книги из ГПНТБ / Гуревич, А. Г. Магнитный резонанс в ферритах и антиферромагнетиках

560 ПРОЦЕССЫ РЕЛАКСАЦИИ [ГЛ. 9

ничснности (си. рис. 2.2.11), не совпадающих, в отличие от Но3+, с осями симметрии кристалла.

При исследовании ферромагнитного резонанса в иттрий-же- лезном гранате с ионами Y b 3+, наряду с рассмотренными выше зависимостями, как уже отмечалось, наблюдались «аномалии» [392, 404]. Они заключались в том, что при низких температурах для некоторых направлений намагниченности (в плоскости {110} —

жением температуры, во всяком случае, до 1,5 °К . Эти аномалии в течение ряда лет оставались иеобъясненнымн. Их можно было бы понять, если бы для указанных направлений имели место сближения уровней Y b 3+, причем с очень малыми (Ае)МШІ. Од­ нако таких сближений нет для той структуры уровней иона Y b 3+

нение 140 VI оказалось неожиданно простым: ионы Y b 3+ в гранате

жения энергетических уровней наблюдались также [409] в нт-

уровнями ионов с поглощением магноиов, характерные для п о п е р е ч ­

же характер температурных зависимостей АН в случае Рг3+ [409] говорят в пользу механизма поперечной релаксации. Одиако если 1/т будет порядка (Ае)ШІІІ//і, т. е. порядка со, то и механизм продольной релаксации может быть эффективен. Таким образом, в случаях, когда минимальное расстояние между сближающи­ мися уровнями оказывается одного порядка с Тип, возникает интересная и сложная ситуация, когда оба механизма, попереч­ ной и продольной (медленной) релаксации, могут действовать «одновременно.

562 ПРОЦЕССЫ РЕЛАКСАЦИИ [ГЛ. 9

ыельных ионов. Одиако рассмотренные выше механизмы ре­

риваются как независимые параметры, должны остаться без изменения.

Ионы Sd-группы, обладающие орбитальным моментом (см. табл. 9.6.1), могут играть роль в релаксации в ферритах как со структурой шпинели, так и граната. В гранатах они могут за­ мещать ноны Fe3+. Причем если замещающие ионы — двухили четырехвалентные, то для получения бездефектного кристалла приходится вводить какие-либо другие ионы (например, немаг­ нитные) с валентностью, соответственно, большей или меньшей чем 3, в количестве, необходимом для сохранения электрической нейтральности кристалла. Ионы Fe2+ возникают в гранате в ок­ таэдрических узлах при добавлении ионов с валентностью, боль­

тельно наблюдается низкотемпературный максимум А Н , обуслов­ ленный в н у т р и и о н н ы м и переходами. Этот максимум хорошо объ­

564 П Р О Ц Е С С Ы Р Е Л А К С А Ц И И [ Г Л . 9

ионами Со2+других ионов — с меньшей спин-орбитальной связью. Однако величина обусловленной ионами кобальта ширины кри­ вой и ее температурные и угловые зависимости, как уже отмеча­ лось в § 9.3, не находятся в согласии с таким механизмом. Эти зависимости являются типичными для механизма медленной ионной релаксации [393].

Мы рассмотрели несколько примеров проявления ионного ме­ ханизма релаксации в ферритах. Из этих примеров видно, что рассматриваемый механизм является очень эффективным, обеспе­ чивая при низких температурах большие вклады в ширину резо­ нансной кривой даже при сравнительно малых концентрациях ионов. Характерными для этого механизма релаксации являются

ш м о н о т о н н а я температурная зависимость и с и л ь н а я а н и з о т р о п и я

ширины резонансной кривой. Можно полагать, что ионный ме­ ханизм релаксации имеет место и в антиферромагнетиках, атакже в металлах.

