Введение к работе
Актуальность темы. В последние десятилетия значительный инте рее исследователей привлекают соединения, содержащие ионы с незаполненными 4f- и 3d- электронными оболочками. К ним относятся редкоземельные ферриты-гранаты, ортоферриты, ортохромиты. интерметаллические f-d соединения. Среди таких магнетиков редкоземельные ортоферриты (РОФ) обладают наиболее богатыми магнитными свойствами, которые в значительной степени определяются редкоземельной подсистемой и ее анизотропным обменным взаимодействием с Fe-подсистемой [1-2]. Очень привлекательная черта этих материалов связана с наличием в них разнообразных ориентационных фазовых переходов (ОФП), как спонтанных, так и индуцированных внешним магнитным полем [2-- 5]. Все ' это позволяет рассматривать данные магнетики как хо рошие модельные объекты для изучения различных магнитных (обменных) взаимодействий, а также ОФП в соединениях с взаимодействующими R- и Fe- подсистемами.
Необычными являются также и динамические свойства РОФ, поведение магнитных возбуждений при ОФП [ 3 ]. В РОФ существуют два типа магнитных возбуждений (мод), относящихся соответственно к Fe-подсистеме (моды антиферромагнитного резонанса (АФМР)) и R-под-системе (R-моды). Высокочастотные свойства РОФ исследовались методом АФМР. комбинационного рассеяния света, неупругого рассеяния нейтронов и в последние годы методом субмиллиметровой диэлектрической спектроскопии [3]. который оказался весьма эффективным для РОФ. Как показал теоретический анализ экспериментальных данных, моды АФМР и R-моды в общем случае взаимодействуют друг с другом, особенно в области ОФП. причем характер поведения резонансных частот обусловлен типом редкоземельного иона (РЗИ) [3].
Несмотря на то, что многие динамические свойства РОФ получили в настоящее время объяснение, тем не менее остается ряд важных вопросов, требующих дальнейшего изучения. Это. в частности.
- 2 -касается температурного поведения мод АФМР в ортоферритах с немагнитными РЗИ (Y.Lu) и его связи с анизотропными взаимодействиями в Fe посистеме. динамики взаимодействующих R- и Fe-подсистем во внешнем магнитном поле, а также динамических свойств ортоферритов смешанного состава.
Целью работы является теоретическое исследование поведения резонансных частот и энергии анизотропии в ортоферритах с немагнитными РЗИ (на примере Y LuxFe03), в ортоферритах с магнитными вакансиями (HoFe, Al 0,, GdFe, Al 0,), изучение резонансных свойств
I ** X ХЗ 1~Х X о
взаимодействующих R- и Fe-подсистем при индуцированных внешним магнитным полем ОФП (на примере HoFeO ) и определение параметров магнитных взаимодействий из сопоставления с имеющимися экспериментальными данными.
Научная новизна работы.
Проведенный анализ температурных зависимостей частот АФМР в ортоферритах с немагнитными РЗИ с учетом различных вкладов в константы магнитной анизотропии (анизотропный обмен, одноионная анизотропия) позволил объяснить экспериментальные температурные зависимости- резонансных частот в YLuFe03 [5'] , в частности, немонотонное поведение частоты квазиферромагнитной моды АФМР. Предложена новая параметризация температурных зависимостей констант анизотропии в d-подсистеме, давшая возможность реально сократить число необходимых для их описания параметров с пяти до двух-трех и определить их для Y LuxFeO из сопоставления с экспериментом [5*].
На примере HoFe03 изучено поведение резонансных частот во взаимодействующих Fe- и R-подсистемах при различных ОФП. индуцированных внешним магнитным полем НИ а-. Ь- и с-осям. выяснена природа соответствующих мягких мод. Показано, что при HI lb оси поведение частот сильно зависит от константы изотропного R-Fe обмена, что позволило из сопоставления теории с новыми экспериментальными данными по АФМР в сильном магнитном поле HI lb [6*] найти величину этой константы и определить последовательность индуцированных полем ОФП: Г - Г , - Г,,.
23 !3 43
Дано объяснение сильного влияния немагнитных примесных ионов А13* (магнитных вакансий) на поведение резонансных частот монокристаллов ортоферритов HoFe, А1 0, и GdFe А1 О и определены обменные поля магнитных вакансий, соответственно равные Нту=8кЭ и Н =35-38кЭ [7'].
т v
Практическая значимость работы: результаты, изложенные в ней могут быть полезны для создания новых материалов с заданными высокочастотными свойствами, в частности, для расчетов узкополосных заградительных фильтров субмиллиметрового и миллиметрового диапазонов на основе ортоферритов Y LuxFe03 .
Апробация работы. Материалы, включенные в диссертацию, докладывались на XIX Всеюзной конференции по магнитным явлениям (1991), The 6th Joint MMM-Intermag Conference (1994). семинарах ИОФ РАН.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав и списка основных цитируемых литературных источников. Работа содержит 118 страниц машинописного текста, включая 40 рисунков, 6 таблиц и 94 наименований цитируемой литературы.