Магнитные и тепловые свойств гейзенберговской СПИН-стекольной системы Li0.5Fe2.5-xGaxO4 тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.11 ВАК РФ

РГ Ь УН

■) ь сен да

ХАРЬКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

МАГНИТНЫЕ И ТЕПЛОВЫЕ СВОЙСТВА ГЕЙЗЕНБЕРГОВСКОЙ СПИН-СТЕКОЛЬНОЙ СИСТЕШ Ьй Р& ~ О/,

и.О 2., X Ч

01.04.11 - физика магнитных явлений

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-иатеиатическнх наук

Харьков 1994

Диссертацией является рукопись.

Работа выполнена в Харьковском государственном университете

Научные руководители - Д-р физ.-мат.наук, проф.

ПОПКОВ Юрий Андронович К-т физ.-мат.наук, доц. ЕФИМОВА Нелли Николаевна

Официальные оппоненты: Д-р физ.-мат.наук, прсф.

МЕШСОВ Борис Александрович ( ХГУ, г.Харьков ) Д-р физ.-мат.наук, проф. ХАРЧЕНКО Николай Федорович ( ЙТИНТ HAH Украины, г.Харьков).

Ведущая организация - Национальный научный центр

Харьковский физико-технический институт (г.Харьков).

СО

Защита состоится 994 г. в часов

на заседании специализированного совета Д 053.06.02 в Харьковск государственном университете (310077, г.Харьков-77, пл.Свободы,' ауд.им.К.Д.Синельникова).

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке ХГУ.

Автореферат разослан

a ßt^Ctt-UL- 1994 г.

Ученый секретарь «

специализированного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Физика неупорядоченных магнетиков и иновых стекол (СС) как самостоятельное научное направление «армировалась к началу 80-х годов, чему предшествовал громадный >ток теоретических и экспериментальных научных исследований, ¡вилообразно увеличившийся после сообщения Кзнеллы и Мидоша Janella V., Mydosh J.A., 1972) об обнаружении каспа на темпера-/рной зависимости динамической восприимчивости разбавленных шавов типа Au - Fe и интерпретации этого факта как свидетель-гва фазового перехода в новое магнитное состояние, названное СС ЗйгаМз S.F., Anderson P.W., 1975).

Согласно представлениям, сложившимся на сегодняшний день и старающимся на результаты теоретического рассмотрения в рамках одели среднего поля с бесконечным радиусом взаимодействия модель Шеррингтона-Киркпатрика) и компьютерного моделирования, сновное отличие СС от других магнитоупорядоченных состояний со-тоит в своеобразных особенностях энергетического спектра, а мекно, его высокой степени выроздения и неэргодичности. Предпо-¡ьикамн для перехода в СС состояние является наличие в структуре ¡лучайных конкурирующих взаимодействий и высокая концентрация зрустрированных связей.

Несмотря на значительные успехи в понимании природы спинсте-сольного состояния, эта проблема дазхе в общих чертах еще далека эт разрешения. Единственной последовательной теорией СС является теория среднего поля ШК, в полной мере приложимая лишь к системам с действием (классические СС типа Au -> Fe). Однако и здесь точные решения получены лишь в окрестностях температуры перехода I (температура замерзания СС). Для систем с короткодействующим обменным взаимодействием общее теоретическое рассмотрение вообще отсутствует, так что в рамках обменного механизма вопрос о фазовом переходе при Т = Т > OK остается открытым. Если для изин-говского случая в компьютерных экспериментах получены свидетельства наличия фазового перехода в СС состояние при конечной температуре (Oglelsky А.Т., 1985), то для гейзенберговской модели, которая соответствует большому числу известных магнетиков, тако-

