РефератыМатематикаСпСпектр спиновых волн в антиферромагнетиках с неколлинеарными магнитными подрешетками

Спектр спиновых волн в антиферромагнетиках с неколлинеарными магнитными подрешетками


Спектр спиновых волн в антиферромагнетиках с неколлинеарными магнитными подрешетками


Кызыргулов И.Р.


Как известно, кристалл приближенно имеет коллинеарную антиферромагнитную структуру [1, 2]. Ряд экспериментальных работ указывает на наличие слабого ферромагнитного момента в плоскостях , направленного перпендикулярно плоскости и имеющего противоположные направления в соседних плоскостях [3, 4]. Ферромагнитный момент возникает при выходе магнитных моментов ионов из базисной (001) плоскости при повороте их на небольшой угол вследствие поворота октаэдров в ортофазе. Другими словами, магнитные моменты подворачиваются в плоскости (010) на малый угол [5]. Но поскольку в соседних плоскостях октаэдры развернуты в противофазе, это приводит к противоположной направленности ферромагнитных моментов в соседних плоскостях, что означает, антиферромагнитную модуляцию вдоль оси [001]. Из исследований инфракрасных спектров, неупругого рассеяния нейтронов и двухмагнонного рассеяния света определена величина угла скоса, которая оказалось равной [4, 6].


Исследуем влияние неколлинеарности магнитных подрешеток на спектры спиновых волн в кристалле как поправку к спектру, найденному в работе [7].


Будем исходить из гамильтониана, в котором учитывается энергия магнитной системы:


, (1)


,


где - тензор однородного обменного взаимодействия, - тензор анизотропии, - тензор неоднородного обменного взаимодействия, - намагниченности подрешеток, , . Тензор выберем в виде


,


где I - постоянная внутриплоскостного взаимодействия (в CuO2 - плоскости), , - постоянные межплоскостного взаимодействия.


Далее ввиду эквивалентности подкластеров можно ввести следующую систему обозначений:


,


, ,


.


Аналогичных обозначений будем придерживаться и для компонент тензоров c учетом соотношения из орторомбичности кристаллической структуры


, , .


Эксперименты по неупругому нейтронному рассеянию дают значение для постоянной внутриплоскостного обменного взаимодействия [8] и верхнюю оценку для постоянных межплоскостного обменного взаимодействия . Приведенные экспериментальные данные позволяют считать в нашем приближении .


Запишем гамильтониан (1) в представлении приближенного вторичного квантования. Намагниченности подрешеток можно выразить через операторы Гольштейна-Примакова:


, (2)


(2.1)


где - равновесная намагниченность - той подрешетки, , g - фактор Ланде, - магнетон Бора.


Подставляя (2) в (1) и переходя к фурье-представлению операторов


,


получим:


, (3)



, (3.1)


. (3.2)


Перейдем к исследованию конкретного случая. Введем сферические координаты базисных векторов (2.1). Учитывая малую величину угла откоса, напишем:


, , ,


,

,


,


,


, . (4)


Тогда в соответствии с системой инвариантов группы коэффициенты (3.1-3.2) будут иметь вид:




, (5.1)



(5.2)


Отсюда, используя выбор ортов (4) и учитывая направления равновесных намагниченностей, получим:


, ,


, (6)


где .


Выпишем компоненты в явном виде ввиду их важности для дальнейшего.




,



,



,


, (7)



,



,



,



. (8)


Для упрощения диагонализации гамильтониана (3) введем вместо операторов операторы согласно следующим формулам:


,


,


,


. (9)


Тогда с учетом (6) гамильтониан (3) в новых операторах имеет вид:


, (10)


где


,


,


,


(11)


и аналогично выражаются через компоненты матрицы В.


Разделим и на слагаемые, не содержащие величину , и слагаемые, содержащие :


, .


В гамильтониане (10) с помощью канонического u-v-преобразования Боголюбова


, (12)


,


,



перейдем к магнонным операторам . Диагонализованный гамильтониан имеет стандартный вид:


, (13)


где - энергия спиновых волн коллинеарного антиферромагнетика, - поправка к энергии, связанная с неколлинеарностью подрешеток.


,


,


,


.


Если , , то поправки к спектрам спиновых волн, определяемые неколлинеарностью магнитных подрешеток, будут иметь порядок:


, ,


, .


Линейная зависимость поправки от обменного параметра I и квадратичная зависимость от угла откоса может привести в некоторых случаях к немалым изменениям спектра спиновой волны.


Выражаю благодарность научному руководителю М.Х.Харрасову за предоставленную задачу и постоянную помощь.


Список литературы


Vaknin D., Sinha S.K., Moncton D.E. et al. // Phys. Rev. Lett. 1987. V. 58. P. 2802-2805.


Shirare C., Endoh Y., Birgineau R.J. et al. // Phys. Rev. Lett. 1987. V. 59. P. 1613-1616.


Kastner M.A., Birgeneau R.J., Thurston T.R. et al. // Phys. Rev. B. 1988. V. 38. P. 6636-6640.


Thio T., Thurston T.R., Preyer N.W. et al. // Phys. Rev. B. 1988. V. 38. P. 905-908.


Endoh Y., Yamada K., Birgeneau R.J. et al. // Phys. Rev. B. 1983. V. 37. P. 7443-7453.


Боровик-Романов А.С., Буздин А.И., Крейнес Н.М., Кротов С.С. // Письма в ЖЭТФ. 1988. Т. 47. С. 600-603.


Абдуллин А.У., Савченко М.А., Харрасов М.Х. // ДАН. 1995. Т. 342. № 6. С. 753-756.


Hayden S.M., Aeppli G., Osborn R. et al. // Phys. Rev. Lett. 1991. V. 67. P. 3622-3625.

Сохранить в соц. сетях:
Обсуждение:
comments powered by Disqus

Название реферата: Спектр спиновых волн в антиферромагнетиках с неколлинеарными магнитными подрешетками

Слов:734
Символов:6256
Размер:12.22 Кб.