WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 |

Кривые намагничивания (Н3z) поверхности для грани при Т = 300К: 1 – эксперимент; 2 – теория;
3 – теория с учетом реконструкции поверхности

Рис. 3

Зависимость константы поверхностной анизотропии as (а) и поля насыщения Hk

(б) от изменения длины ребра элементарного ромбоэдра при гидростатическом давлении (Т = 300К)

Рис. 4

Зависимость константы поверхностной анизотропии as (а) и поля насыщения Hk (б) от смещения поверхностного слоя Fe3+

для грани (Т = 300К)

Рис.5

Расчет зависимости поля насыщения от концентрации дефектов в приповерхностном слое для грани (Т = 0К)

Рис.6

Зависимость ориентации спинов от расстояния вглубь кристалла в различных магнитных полях, приложенных вдоль ЛАО (Т = 0К):

1 - H = 100 Э; 2 - H = 200 Э; 3 - H = 400 Э;

4 - H = 600 Э; 5 - H = 800 Э; 6 - H = 1000 Э

Рис. 7

Кривые А(Н): a - эксперимент без фильтрации;

б - эксперимент с фильтрацией сигнала;

в - расчет в базисноизотропной модели;

г - расчет в базисноанизотропной модели для идеального кристалла;

д - расчет в базисноанизотропной модели с учетом дефектной структуры – трех блоков

Рис. 8

Зависимость МУ связи от магнитного поля: а – для бората железа (базисноизотропная модель); б – для бората железа (базисноанизотропная модель);

в – для карбоната марганца

Рис. 9

Ориентация осей и векторов в базисноанизотропном случае

Рис. 10

Кривые А||(H) c тонкой структурой в слабых полях: а – эксперимент (две последовательные записи); б – расчет с учетом дефектной структуры – 3-х блоков; в – расчет с учетом слабого случайного изменения анизотропии в тонких придефектных слоях.

Рис.11

Частотная зависимость амплитуды звука:

а – эксперимент; б - расчет с учетом полосы пропускания

Рис. 12

Зависимость резонансной частоты от магнитного поля:

эксперимент [13] (светлые и темные кружки – слабомагнитные и сильномагнитные моды соответственно); теория: (а) базисноанизотропная однородная модель (прямые и кривые – немагнитные и магнитные моды, соответственно); (б) базисноанизотропная неоднородная модель (сплошные кривые; пунктирные линии – чистые магнитные и немагнитные моды)

Рис. 13

Кривые МН(P): а – эксперимент;

б – теория (1 – = 0; 2 – = 2°; 3 – = 7°; 4 – = 12°)

Рис. 14

Зависимость угла выхода АФ вектора из базисной плоскости от давления:

точки – эксперимент [19]; кривая – расчет

Рис.15

Угловая зависимость положения максимума кривой А(Н) (кружки – эксперимент [21]; сплошные линии – теория)

Рис.16

Кристаллы ромбоэдрической (а), пирамидально-призматической (б) и таблеточной (в) форм

Основные результаты и выводы

1. Впервые на естественных небазисных гранях изометричных монокристаллов FeBO3 методом порошковых фигур Биттера обнаружена и исследована доменная структура ЦМД-типа, которая свидетельствует о существовании поверхностного магнетизма, обусловленного поверхностной анизотропией.

2. Методом МО эффектов Керра в диапазоне температур от 77К до точки Нееля получены кривые намагничивания тонких приповерхностных слоев бората железа, свидетельствующие о существовании на гранях типа значительной одноосной поверхностной анизотропии. Ориентации ЛО и ТО с температурой не изменяются. Поле насыщения при намагничивании вдоль ТО при комнатной температуре составляет Hk 1кЭ. При намагничивании вдоль ЛО процесс завершается в полях, сравнимых с полями размагничивания (~100Э). Установлено, что температурная зависимость поля Hk совпадает с температурной зависимостью подрешеточной намагниченности кристалла. На гранях типа, и поверхностная анизотропия, определяемая с точностью до величин полей размагничивания, не обнаружена.

3. Построена теория поверхностного магнетизма бората железа с учетом реконструкции поверхности и дефектности ее структуры. Энергия поверхностной анизотропии рассчитана в магнитодипольном приближении. При этом, как и в эксперименте, Hk M0. В случае грани теория описывает симметрию наблюдаемой анизотропии и дает для неискаженной поверхности правильный порядок величин поля Hk во всем температурном диапазоне. Для граней и также наблюдается корреляция с экспериментом: рассчитанные для них значения полей Hk оказываются пренебрежимо малыми. Сильная зависимость энергии поверхностной анизотропии и поля насыщения от параметра решетки кристалла,, Hk, должна приводить к существенному влиянию реконструкции поверхности на поверхностный магнетизм. Учет реконструкции для грани позволил значительно улучшить количественное согласие с экспериментом. Расчет величины поля Hk в случае дефектной поверхности (вакансии магнитных ионов Fe3+ или их замещение диамагнитными ионами) показал, что Hk существенно уменьшается с ростом концентрации дефектов.

