WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

стационарном режиме путем продувки паров гелия или С целью нахождения эффективного поля анизотропии (в интервале 100-350 K) азота из транспортных сосудов 2HA и ширины резонансной кривой H0 исследуемых Дьюара с использованием печек 23 и 24. Измерение тем- образцов производилось измерение ферромагнитного репературы производилось термопарой медь–медь-железо, зонанса. Для этого измерительная ячейка 12 заменянаходящейся в стенке резонатора.

лась закороченным отрезком волновода, в котором на Индикация порога параметрического возбуждения расстоянии /2 от торца помещался образец. Ширина спиновых волн может производиться следующими спо- кривой измерялась на уровне, который определялся сособами: по искажению огибающей импульса [1], по гласно [14], а величины 2HA находились из измеренных появлению автомодуляции (см., например, [3]) и по от- резонансных полей по формулам, приведенным, наприклонению от линейной зависимости выходной мощности мер, в [3]. Величины же постоянной намагниченности наот входной [12]. В нашем случае все три способа (в тех ходились из измерений пороговых полей (см. раздел 4).

случаях, когда модуляция возникала сразу за порогом) давали в пределах погрешности одинаковые результаты 4. Экспериментальные результаты и использовался в основном первый способ.

Переменное магнитное поле в резонаторе в той точке, Измерения параметров ферромагнитного где находится образец, связано с падающей на резонатор 2 резонанса в кристалле с легкой осью анизотропии мощностью Pin следующим соотношением [3]:

Ba(Fe0.95Sc0.05)12O19 проводились при различных 8 ориентациях внешнего постоянного поля. При этом h2 = Q0(1 -||2)Pin. (8) имел место резкий рост (He0)res при H > 45. Как V отмечалось в разделе 2, кристаллы эти были блочными, Здесь — отношение квадрата поля в данной точке к и увеличение крутизны зависимости (He0)res от H среднему квадрату поля в резонаторе, Q0 — собственная должно было привести к росту H0 при H > 45, что добротность резонатора, V — его объем, — коэффии наблюдалось. Довольно большие величины H0 при циент отражения.

H < 45, по-видимому, тоже в значительной мере были Наибольшую погрешность в величину hthr вносят обусловлены блочностью.

ошибки в определении Pin и Q0. Мощность на входе Процесс параметрического возбуждения спиновых криостата (при некотором положении поляризационного волн первого порядка в феррите Ba(Fe0.95Sc0.05)12Oаттенюатора 6) измерялась термисторным измерителем при нашей частоте может происходить, как следует мощности с погрешностью приблизительно 10%. При из рис. 2, только в очень узком интервале углов определении Pin учитывались потери в волноводе криоH 85-90. При этих углах величины Hk, хотя = стата ( 1.5dB). Дальнейшие отсчеты мощности при и, вероятно, меньше чем H0, но все же велики, и измерении пороговых полей производились с использопараметрическое возбуждение может не наблюдаться ванием аттенюатора 6 практически без дополнительной из-за недостаточной мощности. И действительно, нам не погрешности.

удалось его наблюдать в этих кристаллах.

Добротность Q0 определялась, исходя из расстройки Измерения ферромагнитного резонанса в феррите частоты при заданном возрастании модуля коэффициента Zn2Y с легкой плоскостью анизотропии проводились в отражения по отношению к его минимальной величине, интервале температур 10-350 K. Температурные завикоторая достигалась с помощью поршня 14 при насимости поля анизотропии 2HA, найденного из изместройке магнетрона в резонанс. При этом использовалась ренных резонансных полей, и величины H0 для этого формула, которая получается при замене измерительной кристалла приведены на рис. 5. Как видно из рисунка, ячейки 12 (рис. 4) ее эквивалентной схемой. В нашем температурная зависимость поля анизотропии является случае величину ||min, а также, конечно, расстройку немонотонной. Температурная зависимость постоянной частоты = 2/res можно было считать малыми, что намагниченности M0, найденная из измерений пороговоприводило к простому соотношению го поля (см. далее), показана на том же рисунке.

