ЧЕРКАССЫ  ИНФОРМАЦИОННО-СПРАВОЧНЫЙ ПОРТАЛ ГОРОДА И ОБЛАСТИ   ГЛАВНАЯ         ВХОД          РЕГИСТРАЦИЯ        КАРТА САЙТА   
Энциклопедии и справочники

Физическая энциклопедия
СПИНОВОЙ ПЛОТНОСТИ ВОЛНЫ

СПИНОВОЙ ПЛОТНОСТИ ВОЛНЫ - термодинамически равновесноесостояние вещества, характеризующееся пространственно неоднородным периодич. <распределением плотности магн. момента М(r). При этом усреднённыймакроскопич. магн. момент системы равен нулю 8060-3.jpgи С. п. в. можно рассматривать как одно из проявлений антиферромагнетизма. Пространственное распределение М(r )описывается соотношением:
8060-4.jpg

где Q - волновой вектор С. п. в.

Чаще всего под С. п. в. понимают антиферромагнетизм системы взаимодействующихколлективизиров. электронов (см. Зонный магнетизм). Парамагн. осн. <состояние однородного электронного газа может оказаться неустойчивым относительнообразования С. п. в. Неустойчивость зависит от характера взаимодействиямежду электронами. Особенности зонной структуры могут стабилизировать С. <п. в., т. е. привести к антиферромагн. осн. состоянию электронной системы.

Критерий неустойчивости парамагн. состояния зонного магнетика (см. Стонеракритерий ферромагнетизма )определяется не только величиной потенциаламежэлектронного взаимодействия, но и зависимостью магн. восприимчивости 8060-5.jpgотэлектронного волнового вектора q. Напр., если в силу к.-л. особенноститопологии фермаповерхности 8060-6.jpg обладает резко выраженным максимумом при нек-ром значении 8060-7.jpg,то фазовый переход при 8060-8.jpgиз парамагн. состояния в состояние с С. п. в. может иметь место даже прислабом взаимодействии между электронами. Наличие конгруэнтных (совпадающихпри трансляции на волновой вектор Q )электронных и дырочных участковна поверхности Ферми (н е с т и н г) в веществах с металлич. проводимостьюприводит к возможности триплетного электрон-дырочного спаривания с возникновениемС. п. в.

наиб. подходящей моделью для микроскопич. описания фазового переходав состояние с С. п. в. является модель экситонного диэлектрика. Всистемах с С. п. в. появляются щель 8060-9.jpgв электронном энергетич. спектре и особенности плотности состояний накраях этой щели. С этим связаны особенности оптич., кинетич., магн., упругихи др. свойств С. п. в. От краёв щели «отщепляются» спин-поляризов. состояния, <отсутствующие в парамагн. фазе и приводящие к резонансным аномалиям кинетич. <свойств. Необычно и поведение дефектов: в окрестности дефекта происходитдополнит. перераспределение спиновой плотности, т. в. формируется ближнийантиферромагн. порядок, сохраняющий-

ся иногда выше точки Нееля TN (локализованная С. п. <в.). На фоне осн. состояния ниже точки Нееля Т< Т N в электронном газе формируются своеобразные коллективные возбужденияспиновой плотности (а м п л и т у д о н ы, ф а з о н ы, С. п. в. - м аг н о н ы). Теория предсказывает также существование слабо затухающих коллективныхвозбуждений выше Т N. С. п. в. образуется в результатефазового перехода (обычно 2-го рода, хотя возможны фазовые превращения1-го рода) при темп-ре ниже точки Нееля (рис.).
8060-10.jpg

Фазовая диаграмма экситонного диэлектрика для фазового перехода всостояние волны спиновой плотности (2-го рода): П - парамагнитная фаза;С - антиферромагнитная соизмеримая фаза; Н - антиферромагнитная несоизмеримаяфаза;8060-11.jpg,8060-12.jpg соответствуетТ = 0 К,8060-13.jpg, Т N - темп-pa перехода в состояние волны спиновой плотностипри8060-14.jpg

Пространственный период волны может выражаться через целое число постоянныхкристаллич. решётки (соизмеримая фаза), но возможно появление и несоизмеримыхсверхструктур, т. е. С. п. в., период к-рых не кратен периоду кристаллич. <решётки.

В переходных металлах и их сплавах реализуется ситуация, когда Q= G/2, где G - вектор обратной решётки, что соответствует соизмеримой фазе. В более общем случае 8060-15.jpg, где 8060-16.jpgи зависит от Т, что соответствует несоизмеримой фазе.

Среди чистых металлов, в к-рых наблюдаются С. п. в., наиб. исследованСr, поверхность Ферми к-рого обладает двумя конгруэнтными участками: дырочнымоктаэдром, центрированным в точке Н Бриллюэна зоны, и электроннымквазиоктаэдром, центрированным в точке Г. Октаэдрич. грани перпендикулярнык направлению [111], и электронный октаэдр меньше дырочного. Значит. частьэтих двух листов поверхности Ферми может быть совмещена трансляцией наволновой вектор 8060-17.jpg, где 8060-18.jpgпри Т = 0 K. При этом суммарные объёмы электронного и дырочногооктаэдров примерно равны, и в фазе С. п. в. эти октаэдры исчезают, перекрытыещелью.

Измерения нейтронной дифракции на монокристаллах Сr показали, что магн. <упорядочение в нём существенно отличается от обычного антиферромагнетизма(см. Магнитная нейтронография), причём 8060-19.jpgимеет слабую температурную зависимость (при Т~ TN величина 8060-20.jpg). Выше TN ср. магн. момент на 1 атом Сr порядка 8060-21.jpg (в ферромагн. фазе он составляет 8060-22.jpg). Темп-pa Нееля чистого 8060-23.jpgК; при Т< 120 К поперечная модуляция периодической магн. структурысменяется на продольную - происходит т. н. с п и н - ф л и п переход.

