Магнитная кристаллографическая анизотропия

Cтраница 3

В результате спин-орбитального взаимодейст вия в ферромагнетике возникает анизотропия в расположении атомных магнитных моментов относительно осей кристалла. Этот вид магнитной анизотропии называется магнитной кристаллографической анизотропией. [31]

В качестве примера нетривиального поведения антиферромагнетика во внешнем поле рассмотрим эффект переориентации спин-системы антиферромагнетика или спин-флопа, который состоит в том, что при некоторой критической величине внешнего поля Я /, параллельного вектору Ii, спины подрешеток скачком устанавливаются перпендикулярно внешнему полю. Для объяснения этого эффекта необходимо учесть энергию магнитной кристаллографической анизотропии, которая как раз и приводит к наличию выделенной оси. [32]

В работе Клогстона, Сула, Уокера и Андерсона [13], в которой резонансная линия ферритов впервые была объяснена при помощи механизма релаксации типа двухмагнонного рассеяния, в качестве причины переходов k 0 - k ф 0 рассматривались вариации псевдодипольного взаимодействия. Позднее, когда удалось глубже понять природу магнитной кристаллографической анизотропии и точнее был установлен ее в значительной мере одноион-ный характер, оказалось необходимым пересмотреть указанную точку зрения. Псевдодипольное взаимодействие, величина которого в большинстве случаев недостаточна для того, чтобы им можно было объяснить магнитную анизотропию, оказалось слишком малым и для объяснения наблюдаемых значений АЯ. Согласно Каллену и Питтелли [180], главный вклад в АН в данном случае должно вносить спин-орбиталыюе взаимодействие. При этом влияние пространственных вариаций спин-орбитального взаимодействия нельзя путать с влиянием вариаций поля анизотропии, потому что вклады спин-орбитального взаимодействия в ширину линии и в анизотропию появляются в разных порядках теории возмущений. Основная трудность заключается в том, что все эти взаимодействия имеют малый радиус действия. Поэтому их вариации от иона к попу в таких веществах, как неупорядоченная обращенная шпинель, практически пе коррелировали и, согласно рассмотренной выше общей теории, должны иметь очень большую абсолютную величину. Для феррита-граната иттрия с добавкой Со предсказание Хааза и Каллена [181. 182] относительно величины уширения резонансной линии при О К. [33]

В качестве примера нетривиального поведения антиферромагнетика во внешнем поле рассмотрим эффект переориентации спин-системы антиферромагнетика или спин-флопа, который состоит в том, что при некоторой критической величине внешнего поля Hf, параллельного вектору 1Ь спины подрешеток скачком устанавливаются перпендикулярно внешнему полю. Для объяснения этого эффекта необходимо учесть энергию магнитной кристаллографической анизотропии, которая как раз и приводит к наличию выделенной оси. [34]

Для ферритов в соответствии с теорией Танигучи [11] основным источником магнитной кристаллографической анизотропии является анизотропное обменное взаимодействие. Используя теорию кристаллического поля Ван-Флека [12], Танигучи рассчитал энергию магнитной кристаллографической анизотропии ферритов, обусловленную диполь-дипольным взаимодействием катионов, и показал, что эта энергия зависит от величины угла, образованного направлением оси магнитовзаимодействующих атомов и локальной намагниченностью. У материалов с малой величиной этого угла должно происходить направленное упорядочение ионных пар ( в кобальтсодержащих ферритах такие пары, по-видимому, Со2 - Со2), что и обусловливает возникновение наведенной магнитной анизотропии. [35]

Магнитная система х), состоящая из магнитных моментов ( в основном спиновых) атомов или ионов ферро - или ферримагнетика, не является, однако, изолированной. Она связана с кристаллической решеткой теми же взаимодействиями, которые ответственны за магнитную кристаллографическую анизотропию и магнито-стрикцию. Наличие таких взаимодействий приводит к возникновению обмена энергией между магнитной системой и решеткой, так что решетка с термодинамической точки зрения становится тепловым резервуаром для магнитной системы. [36]

