Рассмотрим твердое тело, которое является парамагнетиком при высоких температурах, а при температурах ниже точки Нееля TN его спины испытывают антиферромагнитное упорядочение. В ранних исследованиях ЭПР на таких твердых телах при температурах выше TN наблюдали резонансное поглощение, однако при температурах ниже TN резонансное поглощение обнаружить не удавалось. Эта загадка была разрешена, когда Кеффер и Киттель37 показали, что для антиферромагнитного резонанса требуются кванты, обладающие значительно большей энергией (v в интервале от 1011 до 1012 Гц). Кеффер и Киттель приняли во внимание следующие два фактора: а) В антиферромагнетике вследствие магнитной анизотропии запасена большая энергия. Она может быть представлена параметром ВА. б) Каждая магнитная подрешетка испытывает на себе действие молекулярного поля (обменного поля) со стороны другой подрешетки. При этом, в отличие от ферромагнитного материала, обменное поле обеспечивает ненулевой (на самом деле подавляющий) вклад ВЕ в эффективное поле. Как следствие всего сказанного, условие антиферромагнитного резонанса принимает вид Av = g\iB {[ВА (2ВЕ + ВА)]№ ± (1 -a) Bext}, (5.119) где B^t — внешнее магнитное поле. Величина а связана с размагничивающим фактором, соответствующим внешнему полю; 36 См., например, Prange R. Е.г Korenman V.— J. Magn. Resonance, 6, 274 (1972). w Keffer F.t Kittel C—Phys. Rev., 85, 329 (1952). 570 Гл. 5. Диэлектрические и магнитные свойства твердых тел 30 40 50 60 \ 70 Т, К 67,7К Рис. 5.30. Температурная зависимость частоты антиферромагнитного резонанса для MnF2 в отсутствие внешнего магнитного поля. Экспериментальные точки, в действительности полученные с использованием некоторого внешнего магнитного поля, затем были пересчитаны с помощью уравнения (5.119) в частоты, соответствующие нулевому полю. [Johnson F. М.г Nethercot А Н.— Phys. Rev., 114,705 (1959).] она уменьшается до нуля, когда температура поднимается до TN. На рис. 5.30 показано, как для кристаллов MnF2 резонансная частота, соответствующая нулевому внешнему магнитному полю, изменяется с ростом температуры. Частота для самой низкой температуры согласуется с 5^ = 0,88 Тл и 5#=56 Тл, так что величина [ВА(2ВЕ+ВА)]1/2 составляет почти 10 Тл. Это означает, что для изменения резонансной частоты внешним магнитным полем необходим очень мощный магнит. В качестве таких магнитов могут быть использованы сверхпроводящие соленоиды. Тогда сильное магнитное поле Bext, приложенное в соответствующем направлении, может обеспечить уменьшение резонансной частоты до частот обычного микроволнового диапазона 38 [при этом используются преимущества, появляющиеся при выборе отрицательного знака в уравнении (5.119)]. Однако такие условия отсутствовали в раннем эксперименте, результаты которого приведены на рис. 5.30. Эта пионерская работа по антиферромагнитному резонансу была выполнена в миллиметровом диапазоне длин волн. Прохождение линии резонанса для каждой температуры осуществлялось de Wijn И. W. et al— Phys. Rev., 8, 299 (1973). 5.3. Магнитный резонанс 571 с помощью развертки небольшим магнитным полем (до 0,5 Тл). Полученные экспериментальные данные затем были с помощью формулы (5.119) пересчитаны в эквивалентные резонансные частоты при нулевом внешнем поле, которые содержат информацию об изменении с температурой ВЕ и Ва. Кривая рис. 5.30 связана с (но не идентична) кривой функции Бриллюэна для намагниченности каждой из противоположно направленных магнитных подрешеток. И намагниченность и частота антиферромагнитного резонанса в нулевом поле стремятся к нулю по мере приближения снизу к 7^ = 67,7 К.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Антиферромагнитный резонанс» з дисципліни «Фізика твердого тіла»