го рода данных нет. В имеющихся на сегодняшний день теоретических расчетах устойчиво получается, что нижняя критическая размерность & >3, что означает отсутствие фазового перехода в СС состояние и противоречит имеющимся экспериментальным результатам. Другая сложность построения общей теории реальных СС связана с тем, что е существующих Теоретических моделях рассматриваются, как правило, однородные состояния, тогда как реальные объекты - неоднородны. Неоднородность, обусловленная эффектами кластеризации перколяционной природа, особенно ярко выракена и принципиально неустранима в магнетиках с короткодействующим обменным взаимодействием, хотя имеет место и для классических спинстекольных систем. С учетом неоднородности возрастают трудности не только при рассмотрении СС состояния. Возникает вопрос и о существовании в неоднородных системах фазового перехода в состояния с дальним ферро- или антиферромагнитным порядком. Имеющиеся по этому поеоду экспериментальные данные разрознены и немногочисленны, а их интерпретация противоречива. Этот вопрос, хотя и имеет большой самостоятельный интерес, тесно связан с проблемой СС, т.к. переход в состояния типа СС возможен не только из парамагнитной , но н из магнитоупорядоченных фаз ( <Ш или А®) - так называемые возвратные перехода. По существу, однозначные представления, здесь имеются только о парамагнитной фазе. Круг вопросов, относящийся к типу и структуре состояний, формирующихся при понижении температуры, наличию и особенностям фазовых переходов между ними, остается дискуссионным и по-прежнему является предметом теоретических и экспериментальных исследований.

Представления о неупорядоченных состояниях типа СС не могут быть полными без рассмотрения вопросов, связанных со спектром элементарных магнитных возбуздений, возникающих в таких системах. В настоящее время на основании результатов компьютерных расчетов, а также экспериментов по неупругому рассеянию нейтронов и температурной зависимости теплоемкости ыонно считать установленным, что в спинстекольных системах могут существовать коллективные возбуждения типа бозонов. Однако из разнообразия экспериментальных данных, полученных для различных СС систем, сле-

/ет, что спектр магнитных возбуждений, вероятно, во многом оп-эделяется характером и структурой неупорядоченных состояний, эк что эта проблема требует систематического изучения.

Затронутыми вопросами (гейзенберг> чские системы с коротко-ействием, возвратные переходы, спектр ь.¿ментарных возбуждений) алеко не исчерпывается круг актуал' ли проблем современной финки СС. Однако эти вопросы можно отнеси! к "классическим", ко-орые поднимались еще в ранних исследованиях, но не были решены период "мозгового штурма" проблемы СС в 70-80 гг. Сегодня яс-о, что для их разрешения нужны всесторонние исследования, в том исле систематические целенаправленные эксперименты на модельных 'бъектах.

Зев ДИССертадИРЯНОЗ работы. Целью настоящей работы являлось ¡ледующее:

- экспериментальное исследование типов, структуры и механиз-юв формирования неупорядоченных магнитных состояний в разбав-юнных ферримагнитных шпинелях (Lio gFea ^Ga^O^), относящихся с числу гейзенберговских систем, с короткодействующим обменом. 1ри этом основное внимание было сосредоточено на изучении состояний, реализующихся в областях концентраций, соответствущих ичальной и конечной стадиям разрушения дальнего ферримагнитного горядка;

экспериментальное исследование особенностей тепловых свойств разбавленных ферримагнетиков L1Q sPe2 xGax04, обусловленных типом и структурой состояний в различных сечениях разовой диаграммы концентрация - температура (х - Г).

В связи с указанной целью работы в диссертации были поставлены следующие задачи исследоваш:

- выбор модельных объектов, отличающихся степенью возмущения обменного взаимодействия;

- синтез поликристаллических образцов и их аттестация;

- комплексное исследование магнитных свойств, обусловленных дальним ферримагнитным порядком;

- исследование спинстекольных свойств (магнитной необратимости и вязкости) в стационарных магнитных полях;

- исследование динамической восприимчивости в слабых низко-

частотных полях;

- оценка характера возмущения обменного взаимодействия, вно симого диамагнитным разбавлением;

- исследование температурных зависимостей магнитной част: теплоемкости - Ст(Т);

- анализ полученных результатов с точки зрения: 1) сущест вукщих представлений о влиянии обменного взаимодействия на спиновое упорядочение; 11) установление корреляций между структура состояний и характером магнитных возбуждений.