4. Рассчитана магнитная структура приповерхностного переходного слоя, которая определяется тремя факторами: магнитным полем, поверхностной анизотропией и обменным взаимодействием. В полях, значительно меньших поля насыщения, слой имеет эффективную толщину ~ 10-1 мкм, что намного превосходит глубину формирования МО сигнала. На глубине формирования МО сигнала спины практически параллельны спинам ионов на поверхности, что делает оправданным сравнение экспериментальных кривых намагничивания, получаемых методом эффектов Керра, с расчетными кривыми для поверхностного слоя магнитных ионов. Толщина слоя, в котором магнитные моменты закреплены поверхностной анизотропией, составляет всего несколько параметров решетки.

5. Показано, что существующая теория магнитного линейного ДП звука в тригональном легкоплоскостном АФ кристалле не дает удовлетворительного описания экспериментов на борате железа: период осцилляций расчетной кривой А(Н) значительно меньше экспериментального, а их амплитуда не зависит от поля, что также не соответствует эксперименту. Необъяснимой остается тонкая структура экспериментальных кривых А(Н) и А().

6. Борат железа обладает сильной МУ связью = С/С ~ 1, вызывающей магнитное ДП звука. С другой стороны сильная МУ связь должна приводить к существенному воздействию экспериментальных механических граничных условий на магнитное состояние кристалла, что тоже влияет на эффекты ДП. Поэтому при изучении ДП звука в борате железа учет граничных условий оказывается необходимым. Сформулирована простейшая физическая модель: механические граничные условия приводят к возникновению в базисной плоскости кристалла неоднородной одноосной магнитной анизотропии, убывающей от поверхности вглубь образца.

7. На основе предложенной модели развита теория магнитного ДП звука в борате железа, позволяющая адекватно описать эксперимент. Для расчета зависимостей А(Н) и А() оказалось целесообразным применение метода матриц Джонса. Возрастание периода осцилляций расчетной кривой А(Н) по сравнению с базисноизотропным случаем вызывается уменьшением МУ связи при учете индуцированной анизотропии. Зависимость амплитуды этой кривой от поля объясняется зависимостью от поля ориентаций поляризации мод звуковой волны в этом случае и неоднородным распределением намагниченности в кристалле. Значительное влияние на эффекты ДП магнитной анизотропии объясняется ее обменным усилением.

8. Установлено, что наблюдаемая в экспериментах тонкая структура кривых А(Н) и А() может быть обусловлена существованием кристаллических блоков. Теория магнитного ДП звука в борате железа, обобщенная на случай учета многократных переотражений звуковой волны от границ блоков, позволила получить кривые А(Н) и А() с тонкой структурой, которые хорошо коррелируют с экспериментом. Показано, что наблюдаемая в слабых полях неполная воспроизводимость тонкой структуры кривых А(Н) при повторных экспериментах может быть объяснена эффектом Баркгаузена.

9. Построена теория размерного акустического резонанса в монокристалле бората железа с учетом индуцированной магнитной анизотропии. Установлено, что наблюдаемое при изменении магнитного поля смещение акустических резонансов является естественным следствием ДП звука в неоднородно намагниченном образце. В этом случае вместо магнитных и немагнитных мод возникают гибридные, фазовые скорости которых зависят от магнитного поля. При переходе от чистых мод к гибридным резонансные кривые rez(H) претерпевают существенную перестройку. В частности, наблюдается их «расталкивание». Рассчитанные кривые rez(H) удовлетворительно описывают эксперимент.

10.Получено выражение, связывающее одноосное давление в базисной плоскости кристалла с индуцированной давлением одноосной магнитной анизотропией. Установлена эквивалентность учета индуцированной анизотропии или непосредственно одноосного давления в теории магнитного ДП звука в борате железа.

11.Экспериментально и теоретически исследовано магнитное состояние бората железа под действием одноосного давления и магнитного поля, приложенных в базисной плоскости. Две магнитные фазы – коллинеарная и угловая, – возможные в случае параллельности поля и давления, вырождаются в одну – угловую, – когда поле и давление не параллельны.

12.Расчет магнитных состояний бората железа в условиях высокого гидростатического давления с одноосной компонентой показал, что АФ вектор может выходить из базисной плоскости. Полученная полевая зависимость угла выхода хорошо описывает существующий эксперимент.

