Введение к работе
Актуальность темы диссертации. Б последнее время большое количество исследователей, работающих в области физики твердого тела, уделяют повышенное внимание моделям с низкой размерностью тех или иных типов взаимодействий. Поэтому кристаллы со слоевыми и цепочечными структурами, для описания свойств которых применимы эти модели, являются интересными объектами для экспериментальных исследований .
Понижение размерности модели, с одной стороны, иногда позволяет упростить теоретическое описание, либо сделать его более наглядным, с другой - получить принципиально новые эффекты, "порожденные" именно низкой размерность!) системы. Последнее является, пожалуй, наиболее интересным их свойством.
Именно эти аспекты были положены в основу проведенного изучения комбинационного рассеяния света (КРС) в квазидвумерных слоистых антиферромагнетиках (А<РМ) NHa (CHS) 5НН.-,х MnCi„ (EDAMnCl..) , (Ш3С,Н5) ,MnCJ4 (EAMnCl,) и квазиодномерном цепочечном А9М CsMnCl., 2Нг0 (CMC), выбранных в качестве объектов исследоааний.
Низкая размерность структуры этих соединений, в которой выделяются инфинитные слоевые и цепочечные ионные комплексы, обуславливает наличие низкочастотных возбуждений в колебательных спектрах. Кроме того, для парамагнитных ионов Mr;1*', входящих в состав упомянутых комплексов, наблюдается сильная анизотропия обменного взаимодействия, также являющаяся отражением низкой размерности структуры этих соединений.
Двухмагнонное КРС, изучению которого в EDAMnCl., и CMC посвящена большая часть диссертации, является в настоящее время достаточно актуальной темой исследований. Это связано с тем, что с одной стороны, по спектрам двухмагнонного КРС можно определять такие важные магнитные характеристики веществ, как величины обменных интегрален, а с другой - с-ав^ это явление и влияние на вйгу внешних факторов а ї-іас7оди.і"= ьремя еще не достаточно всесторонне изучено как в экспериментальном, так и s теоретическом планй . В особенности jtj касается многоподре^еточных магнетиков и магнетиков с ннжой симметрией и размерностью магнитных подсистем. К числу последних вполне мо*и J отнести выбранные объекты исследований.
Цели и задачи работы. Изучение проявлений низкой симметрии и размерности структурных и магнитных подсистем кристаллов EDAMnCl*, EAMnCl» и CMC в спектрах КРС. В частности:
-
Получение и изучение при различных температурах низкочастотных колебательных спектров КРС. Отождествление наблюдаемых линий с конкретными колебательными модами.
-
Экспериментальное обнаружение и изучение поляризационных и температурных особенностей поведения двухмагнонного КРС. Построение теоретических моделей для описания наблюдаемых эффектов.
Научные результаты и положения, выносимые на защиту:
-
Экспериментальные низкочастотные спектры КРС кристаллов EDAMnCl* и CMC при различных температурах. Теоретико-групповой анализ колебаний кристаллических решеток этих соединений . Частичное отнесение наблюдаемых в спектрах линий к определенным типам колебательных мод.
-
Динамика переориентациоиных двихений комплексов NH3 в кристалле EDAMnCl*, включающая термоактивированные процессы разрыва и восстановления водородных связей с окружением.
-
Определение упругих свойств кристалла CMC по ман-дельптам-бриллюэновскому рассеянию света (МБР).
-
Экспериментальное обнаружение и изучение температурного поведения двухмагнонного рассеяния света в EDAMnCl*. Описание экспериментальных данных теорией, учитывающей термоактивированные процессы распада двухмагнонных состояний, и выяснение ее адекватности.
-
Экспериментальное обнаружение и исследование низкотемпературной аномалии в спектрах КРС кристалла EDAMnCl*. Установление двухиагнояной природы этой аномалии и построение модели магнитной структуры кристалла, в рамках которой теория позволяет описать эксперимент.
-
Экспериментальное обнаружение двухмагнонного КРС в квазиодвомерном антиферромагнетике CMC и теоретическое описание поляризационных правил его наблюдения.
Большинство из приведенных зкспериментальных результатов получено впервые, что определяет научную новизну исследований .
Научное и практическое значение работы.
1. В работе педставлена теоретико-групповая классифика-
ция колебательных мод исследуемых кристаллов, основанная на разделении внутренних и внешних колебаний. Дано частичное отнесение спектральных линий к определенным типам колебательных мод.
-
Определена энергия барьера переориентационных движений комплекса NH3 в кристалле EDAMnCl.».
-
Обнаружен структурный фазовый переход СРП) второго рода в EAMnCl* при Г % 47 К.
-
Определены компоненты тензора упругости при комнатной температуре в кристалле CMC.
-
Определено значение внутрислоеаого обменного интеграла в кристалле EDAMnCl.,.
-
Показано, что "аномальная" полоса двухмагнонного КРС является результатом участия в рассеянии света магнонов различной природы, акустического и обменного. Определены критерии проявления такого типа двухмагнонных возбуждений в КРС.
Результаты исследований, составившие содержание диссертации, прошли апробацию на XX всесоюзном съезде по спектроскопии (г. Киев, 1988); IV всесоюзной конференции по спектроскопии комбинационного рассеяния света (г. Ужгород, 1989); II международном совещании по магнитооптике (г. Харьков, 1991); 29-ом совещании по фкзнке низких температур (г. Казань, 1992); II международной конференции по явлениям маг-нито-элоктрических взаимодействий в кристаллах (г. Аскона, Швейцария, 1993); XX международной конференции по физике низких температур (США, 1993); и опубликованы в 8 работах, список которых приведен в конце- автореферата.
Личный вклад автора в получение научных результатов. Вс- основные результаты диссертации получены авто'-эм самостоятельно. Научные руководители В.В.Чременхо и В.И.Фомин принимали участие в постановке задач исследований, обсуждении экспериментальных результатов их интерпретации. В.П.Гнезд. >в принимал участие в проведении экспериментальных исл.-едований КРС, а Ю.В.Черепаха - МБР. Все они являются соавторами опубликованных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, приложения и списка цитируемой литературы, включающего 75 наименований. Полный объем работы составляет 144 страницы, включая 32 рисунка и 7-таблиц.