Научная новизна работы. В результате проведенных исследований получены следующие новые научные результаты. Впервые на основании результатов комплексного исследования физических свойст! разбавленных ферримагнитных шпинелей Ыо Б?е2 идентифи-

цированы тип и структура состояний на начальном по концентрации этапе нарушения дальнего ферримагнитного порядка и установлень особенности их магнитных и тепловых свойств.

С использованием классических методов обнаружения фазового перехода в точке Кюри, в том числе температурной зависимости магнитного вклада в теплоемкость (Н = 0) и скейлинг-внализа свойств в малых магнитных полях, определены типы и особенности состояний, реализующихся вблизи мультикритической точки х - Т диаграммы, где ярко выражена неоднородность кластерного типа. Впервые для разбавленных ферримагнитных шпинелей в широкой области концентраций проведено комплексное изучение тепловых и магнитных свойств, результаты которого позволили установить наличие корреляций между структурой состояний в различных сечениях х - Т диаграммы и характером спектра магнитных возбуждений.

Практическая значимость работы. Полученные в настоящей рабо-терезультаты - механизмы формирования неупорядоченных ФСС состояний в разбавленных гейзенберговских системах, черты фазового перехода ПМ - ФМ в неоднородных системах, корреляция между структурой состояний и характером ее спектра возбуждений - могут быть использованы для дальнейшего развития представлений о природе и особенностях состояний типа СС,

Разбавленные ферримагнитные окислы со структурой шпинели, выбранные в настоящей работе в качестве модельных объектов, на-

>дят широкое практическое применение как функциональные мате-галы, применяющиеся в различных типах электронных устройств, ээтому полученные результаты могут быть использованы для прог-ззирования свойств при разработке новых магнитных материалов.

На защиту выносятся следуще подокм и научные зультага:

1. Состояния типа ферримагнитного спинового стекла (ФСС), зрактеризуадиеся сосуществованием ниже температуры замерзания Г < Т ) дальнего ферримагнитного порядка для продольных состав-шцих спинов и спинстекольного для поперечных, в разбавленных эрримагнитных окислах (гейзенберговские системы с короткодейст-аем) формируются уже на начальной по концентрации стадии нару-эния коллинеарного ферримагнитного упорядочения. Форлирование эких состояний обусловлено возмущением обменного взаимодейст-ия.

2. Для системы разбавленных ферримагнитных пшинелей 1 БГеа Са^О^ , которая является типичным примером неодно-одных магнитных систем с ярко выраженной кластеризацией перко-яционной природы, установлено существование фазового перехода М ■* Ш во всей области концентраций немагнитных ионов Саэ* ниже ультикритической точки х - Т диаграммы, в том числе в непосред-твенной близости к ней. При этом вблизи мультикритической точки азовый переход ЛМ - Ш имеет, те же характерные для фазовых переходов второго рода признаки, что и в однородных системах, од-:ако критический показатель для парамагнитной восприимчивости :езко возрастает при увеличении магнитного поля Н.

3. Своеобразные особенности поведения, обнаруженные при ис-¡ледовании температурных зависимостей магнитной части теплоем-:ости С (Т) в различных концентрационных сечениях х - Т диаграм-

СТ

и системы Ь10 БРеа в_хСах04, свидетельствуют о том, что спектр ¡агнитных возбувдений содержит вклады различной природы и его :арактер непосредственно определяется конкретными особенностями ¡труктуры магнитных состояний.

Апробация работы. Основные результаты, полученные в работе, !ыли доложены на Всесоюзном совещании по физике низких температур (Казань, 1992) и Международных семинарах "Физика магнитных

явлений" (Донецк, 1993, 1994).

Публикации. По результатам исследований диссертационной работы имеется 5 публикаций.

