервал зменшення намагніченості повязаний із реалізацією кутової фази. Кількісні оцінки інтервалу існування кутової фази складають 105° К, що добре погодиться з експериментальними даними.

- Фазові переходи "легковісна фаза - кутова фаза" і "легкоплощинна фаза - кутова фаза" є переходами першого роду. Фазовий перехід із легковісної фази в кутову протікає за магнонною гілкою збуджень, а з легкоплощинної фази - за квазіфононною гілкою.

- У двовимірному феромагнетику з урахуванням МД взаємодії й одноосьової одноіонної анізотропії може реалізуватися ПФП за температурою з легковісної фази в площинну. Це фазовий перехід першого роду з гістерезисом.

2. Дослідження впливу МП взаємодії на формування доменної фази у феромагнітних двовимірних плівках показало: - МП взаємодія призводить до гібридизації магнонних і фононних збуджень і зменшенню фазової швидкості квазімагнонів. Фазовий перехід у доменну фазу протікає за квазіфононною гілкою збуджень, а інтервал полів існування доменної фази збільшується.

3. При дослідженні впливу "похилої" одноіонної анізотропії на фазові стани і властивості двовимірної феромагнітної плівки встановлено: - Якщо "похила" анізотропія діє в площині плівки, то залежно від орієнтації зовнішнього магнітного поля в системі реалізується пять типів фазових станів.

- У випадку, коли "похила" анізотропія діє поза площиною плівки, то виникнення неоднорідної фази залежить від орієнтації зовнішнього магнітного поля. При полі перпендикулярному площині плівки неоднорідна фаза не реалізується. Коли магнітне поле діє в площині плівки, неоднорідна фаза реалізується тільки, якщо поле спрямоване перпендикулярно до площини, у якій діє "похила" анізотропія.

- Доменна фаза реалізується тільки, якщо зовнішнє магнітне поле паралельно площині плівки, і система має велику, у порівнянні з енергіями МД взаємодії і легкоплощинної анізотропії, легковісну одноіонну анізотропію, що перпендикулярна площині плівки.

4. Дослідження двовимірного негейзенбергівського феромагнетику з урахуванням "обємної" і "плоскої" МП взаємодії виявили, що: - У системі з "обємною" МП взаємодією відбувається фазовий перехід другого роду з ФМ фази в КУ. У системі з "плоскою" МП взаємодією фазовий перехід із ФМ фази в КУ є фазовим переходом першого роду.

- Показано, що в обох випадках фазовий перехід із ФМ фази протікає за квазіфононною гілкою збуджень, а з КУ фази - за магнонною гілкою. У випадку "плоскої" МП взаємодії, при фазовому переході з ФМ фази, відбувається розмякшення подовжньо поляризованих квазіфононів.

5. Дослідження двовимірних ізотропних негейзенбергівських АФМ показало: - В ізотропних негейзенбергівських антиферомагнетиках КУ фаза не реалізується ні при яких співвідношеннях обмінних констант, а АФМ фаза реалізується тільки в тривимірному випадку, коли енергія білінійної обмінної взаємодії перевищує енергію біквадратичної обмінної взаємодії.

1. Fridman Yu.A., Spirin D.V., and Klevets Ph.N. Influence of Dipole Interaction on the Phase Transitions Due to Temperature Variation in Two-Dimensional Ferromagnets // PSS (b). - 2002. - Vol. 232, № 2. - P. 264-272.

2. Fridman Yu.A., Spirin D.V., Klevets Ph.N. Reorientation of magnetization with temperature in 2D ferromagnets // JMMM. - 2002. - Vol. 253. - P. 105-110.

3. Фридман Ю.А., Спирин Д.В., Клевец Ф.Н. Влияние магнитоупругого взаимодействия на формирование пространственно неоднородной фазы в двумерных магнетиках // ФНТ. - 2003. - Т. 29, № 4. - С. 418-423.

4. Fridman Yu.A., Klevets Ph.N., Kozhemyako O.V. Influence of magnetoelastic coupling on the phase transitions in two-dimensional non-Heisenberg magnetics with biquadratic interaction // JMMM. - 2003. - Vol. 264. - P. 111-120.

5. Фридман Ю.А., Спирин Д.В., Клевец Ф.Н. Фазовая диаграмма негейзенберговского антиферромагнетика со спином единица // ФНТ. - 2003. - Т. 29, № 12. - С. 1335-1340.