Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время широко исследуются кристали с комбинированной анизотропией, наиболее яркими представителями которых являются кристаллы ферритов-гранатов. Характерной особенностью этих материалов, вызвавшей к ним определенный интерес, является наличие, наряду с естественной кубической анизотропией (КА), также и наведенной одноосной (НОА). .Одноос-ность может возникнуть в процессе выращивания кубических кристаллов, при магнитном отжиге, холодной прокатке монокристаллов, из-за наличия внешних и внутренних напряжений, при воздействии света в фотомагаитных материалах типа ЖИГ. Однако, несмотря на различный механизм образования комбинированной анизотропии в магнетиках, они обладают во многом схожими свойствами, что гово- ' рит о решающей роли, которую в данном случае играет сочетание двух типов анизотропии различной,природы.
Исследования показали, что подобные кристаллы обладают рядом интересных свойств, вызванных наличием в них новых магнитных фаз и фазовых переходов (Бучельников В.Д., Шавров В.Г. 1981), а рассчитанные на этой основе спектры связанных мзгнитоупругах (МУ) колебаний существенно отличаются по сравнению с таковыми для других типов материалов (Бучельников В.Д., Шавров В.Г. 1983) и, таким образом, исследование их свойств может иметь не только научное, но и практическое значение (Туров Е.А. и др., 1981).
Значительный интерес в этом смысле (исходя из сложности и малоизученности) представляют кристаллы-пластины типа (111), в которых аксиальная ось симметрии НОА направлена вдоль главной диагонали куба. Аналогичная ситуация возникает при наложении на кубический кристалл внешних напряжений с оЦИП). Соответствую-
шив фазовые диаграммы, построенные при учете двух констант КА, имеют ряд осоОенностей которые не возникают в друпвс пластинах и обусловлены симметрией данного кристалла (Вахитов P.M., Сабитов P.M., Габбасова З.В., 1991). Однако, при моделировании реальных процессов анализ рассматриваемой ситуации не достаточен без учета внешних магнитных полей, чего не было сделано до настоящего юмента. Наличие полей различной ориентации приводит к усложнению общей картинь однородных магнитных состояний, что, в свою очередь, определяет особенности спектра МУ волн в подобных кристаллах. Особый интерес представляют здесь окрестности сшш-переориентационных фазовых переходов (СІЖІ), когда роль МУ взаимодействия резко возрастает. Кроме того, в этом случае, из-за уменьиения магнитной "жесткости" система, слабые внешние воздействия могут привести к большим отклонениям намагниченности от положения равновесия, колебания которой в этих условиях оказываются существенно нелинейными.
Целью настоящей работы является исследование возможных магнитных фаз и СПФП между ниш в кубическом ферромагнетике при действии упругих напряжений с o|tnU и внешних магнитных полей различной ориентации; изучение на этой основе осоОенностей спин-фононных взаимодействий в рассматриваемом кристалле, анализ условий, при которых исследуемые эффекты проявлялись бы максимальним образом, а также изучение возможных типов нелинейных МУ волн в подобных материалах.
Научная новизна.
Построены фазовые диаграммы однородных магнитных состояний, а также кривые намагничивания и критических полей кубического кристалла с наведенной одноосной анизотропией вдоль оси [111] во внешних магнитных полях, действующих вдоль кристаллографических
направлений ПІП, mm, 11123.
Получены сотношения, описывавдие границы областей существования всех симметричных фаз, возможных ігри рассматриваемых ори-ентациях внешнего поля в данном классе кристаллов.
Рассчитаны спектры связанных МУ колебаний в куоических кристаллах с учетом двух констант КА в случае, когда упругие напряжения действуют вдоль оси [111] при наличии внешних полей с ориентамиящ вдоль кристаллографических направлений (1111, 1110), [112].
Рассчитаны соотношения, характеризующие акустические эффекты Фарадея и двулученрелощения.
Рассчитаны сечения поверхностей фазовых скоростей квазиупругих волн плоскостями (111) и (110) для ряда ферритов-гранатов. Показано, что скорости распространения квазифононов в различных, плоскостях носят ярко выраженный анизотропный характер. Рассчитаны величины смягчения квэзиакустических мод для ряда материалов со структурой граната.
Исследованы возможные типы нелинейных МУ волн в пластине (111).
Основные защищаемые положения.
Наличие поля, понижащего симметрию кубического кристалла с наведенной одноосностью приводит к расщеплению существующих фаз на энергетически неэквивалентные состояния, характер и устойчивость которых зависят от ориентации и величины поля. Благодаря этому происходит трансформация фазовых переходов. Типичной является ситуация, когда переориентация спинов при переходе из одной фазы в другую происходит без фазового перехода.
В исследуемом типе материалов год действием поля возможно одновременное появление, как двух, так и четырех ооластей сосу-
шествования двух метастабильных состояний, а также одной или двух областей, где сосуществуют четыре состояния.
Неравномерное смягчение квазиакустических мод единого спектра связанных МУ колебаний в различных кристаллографических направлениях связано с анизотропией МУ свойств кристаллов и может в значительной степени регулироваться внешний воздействиями (полем, напряжением, температурой). Характер проявляющейся при этом анизотропии скоростей распространения квазифононов в решающей степени зависит от типа симметрии рассматриваемой плоскости.
В исследуемом типе материалов возможно распространение нелинейных МУ волн, типа уединенных волн; при этом учет второй константи КА приводит к возшшновению решений, отсутствуюашх в случае К2=0.
Практическая ценность. Полученные результаты расширяют существующие представления о свойствах кристаллов с комбинированной анизотропией, позволяют понять механизмы влияния двух типов анизотропии различной природы при наличии внешних магнитных полей на однородные магнитные состояния и спектр магаитоупругях волн в них.
Полученные в работе результаты могут быть использованы в магнитной микроэлектронике при конструировании технических устройств, основанных на свойствах феррит-гранатовых пластин и других кристаллов с комбинированной анизотропией. Рассчитанные фазовые диаграммы однородных магнитных состояний могут служить основой для расчета доменной структуры и свойств ІВД в указанных материалах.
Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на 2 и 3 Всероссийских Научных Конференциях Студентов-Физиков (Екатеринбург, 1994, 1995), Международной Конференции
Студентов-Физиков (Санкт-Петербург, 1994), XIV и XV Школах-семинарах "Новые Магнитные Материалы Микроэлектроники" (Москва, 1994, 1996), I Научной Конференции молодых ученых-физиков республики Башкортостан (Уфа, 1994), I Объединенной Конференции по Магшпоэлектронике (Москва, 1995).
Объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, трох глав, заключения, приложения и списка использованной литературы. Она изложена на 128 страішцах шшшгописного текста и включает 30 рисунков. Список литературы насчитывает 120 наименований.
