Введение к работе
Актуальность темы. Диссертационная работа посвящена теоретическому исследованию связанных сегнетомагнитоупругих волн в сегнетомаг-нетиках со структурой перовскита, в частности, изучению возможности обменного усиления магннтоупругого и магнитоэлектрического взаимодействия на основе симметрийного подхода.
Актуальность темы обуславливается широким использованием соединений со структурой типа перовскита в современной микроэлектронике [1]. В них существует сильное магнитоупругое и магнитоэлектрическое взаимодействие, что позволяет с помощью воздействия на магнитную подсистему СВЧ-излучеішем управлять их акустическими и электрическими свойствами.
Эффект обменного усиления магнитоупругой связи был теоретически открыт при исследовании связанных магнитоупругих волн в одноосных двухподрешеточных антиферромагнетиках [2] и развит в ряде работ [3-5]. Заметим, что этот эффект был подтвержден экспериментально в работах [6,7]. Эффект обменного усиления мапппострикцни имеет место и в сегне-тоантиферромагнетиках, причем в них может существовать и аналог этого эффекта - усиление магнитоэлектрического взаимодействия [8]. В настоящее время известно очень много сегнетомагнетиков, сегнетоэлектрическая подсистема которых является двухподрешеточной [9]. Представляет интерес изучить связанные сегнетомагнитоупругие волны в таких материалах, а также провести исследование на существование в них эффекта обменного усиления магаитоупругоіі и магнитоэлектрической связи.
Исследования связанных сегнетомагнитоупругих волн в соединениях типа перовскита важны еще тем, что эти соединения являются системами, родственными по структуре высокотемпературным свфхпроводящим керамикам. Поэтому исследования перовскитовых структур представляют большой интерес с точки зрения понимания свойств высокотемпературных сверхпроводящих материалов в нормальной (несверхпроводящей) фазе.
Цель работы состоит в развитии теории эффекта обменного усиления магнитоупругих и магнитоэлектрических взаимодействий в антисегнето-ферромагнитных и антисегнетоантиферромапштных кристаллах ортором-бической, тетрагональной и кубической симметрии и в исследовании связанных сегаетомагнитоупругих волн в этих материалах.
Научная новизна. Автор видит новизну полученных результатов в том, что в работе исследован вопрос о возможности обменного усиления в мно-
гоподрешеточных перовскитовых соединениях на примере сверхпроводящего соединения YBa2Cu306 в нормальной фазе. Показана возможность обменного усиления магнитоупругого взаимодействия в определенных магнитных полях, перпендикулярных базисной плоскости тетрагональной элементарной ячейки кристалла.
К новым результатам можно отнести исследование связанных сегне-томагнитоупругих волн в антисегнегоферромагнитных и антисегнетоанти-ферромагнитных кристаллах. Установлена возможность обменного усиления связи низколежащей спиновой волны с поперечными упругими и сегне-тоэлектрическими волнами, сформулированы условия, при которых имеет место рассматриваемый эффект. Выяснен механизм и характер обменного усиления магнитоупругого и магнитоэлектрического взаимодействий и получены численные оценки ожидаемых эффектов.
Построен общий метод нахождения связанных магнитоупругих золн в 2П - подрешеточных антиферромагнетиках на основе метода приближеішого вторичного квантования (п=0,1,2,...).
Практическая ценность. Построена теоретическая основа исследования связанных сегаетомагнитоупругих волн в соединениях, имеющих структуру типа перовскита. Выяснены механизмы эффективного управления магнитными, электрическими и упругими свойствами в этих материалах, что имеет важное значение при создании новых функциональных элементов современной микроэлектроники. Полученные результаты представляют интерес при изучении свойств высокотемпературных сверхпроводников в нормальной фазе, поскольку эти соединения имеют в своей основе структуру типа перовскита и в них наблюдается антиферромагнитный дальний порядок.
Положения, выносимые на защиту:
1) спектр спиновых волн б восьмиподрешеточнол! антиферромапштиом
кристалле YBa2Cu306 состоит из восьми ветвей, две из которых состав
ляют низколежащие спиновые ветви, а остальные шесть - высокоэнерге-
. тические ветви обменного типа; при определенных условиях возможно
обменное усиление связи низколежащих спиновых ветвей с поперечны
ми упругими колебаниями; *
-
из-за обменных параметров влияние неколлинеарности магнитных под-решеток на спектры спиновых волн в кристалле La2Cu04 оказывается значительным;
-
спектр сешетоэлекгрических волн в антисегнетоферромагнетиках и ан-тисегнетоантиферромагнетиках имеет четыре ветви; в антисегнетоанти-
ферромагнетиках с двух- и чегарехподрешеточной магнитной подсистемой возможно усиление магнитоупругой и магнитоэлектрической связи за счет обменного взаимодействия локализованных магнитных моментов;
4) предложен общий метод нахождения спектра спиновых волн для 2П -подрешеточного ашиферромагігетика, в общем виде получено дисперсионное уравнение, определяющее спектр связанных магнитоупругих волн.
Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались: на XVI Международной школе-семинаре НМММ (Москва, 1998), Московском международном симпозиуме по магнетизму MISM (Москва, 1999), Второй объединенной конференции по магнитоэлектронике (международная) (Екатеринбург, 2000), на XVII Международной школе-семинаре НМММ (Москва, 2000), Международной конференции по фазовым переходам (Махачкала, 2000), Шестой всероссийской научной конференции молодых ученых (Томск, 2000), Региональной конференции по резонансным и нелинейным явлениям в конденсированных средах (Уфа, 1999), Научной конференции по научно-техническим программам Минобразования России (Уфа, 1998, 1999), на ежегодных Республиканских научных конференциях студентов н аспирантов но физике и математике (Уфа, 1997-2000), а также на семинарах кафедры теоретической физики, кафедры статистической радиофизики и связи физического факультета Башкирского государственного университета, кафедры теоретической физики физико-математического факультета Башкирского государственного педагогического университета.
Публикации. Основные результаты опубликованы в работах [1-18].
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитированной литературы, включающего 125 наименований. Общий объем диссертации составляет 125 страниц, включая 13 рисунков.