Структура И Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и библиографии, насчитывающей 132 наименования. Общий объем работы составляет 223 страницы машинописного текста, включая 90 рисунков и 5 таблиц.

Работа выполнена на кафедре общей физики Харьковского госуниверситета в рамках важнейшей тематики кафедры "Разработка физических основ создания новых магнитных материалов с заданным комплексом магнитных свойств", шифр теш 1.3.5.6., номер госрегистрации 0186.013.0977, выполняемой по координационному плану HAH Украины.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении кратко рассмотрены основные достижения в изучении проблемы спинового стекла (СС) - нового магнитного состояния, первые сообщения о котором появились лишь в начале 70-х годов, и круг принципиальных вопросов, требующих разрешения для создания общей теории СС; обоснованы актуальность тематики работы, сформулированы ее общая цель и конкретные задачи исследований; показаны новизна, а также научная и практическая значимость основных результатов, полученных в работе при экспериментальном изучении типов, структуры и механизмов формирования неупорядоченных магнитных состояний, реализующихся в системе разбавленных ферримагнитных шпинелей L1q ^Fe B_xGax04, и особенностей присущих этим состояниям тепловых свойств; изложены положения, выносимые на защиту.

В первой главе представлен литературный обзор основных теоретических и экспериментальных рехультатов, полученных к настоящему времени, на основании которых сформулирована и обоснована тема исследований диссертации.

Во второй главе описаны методы синтеза и контроля однофаз-ности поликристаллических образцов системы Ы Fe Ga 0

r г 0,5 2, S-x х 4

стехиометрических составов, а также экспериментальные методики,

спользованные для комплексного исследования магнитных и тепло-ых свойств Ы-Са шпинелей в широких интервалах магнитных шлей

температур. Исследование изотерм о (Н) и политерм 0„(Т) удель-

т н

:ой намагниченности в стационарных магнитных полях от 2Э до &г20кЭ, получаемых с помощью сверхпроводящего соленоида или электромагнита, было проведено: при Т = 4,2т200К на баллистичес-сом магнитометре (чувствительность 10"эГссм:'с"1:; при Т = 77-'00К - на маятниковом магнитометре (чувствительность 10_1Гссм3/г). Начальная восприимчивость в постоянных полях, созываемых объемным соленоидом при Т = (77-И ООО) К была измерена шдухционным баллистическим методом (чувствительность 10"э-г10"4); восприимчивость в парамагнитной области при Т > 300К - методом Гуи с использованием микроаналитических весов (чувствительность Ю"'7); динамическая восприимчивость на первой гармонике перемагничиваютего поля с частотой от 0 до 4кГц и амплитудой и 5 ЗОЭ была измерена индукционным методом, выделение действительной %' и-мнимой X" частей осуществлялось с помощью УПИ-2 (чувствительность метода 10~3). Во всех случаях температура измерялась откэлиброванными термопарам модь-константан или -при высоких температурах - хромель-алюмель.

Температурные зависимости теплоемкости были измерены с использованием вакуумного адиабатического калориметра с адсорбционным насосом, температура измерялась угольным термометром, изготовленным и проградуированным во ВНШФТРИ.

Третья пава посвящена исследованию типов' и структуры состояний, реализующихся в системе разбавленных шпинелей Ыо 5Геа в ранее не рассматривавшемся подробно интерва-

ле концентраций немагнитных ионов Саэ+ 0,8 < х < 1,2, что представляло штерес как начальная стадия разрушения дальнего ферри-магнитного порядка, т.к. в соответствии с концентрационной фазовой х-Т диаграммой для х > 1,2 при низких температурах реализуются неупорядоченные кластерные состояния типа ФСС /1, 2/. Ы-йа шпинели удовлетворяют всем модельным представлениям, положенным в основу теоретических исследований, в которых рассматривается обменный механизм формирования неупорядоченных состояний типа СС /3/. Поэтому вопрос о типе и структуре магнитных состоя-