13.Определен вклад гидростатического давления в базисную гексагональную магнитную анизотропию тригональных антиферромагнетиков. В рамках развитой теории показано, что гексагональная анизотропия, усиленная гидростатическим давлением и обменом, существенно влияет на эффекты магнитного ДП звука в таких кристаллах. Рассчитанная с учетом гидростатического и одноосного давления угловая зависимость амплитуды акустической волны отражает основные закономерности эксперимента.

14.Разработана технология и синтезированы на затравку из газовой фазы изометричные монокристаллы бората железа с небазисными гранями оптического качества, пригодные для МО и МА экспериментов. Установлена корреляция между формами затравочного и синтезированного кристаллов, что позволяет процессом формообразования управлять. Разработана технология раствор-расплавного синтеза и получены кристаллы FeBO3 в виде базисных пластин крупных размеров высокого структурного совершенства.

15.Методами оптической гониометрии и рентгеноструктурного анализа исследована морфология синтезированных изометричных кристаллов. Установлено, что все образцы могут быть условно разделены на три группы: ромбоэдрические, пирамидально-призматические и таблеточные. При этом набор обнаруженных граней ограничивается пятью типами:,,, и.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. А.Р. Прокопов, В.Н. Селезнев, М.Б. Стругацкий, В.В. Усков, С.В. Ягупов. Доменная структура и процессы перемагничивания кристаллов FeBO3 // Тезисы II Семинара по функциональной магнитоэлектронике.- Красноярск, 1986. - С.39

2. M.B. Strugatsky, S.V. Yagupov, A.K. Pankratov, V.E. Zubov, V.V. Tarakanov. Bulk monocrystals of Iron Borate: synthesis, habitus, effects // International conference “Functional Materials” (ICFM–2001). Abstracts.–Ukraine, Crimea, Partenits, 2001.-P.73.

3. Панкратов А.К., Стругацкий М.Б., Ягупов С.В. Газотранспортный синтез и морфология изометричных монокристаллов бората железа. Ученые записки Таврического Национального Университета. Физика.-2007.-Т.20(59). №1.-С.64-73.

4. А.Р. Прокопов, В.Н. Селезнев, М.Б. Стругацкий, С.В. Ягупов. Наблюдение доменной структуры на небазисных гранях кристаллов FeBО3 // ЖТФ. - 1987. - Т.57. - №10. - С.2051- 2053.

5. Г.С. Кринчик, В.Е.Зубов, В.Н. Селезнев, М.Б. Стругацкий. Поверхностный магнетизм бората железа // ЖЭТФ. - 1988. - Т.94. - №10. - С.290 - 300.

6. Г.С. Кринчик, В.Е.Зубов, В.Н. Селезнев, М.Б. Стругацкий. Поверхностная магнитная анизотропия на небазисных гранях бората железа // В кн.: Тезисы докладов XVIII Всесоюзной конференции по физике магнитных явлений. - Калинин, 1988. - С.902 - 903.

7. В.Е. Зубов, Г.С. Кринчик, В.Н. Селезнев, М.Б. Стругацкий. Температурная зависимость поверхностной анизотропии бората железа // ФТТ. - 1989. - Т.31. -№6. - С.273 - 275.

8. V.E. Zubov, G.S. Krinchik, V.N. Seleznyov and M.B. Strugatsky. Near-Surface Magnetic Structures in Iron Borate // J. Magn. Magn. Mater. - 1990.-V.86.-P.105 - 114.

9. E.M. Maksimova, I.A. Nauhatskij, M.B. Strugatsky. Surface magnetism of non-ideal Iron Borate monocrystals // Functional Materials. - 2008. - V.15.- No 2.- P.244-246.

10.V.E. Zubov, M.B. Strugatsky, K.M. Skibinsky. Structure of near-surface magnetic layer in Iron Borate // International conference “Functional Materials” (ICFM-2005). Abstracts. - Ukraine, Crimea, Partenits, 2005. - P.40.

11.Zubov V.E., Strugatsky M.B., Skibinsky K.M.. Structure of near-surface magnetic layer in Iron Borate // Functional materials.-2007.-V.14. - No3.-Р.382-385.

12.A.P. Korolyuk, V.V. Tarakanov, V.I. Khizhnyi, V.N. Seleznoyv and
M. B. Strugatsky. Magnetoacoustic oscillations in antiferromagnet FeBO3 // Low Temp. Phys. – 1996. V.22. - Issue 8. – P. 708-712.

13.Мицай Ю.Н., Скибинский К.М., Стругацкий М.Б., Тараканов В.В. Эффекты линейного магнитоакустического двупреломления в FeBO3 // ФТТ. -1997. - Т.39. - №5. - С.901 - 904.

Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»