Зависимость H0(T ) имеет широкий минимум при Q0 = 2||/ 1 -||2. (9) T 150 K. Подъем при низких температурах может быть = в некоторой степени обусловлен увеличением вклада Измерения Q0 при разных величинах || в пределах неоднородностей (из-за увеличения M0), но главной его 6-12 dB (по отношению к максимальному значению ||) причиной безусловно является влияние быстрорелаксидавали разброс не более 10%. Добротность Q0 зависит от рующих ионов, вероятнее всего Fe2+. Высокотемпературный подъем H0, вероятно, связан с влиянием В формуле (10.53) в [3], которая эквивалентна выражению (8), имеется опечатка: в знаменателе должно быть (1 + q)2. флуктуаций; но интересно, что он начинается так далеко Физика твердого тела, 1999, том 41, вып. Параметрическое возбуждение спиновых волн в сильноанизотропных одноосных ферритах Из рисунка видно прежде всего, что параметрическое возбуждение спиновых волн происходит, причем без существенного увеличения порога, и в области полей (He0 < 1kOe), в которой существуют домены. При больших полях измеренные зависимости коррелируют с расчетными (рис. 3). В частности, имеет место хорошее совпадение расчетных и экспериментальных значений полей He0, при которых hthr.

Переход от измеренных зависимостей hthr(He0, H) к зависимостям Hk(k) при H = 90 (при чистопродольной накачке) производился по формулам (1)–(3) с использованием значений M0 и 2HA при соответствующих температурах. Полученная температурная зависимость Hk0 приведена на рис. 7. Сравнивая ее с температурной зависимостью H0 (рис. 5), мы видим, что Рис. 5. Температурные зависимости статических параметров и величины Hk0, как и следовало ожидать, оказываются ширины линии ферромагнитного резонанса на частоте 36 GHz значительно меньшими чем H0. Одной из причин этого в сфере Zn2Y.

является в 2 раза меньшая частота параметрических спиновых волн. Однако главной причиной служит то, что неоднородности, хотя и влияют на параметрическое возбуждение спиновых волн (см., например, [3]), но не вносят аддитивного вклада в Hk. В то же время величины низкотемпературного подъема Hk и Hмало различаются. Это подтверждает предположение, что главным источником низкотемпературного подъема является вклад быстрорелаксирующих ионов.

Расчет зависимости Hk от k даже при H = 90, когда можно использовать простые формулы (1)–(3), осложняется тем, что для Zn2Y нам неизвестна константа неоднородного обмена. Для оценки величин k мы приняли = 0.04 — величину, в 2 раза меньшую чем для ЖИГ, основываясь на том, что температура Кюри кристалла Zn2Y (377 K) меньше, чем у ЖИГ, а среднее расстояние между магнитными ионами несколько больше.

Рис. 6. Зависимости пороговой амплитуды переменного магнитного поля от величины и направления внешнего постоянного магнитного поля для сферы Zn2Y. Частота накачки 36 GHz, температура 150 K. Цифры у кривых — значения угла H в градусах.

от температуры Кюри (которая составляет 377 K). Сравнительно большая величина минимальной H0 (рис. 5) обусловлена в основном неоднородностями, в том числе, возможно, и блочностью, которая при разориентировке осей менее 20 минут не обнаруживается рентгенографически.

Измерения порогового поля проводились при переменном поле, параллельном внешнему постоянному полю He0 (квазипродольная накачка) при различных величинах и ориентациях He0 и различных температурах.

В качестве примера на рис. 6 приведены результаты Рис. 7. Температурная зависимость Hk0 в Zn2Y при измерения зависимостей hthr от He0 при различных H.

H = 90. Частота накачки 36 GHz.