ний изучался в плане их обусловленности и связи с -возмущение обменного взаимодействия, вносимого диамагнитным замещением йа1 -» Ре3*. Было учтено, что, наряду с неупорядоченными ФСС состоя ниями, предсказанными в /3/, Ы-Са шпинелях при 0,8 < х < 1, могут возникнуть неколлинеарные спиновые упорядочения, соответ ствующие регулярным или статистическим угловым структурам, связи с этим в узком смысле задача состояла в проведении кош лексного исследования магнитных свойств с целью обнаружения при знаков, характерных для каздого из перечисленных магнитных сос тояний. Независимо от этого в рамках модели молекулярного пол, Нееля с использованием результатов исследования температурны:

зависимостей обратной парамагнитной восприимчивости X"1(Т) был;

р

проведена оценка характера возмущения обменного взаимодействия обусловленного замещением Са3+ -» Ре3+.

Исследование изотерм намагниченности, проведенное в широко! интервале температур в сильных магнитных полях (до 15*20кЭ), е также температурных зависимостей начальной восприимчивости позволило определить характер изменения свойств, обусловленные дальним магнитным порядком: при 0,8 < х 5 1,2 точка Кюри и спонтанный магнитный момент при 0К регулярно понижаются. Изменение обменного взаимодействия при замещении ба3* -» Ре3* приводит также к изменению типа температурных зависимостей спонтанной намагниченности о (Т) от обычного вейссовского 0 (для х < 1,2) к Р

Я

типу (х = 1,2) - кривая Ов(Т) имеет слабый максимум. В области 0,9 < х <1,2 обнаружены своеобразные особенности проявления закона Т3"2 Блоха для намагниченности: в координатах с^ - 1а/г экспериментальные зависимости °в(Т) апроксимируются двумя протяженными линейными участками, заметно отличающимися наклоном. Тв-кое поведение может быть интерпретировано как свидетельство изменения закона дисперсии спиновых волн вследствие флуктуаций обмена. Для х = 1,2 в интервале температур (4,2 - 80)К закон Т3/2 не выполняется. Во всех случаях, т.е. при 0,8 < х < 1,2, при низких температурах в больших полях не наблюдалось заметной восприимчивости парапроцесса, являющейся характерным признаком обычных неколлинеарных структур, что позволило сделать вывод об их отсутствии, Этот вывод согласуется с результатами оценки ха-

жтера изменения обменного взаимодействия, из которых следует, ю неколлинеарные макроскопические спиновые структуры в этой ¡ласти содержания Ga3+ не образуются.

Типичные СС свойства, как известно, могут быть обнаружены

злько в слабых магнитных полях. Проведение такого рода исследо-

ший в статических магнитных полях Н < 100Э показало, что: при

1зких температурах наблюдается магнитная необратимость - отли-

ie политерм о (Т), измеренных в режимах "ZFC" (предварительное н

клаждение до 4,2К в отсутствие Н) и "FC" (предварительное охла-цение при Н = const) - и магнитная вязкость - неравновесная на-агниченность ozFc зависит от времени. Окончательный вывод об Зразовании в области концентраций 0,9 < х < 1,2 при низких тем-ературах неупорядоченных ФСС состояний был сделан на основании езультатов исследования температурных, зависимостей действитель-ой Х'(Т) и мнимой Х"(Т) частей динамической восприимчивости. На ависимостях Х"(Т) при Т = 9К (х = 0,9) и Т = 12К (х = 1,2) меется характерный острый максимум, размывающийся, а затем ис-езанщий при увеличении h . Особенности магнитных свойств в ма-ых постоянных и переменных полях свидетельствуют о том, что поле разрушения при Г = Т дальнего СС порядка для поперечных по •тношению к дд составляющих спинов в некотором конечном интерва-;е температур Т > Т в структуре сохраняются изолированные обла-¡ти локальной неколлинеарности (ОЛН).