Теория зонного антиферромагнетизма и С. п. в. позволила интерпретироватьмагн. свойства сплавов Сг. Концентрац. фазовые диаграммы этих сплавов, <переход из несоизмеримой структуры в соизмеримую, изменение магн. структурыи свойств под давлением и др. особенности также хорошо описываются модельюэкситонного диэлектрика. При этом в сплавах Сг с немагнитными переходнымиметаллами изменение состава сплава влияет на TN и параметрыструктуры С. п. в. Напр., для сплавов с Мо и W влияние примесного рассеянияэлектронов - единств, причина изменения TN и параметровструктуры. Для сплавов с металламидонорами (Mn, Re, Os, Rh и др.) с ростомих концентрации происходит выравнивание объёмов электронного и дырочногооктаэдров, и при нек-рой концентрации примеси происходит переход из модулированнойв чисто удвоенную антиферромагн. структуру. Для металлов-акцепторов (V,Ni) с ростом их концентрации 8060-24.jpgрастёт. Зависимость TN от концентрации примеси для доноровнемонотонная, для акцепторов - падающая.

Выявлены и др. металлич. системы, в к-рых имеет место переход из парамагн. <состояния в состояние с С. п. в. К ним относятся редкоземельные металлыи их сплавы с переходными металлами, обладающие геликоидальной антиферромагн. <структурой. В этих веществах поверхность Ферми имеет конгруэнтные «ленточные»участки 8060-25.jpg. Примерами таких систем служат Еu и сплавы Y и Se с тяжёлыми редкоземельнымиметаллами (Tb, Gd, Dy, Но). В сплавах Y и Sc с Ег и Тm реализуется синусоидальнаяантиферромагн. структура, т. е. С. п. в., происхождение к-рой также связанос особенностью поверхности Ферми.

Сплавы и соединения переходных металлов также испытывают переход изпарамагн. состояния в состояние С. п. в. К таким системам относятся упорядоченныесплавы FeRh, Pt3Fe, MnNi, геликоидальные магнетики FeGe2,MnS2, соединение СrВ 2, сложные халькогени-ды ванадия(V3S4, V5S8), возможно, сульфидникеля NiS и интерметаллические соединения ИЗ группы фаз ЛавесаTiBe2 и 8060-26.jpg. В т. н. ф а з а х Магнелли 8060-27.jpgпри 8060-28.jpg такжеимеет место переход в фазу С. п. в., причём на фоне волны зарядовойплотности. В ряде актинидных соединений с тяжёлыми фермионами(URuSi2,UCu5, UCd11, U2Zn7, U1-xThxPt3 )С. п. в. формируется при низких темп-рах в фазе тяжёлой ферми-жидкости. <Конкретное применение модели С. п. в. к перечисленным объектам требуетучёта дополнит. эффектов - магнитострикции, спиновой поляризацииостальных участков поверхности Ферми, наличия вблизи неё т. н. резонансаАбрикосова - Суда (см. Промежуточная валентность).

Особой группой веществ, в к-рых наблюдались состояния С. п. в., являютсянек-рые квазиодномерные органические проводники, напр. (TMTSF)2X- тетраметил-тетраселенфульвален, где X - анионы (X = PF6, AsF6).Установлено также существование С. п. в. и с нек-рыми др. анионами. Переходув антиферромагн. фазу отвечает С. п. в. с удвоенным (по сравнению с постояннойрешётки) периодом в продольном направлении. Возможно, что магн. упорядочениев металлооксидах типа La-Sr-Сu-О и Y-Ва-Сu-О также представляет собой С. <п. в., что связано с проблемой высокотемпературной сверхпроводимости (см.Оксидные высокотемпературные сверхпроводники).

В широком смысле понятие С. п. в. может быть обобщено на случай произвольныхпериодич. сверхструктур в антиферромагнетиках (геликоидальные, синусоидальныеструктуры). Феноменелогич. теория магн. сверхструктур основывается на теориифазовых переходов 2-го рода Ландау. В неметаллах формирование сверхструктурпроисходит под влиянием релятивистских взаимодействий спин - решётка испин - спин, а также вследствие анизотропного обменного взаимодействия. Периоды сверхструктур в антиферромагн. металлах определяются взаимодействиемэлектронов проводимости со спинами магн. ионов и мало отличаются от величин, <обратных экстремальным диаметрам поверхности Ферми.

Лит.: Д з я л о ш и н с к и й И. Е., Теория геликоидальных структурв антиферромагнетиках, «ЖЭТФ», 1964, т. 46, с. 1420; т. 47, с. 337, 992;Куликов Н. И., Тугушев В. В., Волны спиновой плотности и зонный антиферромагнетизмв металлах, «УФН», 1984, т. 144, в. 4, с. 643: Г о р ь к о в Л. П., Физическиеявления в новых органических проводниках, там же, в. 3, с. 381; М о р ия Т., Спиновые флуктуации в магнетиках с коллективизированными электронами, <пер. с англ., М., 1988. В. В. Тугушев, Е. П. Башкин.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.



Наверх

Ротатор баннеров 468x60

Баннеров в ротаторе: 0   Смотреть все   Добавить баннер
 

 
Добавить баннер

Добавить баннер       Партнерка для Вашего сайта



Ротатор баннеров 88x31

Баннеров в ротаторе: 0   Смотреть все   Добавить баннер