9 Физика твердого тела, 1999, том 41, вып. 1658 А.Г. Гуревич, А.В. Назаров, В.В. Петров, О.А. Чивилева ся меньшим. Такое поведение может быть обусловлено сильной зависимостью параметра диссипации спиновых волн от направления их распространения относительно оси анизотропии. Действительно, при большом поле He0 изменение его направления сильно поворачивает M0, а следовательно, и направление распространения параметрических спиновых волн относительно оси анизотропии, что при большой анизотропии параметра диссипации сильно влияет на его величину. При малом Heэто влияние мало.

Анизотропия параметра затухания спиновых волн представляет большой интерес для понимания процессов релаксации. Поэтому был проведен расчет зависимости Hk от угла между вектором k осью анизотроРис. 8. Зависимости разности Hk(k)-Hk0 в Zn2Y : a —от волнового числа k при температурах (в кельвинах), указанных у кривых, b — от температуры при k = 5 · 105 cm-1. Частота накачки 36 GHz.

Рис. 9. Зависимости Hk в Zn2Y от волнового числа при разНа рис. 8 приведены зависимости разности личных направлениях внешнего постоянного поля He0. Частота (Hk - Hk0) от k при T = const и от T при накачки 36 GHz, температура 150 K. Цифры у кривых — углы постоянном k. Из этих кривых видно, что с увеличением H между He0 и осью анизотропии в градусах.

T и k происходит рост Hk по закону, более быстрому чем линейный. Это дает некоторое основание предположить, что указанный рост обусловлен вкладом собственного четырехмагнонного процесса релаксации.

Следует однако заметить, что вклад такого процесса в ЖИГ, согласно расчету и эксперименту [3], был значительно меньшим. Так что вопрос о вкладе четырехмагнонных процессов в гексагональных ферритах нуждается в дальнейшем исследовании.

Вычисление Hk при H < 90, когда накачка является наклонной, проводилось с использованием результатов расчетов на основании теории [6] (см. раздел 1).

Полученные зависимости Hk от k показаны на рис. 9;

при их расчете было принято приведенное выше значение = 0.04. Как видно из рисунка, при малых k (т. е. больших He0) величины Hk сильно возрастают при уменьшении H, т. е. при отклонении направления Рис. 10. Зависимость Hk вZn2Y от угла между направлением постоянного поля, а следовательно, и постоянной намаграспространения спиновых волн и осью анизотропии при пониченности M0 от легкой плоскости. При больших k, т. е.

стоянном значении волнового числа k = 5 · 105 cm-1. Частота малых He0, различие величин Hk для разных H делает- накачки 36 GHz, температура 150 K.

Физика твердого тела, 1999, том 41, вып. Параметрическое возбуждение спиновых волн в сильноанизотропных одноосных ферритах пии (осью z на рис. 1) на основании данных рис. 9. ждения анизотропии затухания спиновых волн. В данной Вычисление углов производилось с использованием работе эта возможность была впервые реализована для углов 0, найденных из условия равновесия, и углов k сильноанизотропного феррита.

и k, полученных при минимизации порогового поля. Следует, однако, заметить, что минимизация порогоРезультаты такого расчета приведены на рис. 10. Из вого поля в теории [6], которая использовалась в данной него видно, что Hk сильно зависит от угла между работе, была проведена в предположении постоянства направлением распространения спиновых волн и осью Hk, поэтому все полученные результаты, в том числе и для угловой зависимости Hk, справедливы лишь в анизотропии, причем эта зависимость (по неясной пока первом приближении. Расчет последующих приближепричине) близка к линейной.

ний, т. е. проведение минимизации с учетом полученных Таким образом, в данной работе измерения порогов пав предыдущих приближениях зависимостей Hk от параметрического возбуждения спиновых волн в феррите раметров возбуждаемых спиновых волн, является весьма Zn2Y с большой анизотропией впервые были проведеважной задачей. В результате ее решения будет выяснены при различных направлениях внешнего постоянного на сходимость этого процесса и получены уточненные магнитного поля, в том числе и при таких, когда накачка значения параметров диссипации спиновых волн.

