Файл: Гуревич, А. Г. Магнитный резонанс в ферритах и антиферромагнетиках.pdf

140 КОЛЕЁАЙЙЯ НАМАГНИЧЕННОСТИ ПРИ НАЛИЧИИ ДОМЕНОВ [ГЛ. 3

по величине, смещается в сторону больших частот. Максимум же XII1 медленно уменьшаясь, смещается в сторону низких частот —

порядка ю0(?, где происходит и основной спад Хц • Спектр приобре­ тает релаксационный характер (рис. 3.3.2, б). При Q 1 для

Рис. 3.3.2. Магнитные спектры, обусловленные колебаниями границ [17]. а — резонан­ сный спектр (<? > 1); б — релаксационный спектр (Q < 1).

области частот со<^(оа вторым членом в знаменателе (3.3.12) можно пренебречь, тогда

Попытаемся теперь оценить величины со0 и Q для колебаний доменных границ. Из (3.3.13) с учетом (3.3.11) получаем

Для поликристаллических ферритов под I в формуле (3.3.18) следует понимать размер зерен (ІО-2 ч- ІО-4 см), а для монокрис­ таллов размер образцов. Тогда, например, для поликристал-

будут в несколько раз больше. Из приведенных оценок следует, что собственные частоты колебаний доменных границ должны лежать в диапазоне десятков и сотен мегагерц.

т. е. со" с точностью до множителя порядка 1 совпадает с пара­ метром диссипации cod. Однако оценка cod для интересующих нас процессов встречает определенные трудности. Надежные зна­ чения параметров диссипации для ферритов получены из экспе­ риментов по ферромагнитному резонансу в монокристаллах. Например, в диапазоне длин волн 3 ч- 10 см для иттрий-желез­ ного граната и некоторых других совершенных кристаллов cöd — 10е (АН — 1 э), для менее совершенных кристаллов <od

— ІО7 (АН — 10 э). Трудность заключается прежде всего в том, что неясно, в какой мере (и для какого из параметров в большей степени) значения параметров диссипации являются независимы­ ми от частоты и величины постоянного поля. Кроме того, значения их в случае быстро меняющейся в граничном слое намагничен­ ности могут отличаться от значений для однородной намагничен­ ности при ферромагнитном резонансе. Если все же принять, что приведенные значения cod сохраняются при движении доменных стенок, то для и" получим оценку

ТЙ- = 1 - 1 0 ^ i f -

Предположение о независимости от частоты и поля параметра дис­ сипации сог = у АН приводит к величинам со" на порядок большим.

Скорость движения доменной границы была непосредственно измерена Голтом [154] в монокристаллах магнетита Fe2+ Fe^Oj

и железо-никелевого феррита Ni0|75Feo^5Fel+0 4. Из этих измерений, в частности, следует, что для железо-никелевого феррита

-тг- = 35 Мгц.

142 КОЛЕБАНИЯ НАМАГНИЧЕННОСТИ ПРИ НАЛИЧИИ ДОМЕНОВ [ГЛ. 3

Оценка co0 по формуле (3.3.18) для такого феррита (поликристаллического) дает

i t = 280 Мац.

Из приведенных оценок следует, что, по-видимому, в боль­ шинстве случаев движение доменных стенок характеризуется значениями Q, большими 1, т. е.

зависимость %II от частоты долж­ на носить резонансный характер.

Магнитные спектры. На рис. 3.3.3 приведены полученные Перѳкалиной, Аскочинским и Санниковым [158] зависимости

(.іц и ц II от частоты для моно­ кристалла кобальтового ферри­

ы'Х.'КЧЫ>- та. Эти зависимости безусловно связаны с колебаниями домен­

ных границ, так как естествен­ ный ферромагнитный резонанс в кобальтовом феррите {Кг= 4 • 10е)

должен иметь место при значительно более высоких частотах. За­ висимости, показанные на рис. 3.3.3, носят четко выраженный резонансный характер: ®0/2я = 360 Мгц, со"/2я = 25 Мгц. Вели­ чины соо и со" находятся в разумном соответствии с приведенны­ ми выше оценками.

Подавляющее большинство весьма многочисленных измерений магнитных спектров (см., например, [19, 157]) выполнено на поликристаллах. В этом случае никогда не удается наблюдать узкого резонанса, обусловленного колебаниями доменных границ. Основной причиной, вызывающей «размазывание» резонанса до­ менных границ в магнитных спектрах поликристаллов, является сложность доменной структуры, разнообразие форм, размеров и ориентаций доменов. Заметим, что эта причина сказывается и в монокристаллических образцах, если только не приняты специ­ альные меры для упрощения доменной структуры, как, например, в упомянутых работах [154] и [158].