Таким образом, в результате проведенных исследований уста-гавлено, что концентрационная область 0,8 < х < 1,2 на фазовой :-Т диаграмме разбавленных шпинелей L1Q gFea g xGax04 соответ-¡твует однородным ФСС состояниям, в формировании которых, участ-¡уют только отдельные спины, а не спины и спиновые кластеры, как i неоднородных ФСС состояниях при х > 1,2. Образование таких со-¡тояний может быть обусловлено только обменным механизмом, в гастности предложенным в /3/.

В четвертой главе рассмотрены магнитные свойства неупорядо-leinfflx состояний, реализующихся в окрестностях мультикритической точки х-Т диаграммы системы L1Q BFea s хСа^04 (х = 1,5), где трко выражены эффекты перколяционной неоднородности магнитной зтруктуры. Последнюю можно представить в виде совокупности двух

взаимодействующих подсистем - матрицы фрустрированных спинов погруженных в нее перколяциояных кластеров с размерами сотен Я, в пределах которых сохраняется ферримагнитное упорядс чение. Основное внимание сосредоточено на таких вопросах, ка существование и особенности фагового перехода ПМ - Ш в неодно родных системах.

Большая часть представленных в работе экспериментальных ре зультатов относится к концентрации йа3*, наиболее близкой мультикритической точке фазовой диаграммы, - х = 1,45. Для реше ния вопроса о наличии фазового перехода ПМ - были проведен исследования политерм °Н(Т) и изотерм о (Н) намагниченности : слабых и сильных полях, результаты которых были использованы дл. определения точки Кюри традиционными классическими методами. Обработка экспериментальных зависимостей сг (Н), измеренных в поля: Н 5 20кЭ, по методу Белова-Арротта, в основу которого положен! теория фазовых переходов второго рода Ландау, показала существование Т = 110К. Такое же значение Т было получено в результат;

С с

скейлинг-анализа восприимчивости в парамагнитной области, которая при Н -» 0 описывается соотношением: X = А(Т - Т В каче-

С

стве особенностей поведения следует отметить то, что скейлинго-вое соотношение для % выполняется в довольно широкой области температур, но не в непосредственной близости к а начиная с температур, на (20т30)К превышающих Т = 110К. Критический показатель Т резко увеличивается с ростом поля от 2 до 20Э, его значение в наименьшем поле (7 ~ 2) совпадает с обычно наблюдающимся для неоднородных систем. Эти результаты в совокупности позволили сделать вывод о том, что в Ы-йа шпинелях вблизи мультикритической точки х-Т диаграммы фазовый переход ПМ - ® существует и имеет характерше черты фазового перехода второго рода. Это подтверждается также тем, что ка температурной зависимости магнитного вклада в теплоемкость С (Т) в этом интервале температур об-

№

наружена особенность в виде А. точки. В работе также приведены результаты, свидетельствуицие о большом влиянии на То конкретных особенностей кластерной структуры. Для проведения такого рода исследований был использован более подходящий в методическом плане стехиометрический состав - х = 1,4. Изменение кластерной

труктуры осуществлялось посредством использования различных ре-имсв термообработки одного и того же поликристаллического обра-ца. Для закаленного и медленно охлажденного образцов при прак-ичесгси неизменном значении намагниченности насыщения при Т = ,2К было получено отличие в Т порядка 100К. Это показывает,

С

то концентрационные границы состояний, реализующихся в окрест-остях мультикритическсй точки х-Т диаграммы, могут заметно сме-,аться.