Заключительные замечания по процессам релаксации. В этой главе мы исследовали основные типы процессов релаксации в магнитоупорядоченных кристаллах. Посредством таких процес­ сов осуществляется, в частности, диссипация энергии магнитных колебаний. Ради простоты и учитывая практическую важность и степень разработанности вопроса в настоящее время, мы рас­ сматривали главным образом (но не исключительно) релаксацию малых однородных колебаний намагниченности в слабо проводящих ферро- (или ферридля низкочастотного типа колебаний) магне­ тиках. Однако исследованными элементарными процессами будут определяться релаксационные и диссипативные явления и в других — нерассмотренных нами случаях.

Теоретические и экспериментальные результаты, изложенные в этой главе, должны были наполнить конкретным содержанием ту схему диссипации энергии магнитных колебаний, возбуждае­ мых внешним переменным полем, которая была приведена на рис. 9.1.2. Заметим, что показанные на этой схеме и подробно рассмотренные в дальнейшем каналы диссипации действуют одно­

личные каналы характеризуются различными зависимостями параметра диссипации от температуры, частоты, постоянного ноля и углов между ним и осями кристалла. И поэтому относительные

ров, вклад какого-либо одного [канала релаксации существенно преобладает. В других случаях разделение вкладов различных каналов требует тщательного анализа температурных и дру­

гих зависимостей параметра диссипации. В настоящее время такое разделение далекоjere всегда возможно.

Разделение вкладов различных процессов релаксации в ши­ рину резонансной кривой оказывается возможным с определен­ ной степенью достоверности в случае монокристаллов ферритов. В качестве примера на рис. 9.6.18^ проведено такое разделение

для двух сферических образцов иттрий-железного граната. При построении вкладов отдельных процессов релаксации использо­ ваны теоретические и экспериментальные температурные зави­ симости и оценки, которые были приведены в этой главе. Ыекогерентиый (флуктуационный) вклад, который становится сущест­ венным при подходе к температуре Кюри, дан совместно для всех процессов.

Такое же разделение можно провести в некоторых случаях и для поликристаллических ферритов (см., например, стр. 506— 507). Для других магнитоупорядоченных веществ: ферромагнит­ ных металлов, антиферромагнетиков, надежное разделение вкла­ дов различных процессов релаксации в параметры диссипации станет возможным только после дальнейшего изучения этих процессов.

П Р И Л О Ж Е Н И Я 1

С ВЯ ЗЬ М ЕЖ Д У ЕДИНИЦАМИ И ЗН А Ч ЕН И Я П О СТО ЯН Н Ы Х

В книге используется гауссова система единиц. Соотношения между еди­ ницами этой системы и единицами системы СИ даны в табл. П.1.1. В ней приведены за немногими исключениями лишь те величины, которые встре­ чаются в книге. В квадратных скобках даны сокращенные названия, ис­ пользованные в тексте.

Если аг и аси — единицы, соответственно, гауссовой системы и системы СИ, /1Г и А си — значения некоторой величины, измеренной в этих едини­ цах, а К — множители, приведенные в табл. П.1.1, то

Втабл. П.1.2 даны значения некоторых фундаментальных постоянных, которые встречаются в тексте книги или же необходимы для проведения рас­ четов по затронутым в книге вопросам.

Ватомной физике и физике твердого тела энергия частиц (пли квази­ частиц — возбуждений) измеряется часто в специальных единицах, которые определяются следующим образом. Электрон-вольт есть энергия электрона, прошедшего разность потенциалов 1 в. Обратный сантиметр есть энергия кванта электромагнитного излучения с длиной волны 1 см. Градус Кель­ вина — это средняя энергия, приходящаяся на две степени свободы атома идеального газа при температуре 1 °К. И наконец, эрстед (как единица энер­ гии) — это величина зеемановского расщепления уровней при g-факторе электронного спина в магнитном поле 1 а. Величины этих единиц в эргах

исоотношения между некоторыми из них приведены в следующей таблице.

Соотношения между единицами энергии