являлась наклонной. При вычислении на основании этих Авторы выражают благодарность К.С. Лузгину за измерений параметра диссипации возбуждаемых спиноразработку модулятора для измерительной установки, вых волн и величины их волнового вектора использоваР.И. Зверевой за участие в выращивании кристаллов, лась недавно разработанная теория [6] параметрического Н.Н. Сырниковой за рентгеновскую ориентировку образвозбуждения спиновых волн в сильноанизотропных ферцов и Н.И. Погодину за предоставление разработанного ритах при наклонной накачке.

им датчика Холла. Авторы считают своим долгом отмеИзмерения пороговых полей, а также измерения патить, что выполнение этой работы было бы невозможраметров ферромагнитного резонанса были проведены в ным без разработанного А.В. Атласманом магнетрона с широком интервале температур, что позволило сделать уникальными характеристиками.

заключения о вкладах различных механизмов в параметр диссипации сильноанизотропных ферритов. Приведем некоторые из них.

Список литературы Рост, более быстрый, чем линейный, параметра диссипации спиновых волн Hk при увеличении волнового [1] E. Schloemann, J.J. Green, U. Milano. J. Appl. Phys. 31, 5, 386 S (1960).

числа и температуры дает основание предположить на[2] I. Bady, E. Schloemann. J. Appl. Phys. 33, 3, 1377 (1962);

личие вклада собственного четырехмагнонного процесE. Schloemann, R.I. Joseph, I. Bady. J. Appl. Phys. 34, 3, са релаксации. Однако для окончательного заключения (1963).

необходимо количественное сравнение величины этого [3] А.Г. Гуревич, Г.А. Мелков. Магнитные колебания и волны.

вклада с расчетом.

Наука, М. (1996). 462 с.

Бесспорным является существенный вклад быстроре[4] Ю.М. Яковлев. ФТТ 10, 8, 2431 (1968).

лаксирующих ионов, по-видимому Fe2+, который, как и [5] Ю.М. Яковлев, Ю.Н. Бурдин. ФТТ 16, 2, 466 (1974).

следовало ожидать, приблизительно одинаков для одно[6] А.В. Назаров, А.Г. Гуревич. ЖТФ 68, 5, 65 (1998); 69, родной прецессии и спиновых волн.

(1999).

[7] J.J. Green, B.J. Healy. J. Appl. Phys. 34, 4, 1285 (1963).

Среди неоднородностей, которые вносят основной [8] S. Dixon. J. Appl. Phys. 34, 12, 3441 (1963).

вклад в H0 и влияют, хотя и в меньшей степени, на [9] R.O. Savage, Jr., S. Dixon, A. Tauber. J. Appl. Phys. 36, 3, Hk, следует отметить блочность, которая была незави(1965).

симо обнаружена в кристалле с легкой осью анизотро[10] V.V. Petrov, R.I. Zvereva. Proc. of the 6th Int. Conf. On Ferrites.

пии, но имела место, по-видимому, и в кристаллах Zn2Y.

Tokyo (1992). P. 1317.

Устранение блочности является, таким образом, одним [11] В.В. Петров, В.И. Салыганов, Г.М. Галактионова. Элекиз путей снижения величин H0 в монокристаллах трон. техника. Сер. 1. Электроника СВЧ 8, 64 (1982).

сильноанизотропных ферритов, что является условием [12] Л. Краус, А.Н. Анисимов, А.Г. Гуревич, А.В. Атласман.

их широкого применения в коротковолновой части диаПисьма в ЖЭТФ 37, 2, 100 (1983).

пазона СВЧ.

[13] E. Schloemann. J. Appl. Phys. 34, 7, 1998 (1963).

Важным результатом данной работы является опре- [14] А.Г. Гуревич. Радиотехника и электроника 8, 5, 780 (1963).

Pages:     | 1 ||



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

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.