В ПЯТОЙ главе представлены результаты исследования особенностей температурных зависимостей магнитной части теплоемкости 1 (Т), предпринятые с целью изучения характера спектра магнитных юзбувдений в различных концентрационных сечениях х-Т фазовой сиаграммы. Магнитный вклад для всех исследованных образцов а 0 < : < 2.,5 был определен как разность теплоемкости, измеряемой экс-юриментально, и теплоемкости 11 которая считалась

завной решеточному вкладу. Отклонения от закона спиновых волн ?3/"2 обнаружены уже в области концентраций йа3* 0,9 < х < 1,2, 7де при низких температурах образуются однородные ФСС состошшя. )днако особенности поведения С (Г) в виде хорошо выраженных ши-эоких максимумов наблюдаются только при температурах Т > Т . Это означает, что на начальной по концентрации стадии образования «упорядоченных ФСС состояний при Т < Т основной вклад в С

Г т

цают спиновые волны с квадратичным законом дисперсии и ш при Т - Т разрушается дальний СС порядок для поперечных составляющих зпинов. Максимумы на зависимостях С (Т) при Т > Т можно объяс-

ш Г

ешть существованием локалышх неоднородностей коллинеарного фер-римагнитного упорядочения - ОЛН, благодаря чему в дополнение к спиновым волнам в спектре возбуждений появляются квазилокальные «оды колебаний.

Для неоднородных ФСС состояний (х = 1,35; 1,45) характерно типичное СС поведение: С (Т) ~ Т при Т 5 Т . Исследование зависимости С (Т) для образца с х = 1,45 в широком интервале температур (4, 2К - Т ) показало, что на зависимости С (Т) при Т > Т

с т Г

существует очень интенсивный широкий максимум, а при Т ~ Т осо-

С

бенность в виде А-точки. Сопоставление температурного хода С (Т)

ш

с зависимостью от температуры спонтанной намагниченности о , оп-

а

ределенной кинк-методом в малых полях Н, показывает, что распо-лоиение максимума зависимости С (Т) по температуре совпадает с

ш

той областью, где наблюдается резкое уменьшение (Т ОК). Поскольку в неоднородной системе (матрица + кластеры) наибольший вклад в о^ дают перколяционные кластеры, в работе сделан вывод о том, что в области линейного хода С (Т), т.е. при Т < Т , основ-

ш Г

ной вклад в спектр магнитных возбуждений дают фрустрированныэ спины матрицы, тогда как максимум Ст(Т) обусловлен термическими флуктуациями магнитных моментов кластеров.

В СС области фазовой диаграммы также наблюдается линейная зависимость С (Т), но, если для х = 1,9 С (Т) ~ Т практически

т т

вплоть до Т = Т , то вблизи мультикритической точки - образец с х = 1,6 - только при температурах Т 5 0,23^. В области отклонения от линейности для обоих образцов получены однотипные зависимости - С (Т) ~ т0'52. Эти результаты также показывают присутст-

гп

вие в спектре возбуждений двух вкладов, связанных соответственно со спинами фрустрированной матрицы и кластерами. Таким образом, в совокупности результаты исследования особенностей температурных зависимостей С (Т) в различных концентрационных сечениях фа-

!А

зовой х-Т диаграммы показывают, что характер спектра магнитных возбуждений в неупорядоченных магнетиках в существенной мере зависит как от типа, так и от структуры этих состояний.

В зашченш приведены основные результаты и выводы работы.

1. В широком диапазоне температур и магнитных полей проведено систематическое исследование магнитных свойств разбавленных ферримагнитных шпинелей Ыо БРеа Б ^Са^О^ являющихся хорошими модельными объектами для изучения обменного механизма формирования неупорядоченных состояний типа СС в гейзенберговских системах с короткодействием.

2. В рамках модели молекулярного поля проведена оценка характера возмущения обменного взаимодействия, обусловленного диамагнитным замещением Са3* Ре3*.

3. Установлено, что начальная по концентрации (х = 0,9г1,1) стадия нарушения коллинеарного ферримагнитного упорядочения соответствует образованию при низких, температурах (Т 1 Т ) состояний типа ферримагнитного СС (ФСС), где дальний ферримагнитный

орядок для продольных составляющих спинов сосуществует с СС по-ядком для поперечных.

