П ш
о
& о. ш
8
ратурная зависимость вектора L [или, что то же самое, намагниченности под реш╦ток 2MQ(T)^ гду Л/0 ≈ намагниченность каждой из подрешеток, M\\≈M\\-^Ml при tf~Q] да╦тся выражопием
провождается скачком намагниченности (рис. 3). т. е. представляем собой фазовый переход 1-го рода. Значение лоля опрокидывания
Направление вектора L определяется знаком константы о- Если а, > 0, то L. направлен вдоль оси высокого порядка Oz (лсгкоосный АФМ), если а < 0, то L, перпендикулярен Oz (л е г к о и л о с к о с т и о н АФМ). Т, о., константа а характеризует энергию анизотропии
Рис. 2. и ≈ температурная зависимость магнитной восприимчивости х аитифсрромагнетина MnF., вдоль (У. \ и перпендикулярно (х ) оси
антиферромагнетизма (тетрагональной оси); б≈з явной.ч ость от температуры величины i/i для идеального парамагнетика (7) и для MnF2 (г). Горизонтальная прямая≈ зависимость 1/х , от Г.
При спин-флокс происходит переход из состояния с малой намагниченностью в состояние с большей намагниченностью (Х|| < Xi)- B образце конечного размера появляются чередующиеся области (фазы) с нпаким и высоким значениями X. Такое состояние по аналогии с промежуточным состоянием сверхпроводников
а
80 120 160 200 240 280 320
т л
120 160 200 240280320 ГК
в антдферромагп. состоянии н определяет эффективное ноле анизотропии:
Член (Ь/2) {Л/l-r-Mj/) определяет магн. анизотропию в парамагн. состоянии и ио мы. случаях оказывается пренебрежимо малым .
Из yp-HHJt, определяющих минимум Ф в магн. поле, следует, что при любом направлении маги, ноля намагниченность ЛФМ
Д^-у^Я-^-ХцН///)/, (6)
где l^L/L. Восприимчивость Х|| уменьшается с ростом L'2, a y^=i/n и, в согласии с экспериментом, по
зависит от темп-ры (рис. 2, б). Коэф. В является оси. константой обменного взаимодействия, характеризующей свойства АФМ. Она определяет эффективное обменное поло
HE^-\\/2ttL-BM0. (7)
Как видно из рис. 2, X. > У, |( . Эта разнтща в вос-пршшчнвостях приводит к тому, чтот когда внеш. ноле,
М/м
макс
Рис. 3. Зависимость относительной намагниченности М/Л? .,., для одноосного
V i) h L,
антифсррпмг]гнетикн при Г-О К. Штриховая линия соответствует иамагничеи-кости при H^OZ, сплошная≈ при //и Oz\\ Hfi≈ поле спин-флола, Н-съ≈поле спин-флипа.
%|
приложенное к одноосному АФМ вдоль оси А., достигает значения
H*ci = aL*/(KL ≈ Х└) a aBL* (8)
(Ln ≈ значение L при Т=0 Т\\), происходит скачкообразный поворот атомных магн. моментов от папрапле-нля вдоль оси кристалла в перпендикулярную оси плоскость, т. о, вектор Li ложится в плоскость, перпендикулярную Oz. Это явление (ориентационный фазовый переход) принято называть опрокидыванием подреш╦ток (с н и и - ф л о п). Переход сшш-флоп со-
паз. п р о м е ж у т о ч я ым. Оно возникает, когда внеш. поле достигает величины Нс1 (в предположении Хц^О) н существует в области значений напряж╦нности между НС1 и IIci~\\-N%,Hci(N≈размагничивающий фактор образца). По мере возрастания внеш. поля в л тих пределах ннутр. ноле в образце оста╦тся постоянным и разным Heij а объ╦м высоконолевон фазы монотонно возрастает от нуля до объ╦ма образца.
В сильных магн. полях, когда If = '2Н'£ = Яс%, происходит фаз оный переход 2-го рода из антиферромаг-нитного в насыщенное парамагн. состояние (с н и н-флип). На рис. 3 показана зависимость намагниченности АФМ от приложенного поля Н (для Т1≈О К), на рис. 4≈зависимость критич. магн. полой ЯС1 п //С2 фазовых переходов от тсми-ры.
В ряде кристаллов симметрия допускает существование в тсрмодилампч. потенциале Ф (3) билинейных членов типа р/^/Л/^. Это приводит к тому, что минимуму потенциала в отсутствие внеш. магн. ноля соответствует состояние с отличной от нуля намагниченностью М ≈ (р/й) L. Поскольку ко;эф. р < #, то Л/ < L. Ото явление называется слабым ферромагнетизмом
Рис. 4. Магнитная фановая диаграмма одноосного пнтиферро магнстика в магнитном поле, параллельном оси л╦гкого на.млг-пичивания; 1 ≈ линия пер^1-хода спим-флоп (На), 2 ≈ линия перехода слин-флип (Яга), П ≈ парамагнитная фа;ш, АФМ ≈ фаза легкоосного антиферромаг-и^тика, СФ ≈ фапа сиил-флол. Стрелки показывают направление? векторов намагниченности подрош╦ток (л╦гкая ось и магнитное поли направлены вертикально).
АФМ. Взаимодействие, прпиодящее к поянленпго членов вида j3L/A/£ и обусловливающее слабый ферромагнетизм АФМ, называется Дзялошилского взаимодействием, С янлениом слабого форромагпотияма тесно сия^аны пьезомагнещизм П
4» Квантовая теория антиферромагнетизма
Поведение АФМ теорией спиновых
при низких темп-pax описывается -колебаний векторов маги, мо-
")
}
