Введение к работе
Актуальность темы. В связи с открытием ВТСП исследование низкоразмерных магнетиков представляет одно из актуальных и быстроразвивающихся направлений развития магнетизма. Это, в частности, относится и к локализованным магнетикам, описываемым моделью Гейзенберга.
Наряду со строгими методами (квантовый метод Монте-Карло, метод ренормгруппы) представляют интерес также простые приближенные методы. В частности, стандартная спин-волновая теория дает хорошие результаты при низких температурах. Однако с повышением температуры роль взаимодействия спиновых волн, не учитываемого в рамках стандартной спин-волновой теории, становится существенной. Кроме того, последняя не продолжается на парамагнитную фазу. Предложенная в пионерских работах [1,2] самосогласованная спин-волновая теория (ССВТ) частично устраняет эти недостатки. Исходно эта теория была сформулирована для двумерных магнетиков, при этом ее результаты совпадают с результатами однопетлевого ренормгруппового анализа.
В то же время большинство экспериментальных систем обладают малым межслоевым обменом и/или анизотропией типа "легкая ось". В отличие от двумерных изотропных магнетиков в указанных системах наблюдается конечное значение температуры магнитного фазового перехода Ти. При этом ближний магнитный порядок наблюдается экспериментально вплоть до Т~ 2 Ти.
В связи с изучением ВТСП-соединений представляет интерес влияние допирования на магнитные свойства. При этом большое внимание уделяется исследованию фрустрированных систем, т.е. систем с подавленной намагниченностью. В рамках модели
Гейзенберга допирование может моделироваться введением взаимодействия между соседями, следующими за ближайшими. Хотя возможность моделирования допирования посредством введения конкурирующих обменных взаимодействий не очевидна, рассмотрение фрустрированных магнетиков представляет как теоретический, так и экспериментальный интерес.
Другой близкий вопрос - вопрос о влиянии примесей на магнитные свойства системы. Хотя в рамках модели Гейзенберга возможно лишь исследование влияния неподвижных примесных центров, рассмотрение этой проблемы также оправдано, поскольку такая ситуация реализуется экспериментально, например в случае Zn в LazCuCf. При малой концентрации неподвижных примесей их можно считать невзаимодействующими, что дает возможность совершить переход к однопримесной задаче.
В последнее время большой интерес привлечен также к исследованию нового класса магнитных материалов, проявляющих низкоразмерные свойства - магнитных пленок в 1-100 слоев, напыленных на немагнитную подложку. Магнитные свойства пленок существенно зависят от их толщины, а также от величины магнитной анизотропии.
Таким образом, очерчен круг задач, актуальных как с экспериментальной, так и с теоретической точки зрения, а также представляющих интерес для рассмотрения с помощью самосогласованной спин-волновой теории.
Пели работы.
1. Применение самосогласованной спин-волновой теории (ССВТ) к квазидвумерным магнетикам и двумерным магнетикам со слабой анизотропией типа "легкая ось", фрустрированным магнетикам и к
неоднородным системам: магнитным пленкам и магнетикам со слабомагнитными примесями.
2. Исследование в рамках ССВТ роли квантовых флуктуации и величины ближнего магнитного порядка в указанных системах.
Научная новизна.
Предложено обобщение самосогласованной спин-волновой теории на квазидвумерные и слабоанизотропные двумерные магнетики, основанное на вариационном принципе Фейнмана-Пайерлса-Боголюбова и позволяющее избежать появления нефіпическнх особенностей термодинамических величин в окрестности температуры Кюри (Нееля).
В рамках самосогласованной спин-волновой теории исследовано влияние взаимодействия спиновых волн на фазовые диаграммы фрустрированных систем.
Рассматривается применение самосогласованной спин-волновой теории к тонким магнитным пленкам и к задаче о слабомагнтной примеси в магнитной матрице. Найдено пространственное распределение намагниченности и параметров ближнего порядка в указанных системах.
Научная и практическая ценйость.
Полученные в работе результаты для низкоразмерных систем могут быть полезны при анализе экспериментальных данных. В этом отношении особенно существенно исследованное в работе влияние перенормировки обменных взаимодействий на магнитные характеристики низкоразмерных систем.
С теоретической точки зрения, подробно исследованная в работе самосогласованная спин-волновая теория может служить основой для
более серьезных исследований роли флуктуации в иизкоразмерных системах.
На защиту выносятся следующие положения:
-
Результаты исследования температурной зависимости параметров ближнего и дальнего порядка в квазидвумерных магнетиках и двумерных магнетиках со слабой анизотропией типа "легкая ось", а также асимптотические формулы для температур Кюри (Нееля) при малых величинах межслоевого обмена и анизотропии в этих случаях.
-
Результаты исследования зависимости подрешеточиой намагниченности фрустрированных антиферромагнетиков от величин обменных интегралов в первой и второй координационной сферах, а также фазовых диаграмм этих систем.
3. Исследование неоднородного распределения намагниченности
и параметров ближнего порядка в ферромагнитных пленках и в
окрестности слабомагнитной примеси, помещенной в магнитную
матрицу.
Апробация реэульатов работы.
Результаты диссертации докладывались на семинарах в Институте Физики Металлов УрО РАН г. Екатеринбурга и на конференциях: Всесоюзной конференции по магнетизму (Ташкент, 1991), "Коуровка-94", Международной конференции по магнетизму (Варшава, 1995).
Публикации. Материал диссертации опубликован в 6 работах, список которых приводится в конце автореферата.
Структура и объем диссертации, Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Содержит 98 страниц, 30 рисунков и I таблицу. Список литературы включает 51 наименование.
Похожие диссертации на Термодинамические свойства низкоразмерных ифрустрированных магнетиков в рамкахсамосогласованной спин-волновой теории