4. ФСС состояния, реализующиеся при х = 0,9т1,1, обусловлены Именным механизмом и могут быть отнесены к числу однородных -I их формировании участвуют только отдельные спины, а не спины и ишновые кластеры, как при х > 1,2. Характерным для этих сос-■ояний является слабая устойчивость по отношению к воздействию шешнего поля и большие времена релаксации неравновесной намаг-шченности.

5. На начальном этапе образования ФСС состояний претерпевают гекоторые изменения и свойства, связанные с дальним ферримагнит-шм порядком, в частности, обнаружены своеобразные особенности фоявления закона Т3/2 Блоха для температурной зависимости на-«агни.ченности насыщения, которые могут быть интерпретированы как свидетельство изменения закона дисперсии спиновых волн в результате флуктуации обменного взаимодействия.

6. Установлено, что вблизи концентрационной границы существования ферримагнитного порядка (мультикритическая точка х - Т анаграммы), где в магнитной подсистеме сильно выражена неоднородность перколяционной природы, фазовый переход ПМ - Ш существует и имеет, в основном, те же черты, что и для однородных систем. Неоднородность прявляется в типичном для подобных систем завышенном значении критического показателя восприимчивости 7, лричем установлено, что величина 7 резко увеличивается с ростом юля Н.

7. Своеобразные особенности поведения, обнаруженные при исследовании температурных зависимостей магнитной части теплоемкости Ст(Т) в различных концентрационных сечениях х - Т диаграммы системы Li Fe„ „ Ga 0 , свидетельствуют о том, что спектр ма-

0,5 2,5-х х 4

гнитных возбуждений содержит вклады различной природы и его характер непосредственно определяется конкретными особенностями структуры магнитных состояний.

Датированная литература и основные пубикащи:

1. Ефимова H.H., Попков Ю.А., Ткаченко Н.В. Состояние кластерного спинового стекла в разбавленных ферримагнетиках // ЖЭТФ. -1986. - Т.90, вып.4. - С.413-420.

2. Ефимова H.H., Попков Ю.А., Ткаченко H.B. Концентрацконаы переход ФСС-СС в неупорядоченных системах на основе разбавленны. ферримагнитных окислов // ФНТ. - 1990.- Т.16, N12. - С.1565-1575.

3. Vlilaln J. Insulating Spin Glasses. // Z.Phys.B. - 1979. V.33. - P.31-42.

4. Щммова H.H., Попков Ю.А., Халиби M. Динамическая восприимчивость в спинстекольной системе Li Fe„ „ Ga 0 // В сб. науч-

0,S 2,S-x х 4

ных работ аспирантов ХГУ. Харьков: Основа, 1992. - С.127-132.

5. Ефимова H.H., Куфгерина С.Р., Попков Ю.А., Халиби М. Эволюция спектра низкоэнергетических возбуждений при образовании неупорядоченных состояний СС // Тез. доклада 29 Совещания по физик низких температур, Казань. - 1992. - часть 3. - С.Т44.

6. Рфимова H.H., Куфтерина С.Р., Овчаренко В.И., Перваков В.А., Тютрюмова Н.Ю., Хвлиби М. Магнитная структура к спектр возбуждений неупорядоченного ферримагнетика вблизи мульти-критической точки концентрационной фазовой диаграммы // Тез. доклада 6 международного семинара "Физика магнитных явлений". - С.20. - (Донецк, 1993).

7. 'Ефимова H.H., Попков Ю.А., Халиби М. Влияние перколяционных эффектов на структуру и свойства неупорядоченных магнитных состояний в разбавленных ферримагнитных окислах // Тез. доклада 7 международного семинара "Физика магнитных явлений". - С.96. - (Донецк, 1994).

8.Ефимова H.H., Попков Ю.А., Куфтерина С.Р., Халиби М., Перваков В.А., Овчаренко В.И., Тютрюмова Н.Ю. Магнитные и тепловые свойства на начальной стадии формирования состояний типа спинового стекла в системе L1q sFes xGaOx £х-0,9;1,0). //ФНТ. -1994. - T.20,N6. - С.546-555Г