В противоположность этому почти все нашедшие практическое применение ферриты с прямоугольной петлей гистерезиса являются неориентированными. К условиям возникновения подобной прямоугольной гистерезисной характеристики следует отнести прежде всего случаи, когда магнитная кристаллографическая анизотропия материала / С равна нулю и когда магнитострикция равна нулю. [37]

Например, замещение части ионов Fe3 в феррите-гранате Y3Fe5Oi2 немагнитными ионами оказывает очень малое влияние на АН [178, 179]; в ферритах со структурой шпинели замещение магнитных ионов цинком также не приводит к расширению линии. Таким образом, остаются лишь взаимодействия, которые носят анизотропный характер и участвуют в возникновении магнитной кристаллографической анизотропии, например спин-орбитальная связь и другие взаимодействия, учитываемые так называемым псевдодипольным взаимодействием. [38]

С, и поэтому векторы намагниченности прочно удерживаются в этом направлении. У материалов же, обладающих плоскостью легкого намагничивания, векторы намагниченности легко вращаются и принимают любое направление в данной плоскости; во всяком случае направление векторов намагниченности не зависит от величины / С. Значение магнитной кристаллографической анизотропии выражает в этом случае лишь энергию, необходимую для поворота вектора намагниченности из плоскости легкого намагничивания. [39]

В кристаллах ферромагнитных материалов результирующий магнитный момент располагается вдоль некоторых преимущественных направлений. У железа, например, такие направлении параллельны осям элементарной ячейки кубической решетки. Энергией магнитной кристаллографической анизотропии называют эпсрппо, необходимую для поворота направления результирующего магнитного момента в сторону от оси легкого намагничивания. [40]

Петля гистерезиса. [41]

Графически интеграл (11.11) выражает площадь, заключенную между кривой намагничивания и осью Jm. Из рис. 11.4 видно, что наибольшей магнитной энергией обладает кристалл, намагниченный в трудном направлении, наименьшей - в направлении легкого намагничивания. Разность между этими энергиями называют энергией магнитной кристаллографической анизотропии. [42]

Отмеченное выше вырождение состояний, связанных с (1.1) и (1.2) ( независимость состояния ферромагнетика от ориентации суммарной намагниченности), снимается благодаря релятивистским спин-спиновым и спин-орбитальным взаимодействиям. Хотя эти взаимодействия слабее обменных, они играют чрезвычайно важную роль в объяснении анизотропии магнитных свойств ферромагнетиков. Отклонение М от этих направлений приводит к появлению добавочной энергии кристаллов, которая называется энергией магнитной кристаллографической анизотропии. [43]

В то же время разработаны сплавы с аморфно-кристаллической структурой, которые имеют комплекс свойств магнитомягкого материала. После отжига при 530 - 550 С в течение 1 ч исходный аморфный сплав приобретает двухфазную аморфно-кристаллическую структуру - зерна твердого раствора кремния в железе с размерами 10 - 20 нм, окруженные аморфной оболочкой. Сплавы этого типа имеют близкую к нулю магнитострикцию ( как сумму отрицательной магнитострикции на-нокристаллов и положительной магнитострикции аморфной фазы) и такую же малую константу магнитной кристаллографической анизотропии. [44]

Следует сказать об анизотропии магнитных свойств ферритов, так как большинство из них обладает существенной зависимостью свойств от направлений. Чем ниже симметрия кристалла, тем выше анизотропия его свойств. Одноосные кристаллы ферритов имеют огромные поля анизотропии, исчисляемые десятками тысяч эрстед, в то время как поля анизотропии кубических ферритов не превышают обычно тысячи эрстед. Магнитная кристаллографическая анизотропия оказывает существенное влияние на поведение ферритов Е полях сверхвысоких частот. [45]

Страницы: 1 2 3 4