Твердое тело, для которого обменный интеграл 1е [см. выражение (5.95)] положительный, в ферромагнитном состоянии при температурах ниже точки Кюри Тс~ (/е/&о) обладает объемной спонтанной намагниченностью. При температуре, значительно более низкой, чем Тс, возбуждается сравнительно малое количество спиновых волн и в сущности все неспаренные спины в образце оказываются связанными воедино. Эту ситуацию можно рассматривать как предельный случай системы связанных спинов (что для малого количества спинов одного атома уже обсуждалось в предыдущем разделе). Магнитный момент ферромагнитного образца является суммой магнитных моментов всех его магнитных атомов, и его составляющая, параллельная некоторому внешнему магнитному полю Я0, может быть представлена очень большим квантовым числом пг8. Полный магнитный момент ферромагнитного образца пре- цессирует вокруг направления Но с угловой частотой o = 2ttv, зависящей от Н0. Ферромагнитный резонансм возникает, когда имеет место сильное поглощение микроволновых квантов, частота которых совпадает с частотой прецессии. Поглощение фотона изменяет ms в соответствии с обычным правилом отбора Ams=±l. В предыдущем разделе использовалась величина Но, поскольку Н0 или B0=jioHo могут быть измерены вне образца. Однако внутри образца существует иное эффективное магнитное поле. Вместе с тем, нет оснований считать, что внутреннее эффективное поле включает в себя очень сильное «молекулярное поле» Вейсса Не [см. выражение (5.87)], в противном случае частоты ферромагнитного резонанса были бы порядка 1013 Гц даже в отсутствие внешнего поля. Поскольку этого не наблюдается экспериментально, Не не должно быть эффективным. Причина заключается в том, что используемые радиочастотные кванты обладают длиной волны, которая велика по сравнению с размерами образца и взаимодействует в фазе со всеми спинами сразу. В этом случае отсутствует какой-либо угол между любым спином и его соседями и Не не оказывает влияние на вращающий момент. Какое же эффективное поле следует использовать в условии резонанса? Только для сферического образца соотношение /iv=£iibBo дает такие значения g-фактора, которые совпадают с ^-фактором для свободного электрона. Как показал Кит- тель 35, расхождение между приложенным и эффективным по- 34 Первое сообщение о ферромагнитном резонансе принадлежит Гриф- фитсу [Griffiths /. Я. Е.—Nature, 158, 670 (1946)1. **№el С—Phys. Rev., 71, 270 (1947). 568 Гл. 5. Диэлектрические и магнитные свойства твердых тел №ГеД Т-ХОК \ ^=—' 0,70 0,75 0,80 £Тл Рис. 5.29. Линия ферримагнитного резонанса для никелевого феррита. Измерения выполнены на сферическом образце диаметром 0,38 мм при комнатной температуре и частоте 24 ГГц. Эффективное поле в образце, скорректированное на малый размагничивающий фактор образца, форма которого несколько отлична от сферической, Ве=0,787 Тл для £=2,18 [Yager W. A. et a/.— Phys. Rev., 80, 744 (1950)]. лями для подавляющего большинства образцов различной геометрической формы связано с сильным влиянием размагничивания в ферромагнетиках. В общем случае Av = g\iB [(Во + <*М*) (Во + РцоМ )11/2> (5.118) где величины аир зависят от ориентации поля и формы образца; <х=р = 0 для образца простой сферической формы. Ферромагнитный резонанс имеет тенденцию давать значения ^-фактора, несколько превышающие g-фактор для свободного электрона, если для обработки экспериментальных результатов использовать выражение (5.118) с величинами аир, соответствующими образцу и геометрии эксперимента. Таким образом были получены значения g=2,10; 2,18 и 2,21 соответственно для железа, кобальта и никеля — ферромагнетиков группы Зй-переходных элементов. Резонансное поглощение наблюдалось и для ферримагнитных соединений, при этом для железо-иттриевого граната (Y3Fe50i2) было найдено g=2,ll, а для никелевого феррита (NiFe204) g=2,18. Ширина линии ферромагнитного или ферримагнитного резонанса зависит сложным образом от геометрии образца, темце- i s 5.3. Магнитный резонанс 569 ратуры и особенностей материала. На рис. 5.29 представлена сравнительно широкая резонансная линия для ферримагнетика NiFe204, однако имеются сообщения, что для некоторых твердых тел наблюдаются узкие линии с шириной порядка 10~4 Тл. Теоретические представления о ширине линии в ферромагнетиках разработаны еще не полностью **. Высокая электропроводность металлических ферромагнетиков — чистых элементов и сплавов — создает экспериментальные сложности, которые связаны с очень малой глубиной проникновения (толщиной скин-слоя) микроволнового излучения. Эти сложности не возникают в случае непроводящих ферромагнитных и ферримагнитных соединений. В качестве примера на рис. 5.29 показана кривая поглощения ферримагнитного резонанса.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Ферромагнитный и ферримагнитный резонанс» з дисципліни «Фізика твердого тіла»
