Введение к работе
Актуальность темы. В последнее десятилетие в физике твердого тела активно исследуются магнитоэлектрические материалы, среди которых особенный интерес представляет сравнительно новый класс веществ - сегнетомагнетики. Это соединения, в которых одновременно существуют магнитное и электрическое упорядочение. При этом наиболее важным представляется то. что сегне-тоэлектрические и магнитные свойства в этих соединениях взаимосвязаны. На этой основе возмоюо создание принципиально новых приборов в радио- и электронной промышленности, в которых электрическое поле управляет магнитными свойствами, и наоборот - магнитное управляет электрическими (например: манитоэлектри-ческие преобразователи, датчики электрических и магнитных полей, оптические переключатели и т.д.).
Хотя в настоящее время известно более 70 сегнетомагнети-ков, на практике они используются слабо по ряду причин: низкая температура проявления сегнетоэлектрических и магнитных свойств; сложности в получении монокристаллических образцов и т.п. С учетом этого . перспективным сегнетомагнетиком является феррит висмута В1Ре03. Это соединение имеет простой химический состав, структуру слегка искаженного перовскита. высокие значения температуры сегнетоэлектрического и магнитного упорядочения ( Т„ - 637 К, Тс => 1123 К)'.
Такое удобное сочетание свойств феррита висмута предопределило широкое экспериментальное изучение этого вещества. Тем не менее, ряд существенных свойств этого вещества в некоторых случаях не нашел удовлетворительного объяснения.
- і. --
Цель диссерташонной работы заключалась в теоретическом исследовании особенностей физических свойств сегнетомагнетиков с взаимодействием Дзялошинского: магнитных фазовых переходов и элементарных возбуждений.
Новые научные результата и основные положения, выносимые на зашиту. Научная новизна работы состоит в дальнейшем развитии теории сегнетомагнетизма и получении конкретных новых результатов, относящихся к особенностями магнитных фазовых переходов и спектров элементарных возбуждений.
На защиту выносятся следующие основные положения:
-
В сегнетомагнетике BlFe03 при внешнем поле, направленном параллельно и перпендикулярно легкой оси реализуются два вида магнитных структур: однородное антиферромагнитное и пространственно-модулированное одномерное состояние. При этом имеет место эволюция модулированной структуры от равномерно-модулированной до односолитонной в зависимости от величины эффективной константы анизотропии.
-
Внешнее магнитное поле индуцирует фазовые переходы первого рода между этими фазами. На соответствующих фазовых Н-Т диаграммах имеется точка сосуществования трех фаз ( модулированной одномерной, однородной антиферромагнитной и парамагнитной) -точка Лифшица.
-
Приполе, направленном перепендикулярно оси "Т. в феррите висмута BiFe03 может реализовываться двумерная пространственно-модулированная структура - решетка магнитных вихрей. В случае- НИс вихревая структура является метастабильной.
.-5-
-
Наличие магнитоэлектрического взаимодействия приводит к появлению особенностей в спектре спиновых волн сегнетомагнетика BIFeOj, причем как в случав однородной ангиферромагнитной структуры, так и.в случае модулированной одномерной. В спектре элементарных возбуждений однородной антиферромагнитаой фазы кристалла BiFeO, появляется анизотропная щель. В случае пространственно-модулированного состояния спектр спиновых волн имеет зонный характер.
-
С помощью экспериментов по рассеянию нейтронов в данном материале мокно определить параметры магнитоэлектрического взаимодействия и киральность пространственно-модулированной структуры.
Практическая ценность результатов проведенных исследований- Изучение Фазовых переходов в сегнетомагнетиках н их динамических свойств представляет интерес для фундаментальной теории и технических приложений. Полученные результаты важны для понимания механизмов , отвечащих за возникновение сегнетомаг-нетизма, а также для дальнейшего развития нового направления теории фазовых переходов, связанного с исследованием многомерных модулированных структур. Исследование индуцированных магнитным полем фазовых переходов в. сегнетомагнетиках имеет и практическую ценность, связанную с потенциальной возможностью их использования в элементах вычислительной техники.
Апробация работц, .основные результаты, изложенные в диссертации, были доложены на Европейской конференции по магнитным материалам (Кошице (Чехия), 1993 г.), школе-семинаре по
- 8 -спиновым волнам (Санкт-Петербург. 1994 г.), конференции "Магнитные материалы для микроэлектроники" ( Иосква, 1995, 1996 гг.), Третьем Международном симпозиуме по физике магнитных материалов (Сеул (Корея), 1995 г.). Седьмой Международной конференции по ферритам (Бордо (Франция), 1996 г.). Третьей Международной конференции по магнитоэлектрическому эффекту в кристаллах (Новгород 1996 г.).
Публикации.. По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ. ...
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа
состоит из введения, трех глав, общих выводов и списка цитиру
емой литературы, содержащего 70 йаименований. Диссертация из
ложена на 107 страницах машинописного текста и содержит 12 ри
сунков.