В результате обусловленная колебаниями границ область магнитных спектров ферритов представляет собой растянутый на широкую полосу частот спад р/ и соответствующий ему «горб» р". Эта область спектра обычно «налезает» на область, обуслов­ ленную естественным ферромагнитным резонансом (рис. 3.3.4, а), а иногда совершенно сливается в ней (рис. 3.3.5). И несмотря на то, что собственные частоты колебаний доменных границ, вообще говоря, ниже собственных частот естественного резонанса, высоко­ частотный «хвост» области спектра, обусловленной колебаниями

границ, может достичь частот даже более высоких, чем максималь­ ная частота естественного резонанса, которая определяется фор­ мулой Полдера — Смита (3.1.29).

На характер магнитных спектров ферритов оказывают также влияние различные процессы, которые сопутствуют смещению

Рис. 3.3.4. Магнитные спектры поликристаллического никелевого феррита [157J. I —

область, обусловленная колебаниями границ доменов ( V — участок, где проявляются ре­ лаксационные процессы, сопутствующие колебаниям границ); I I — область естественно­ го ферромагнитного резонанса.

границ доменов и в силу своей инерционности тормозят его. К числу таких процессов принадлежат диффузия ионов, различные

рассматриваемыми процессами, образуют отдельную область магнитного спектра, которая отчетливо видна, например, на рис. 3.3.4,б.

До сих пор мы рассматривали высокочастотные колебания границ доменов при отсутствии постоянного магнитного поля. Предположим теперь, что такое ноле приложено, но величина

144 КОЛЕБАНИЯ НАМАГНИЧЕННОСТИ ПРИ НАЛ ИЧИИ ДОМЕНОВ [ГЛ. 3

его недостаточна для полного исчезновения доменной структуры. Тогда колебания границ доменов около новых положений равно­ весия будут происходить качественно так же, как и при отсутст­

во все диагональные компоненты тензора восприимчивости, и этот тензор запишется следующим образом1):

где Хвр — тензор, обусловленный процессами вращения намаг­ ниченности внутри доменов (именно он рассматривался в преды­ дущих параграфах), а %и — восприимчивость, обусловленная колебаниями границ.

1 Строго говоря, величину %ц в (3.3.20) следует умножить на единичный тензор.

Г Л А В А 4

АНТИФЕРРОМ АГНЕТИКИ И ФЕРРИМАГЫЕТИКИ

§ 4.1. Антиферромагнетизм. Уравнения движения намагниченностей подрешеток

Впредыдущих главах мы рассматривали магнитные колебания

вферромагнетиках — веществах, в которых обменное взаимо­ действие вызывает параллельную ориентацию элементарных маг­ нитных моментов. Однако существуют магнитоупорядоченные вещества и с другими магнитными структурами. Они могут быть коллинеарными (когда элементарные магнитные моменты парал­ лельны или антипараллельны) и неколлинеарными, могут иметь или не иметь средний макроскопический спонтанный магнитный

момент. Малые магнитные колебания в некоторых из таких ве­ ществ будут рассмотрены в этой главе.

Важным классом магнитоупорядочениых веществ являются антиферромагнетики — вещества, в которых при наличии магнит­ ного упорядочения спонтанный (без внешнего магнитного поля) магнитный момент элементарной магнитной ячейки и, следователь­ но, любой макроскопической области равен нулю или же имеет небольшую, по сравнению с суммой элементарных моментов, вели­ чину х). К таким веществам относятся некоторые переходные и редкоземельные металлы и очень многие их окислы и соли. В ка­ честве характерных примеров можно привести окислы МнО, NiO, Сг20 3, a-Fe20 32); галогениды MnF2, NiF2, CUC12-2H20; карбонаты МпС03, СоС03 и многие соединения состава Me+Me2+F3 или R3+Me3+0 3 (где Ме+ — ион щелочного металла, Re3+ — редкоземельный ион, Ме2+ и Ме3+ — ионы переходных металлов).

Выше некоторой температуры Tjv — температуры Нееля,

для ферромагнетиков средний момент достаточно большой области может быть равен нулю пз-за наличия доменов. Замечание же. о возможности наличия небольшого момента обусловлено тем, что обладающие таким мо­