Экспериментальное исследование спин-волнового резонанса в магниторазбавленных сплавах в нормальном и сверхпроводящем состояниях тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.11 ВАК РФ

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

КАЗАНСКИЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР

КАЗАНСКИЙ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ имени Е.К. ЗА ВОЙСКО ГО

На правах рукописи

ГОРЮНОВ Юрий Владимирович

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СПИН-ВОЛНОВОГО РЕЗОНАНСА В МАГНИТОРАЗБАВЛЕННЫХ СПЛАВАХ В НОРМАЛЬНОМ И СВЕРХПРОВОДЯЩЕМ СОСТОЯНИЯХ

01.04.11 - физика магнитных явлений

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

КАЗАНЬ - 1995

Работа выполнена в Казанском физико-техническом институте им. Е. К. Эавойского КНЦ РАН

Научные руководители: доктор физико-математических нау

И. А. Гарифуллин;

доктор физико-математических нау Г. Г. Халиуллин.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических нау

профессор В.А. Голенищев-Кутузс кандидат физико-математических "к доцент А. Б. Диберман.

Ведущая организация - Институт физики металлов УрО РАН Сг. Екатеринбург)

Защита состоится 4? " С^-ЩхалИ 1995 г. в 1430 часов на заседании специализированного совета Д 003.71.01 при Казанскс физико-техническом институте им.Е.К. Завойского КНЦ РАН по адресу: 420029, г.Казань, ул. Сибирский тракт, 10/7.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке КФТИ КНЦ РАН.

Отзывы на автореферат (два заверенных экземпляра) просим направлять по адресу: 420029, г.Казань, ул.Сибирский тракт,1С

Автореферат разослан " И _" 1995 г.

Ученый секретарь специализированного совета

д.ф.-м. н. М. М. Шакирзянов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Магнитные свойства металлов, легиро-.нных магнитными примесями, в значительной степени опреде-птся взаимодействиями между примесными локализованными гнитными моментами. Для исследований этих взаимодействий пешно применяется метод ЭПР, который дает возможность по-чения информации на микроскопическом уровне. В настоящее емя этим методом исследован ряд металлических систем, от-сительно которых были получены свидетельства взаимодейст-я локализованных магнитных моментов на аномально больших сстояниях. В частности, был детально изучен ЭПР ионов системе ^а^_хЕгх. Было обнаружено, что в точке сверхпрово-щего ССП) перехода происходит скачкообразное уменьшение рины линии, причем величина скачка увеличивается с ростом нцентрадии эрбия. Было установлено, что эффект обусловлен еличением в сверхпроводнике дальнодействия косвенного об-нного взаимодействия локализованных моментов через элек-оны проводимости - так называемого взаимодействия Рудерма-- Киттеля - Касуйи - Иосиды СРККИ - взаимодействия). Его льнодействие определяется радиусом облака поляризованных ектронов проводимости. В нормальном состоянии размер обла-электронов, поляризованных спином примеси, не превышает скольких ангстрем. В СП состоянии на расстоянии порядка эмера куперовской пары £ за счет СП корреляций возникает пяризация противоположного знака. Это означает, что даже и малых концентрациях' магнитных примесей х число спинов N хС?/а)'3, попадающих в область взаимодействия, аномально гсико, так как длина когерентности ? » а (а - параметр репей) . Это обстоятельство может вносить новое качество в иновую динамику во внешнем магнитном поле. Оценки показы-от, что в этом случае флуктуации обменного поля малы по эзнению с его средним значением даже в парамагнитной об-:ти. Малость флуктуаций позволяет предположить, что пере-з низкочастотных спиновых возбуждений носит слабодиссипа-зный спин-волновой характер. Обнаружение спин-волнового зонанса ССВР) в сверхпроводнике с парамагнитными примесями ллось бы прямым подтверждением этого предположения. Несомненно, эффекты, связанные с дальнодействующими вза-

имодействиями между примесями, вызывает глубокий интерес и I их проявлению в нормальном состоянии. Примером такого металла, в котором существуют дальнодействующие взаимодействие между магнитными моментами, является сильно парамагнитны! металл палладий. Исследования ЭПР в магниторазбавленно» сплаве палладия показали, что радиус взаимодействия примесных магнитных моментов в этой системе 15 Аз в несколысс раз превышает обычную для металлов величину *» 5 Д. Исследования СВР в этой системе также могли бы позволить получит! информацию о дальнодействующих взаимодействиях. Вместе с тем, само наблюдение СВР в магниторазбавленном сплаве ш столь очевидно вследствие сильной пространственной дисперсш обменных полей в местах расположения магнитных примесей.

Целью настоящей диссертационной работы является обнаружение и исследование спин-волнового резонанса в сверхпроводящих и нормальных магниторазбавленных сплавах с дальнодей-ствующими взаимодействиями между магнитными примесями.

Для исследований были взяты системы лантан-эрбий и палладий-железо.

Научная новизна и практическая значимость.

1. Впервые обнаружен спин-волновой резонанс в сверхпровод' нике с парамагнитными примесями, что является прямым под тверждением наличия дальнодействующих обменных взаимодей ствлй между примесями в сверхпроводнике.

2. Проведены детальные исследования этого нетривиальноп для парамагнитной системы явления в зависимости от темпера туры, толщины пленки, концентрации эрбия.

3. . Установлено, что температурная зависимость спиновой вое приимчивости электронов проводимости сверхпроводящего ланта на, извлеченная из температурного поведения коэффициент, жесткости спиновых волн, может быть описана в рамках теори Бардина-Купера-Шриффера.

4. Обнаружен спин-волновой резонанс в магниторазбавленно ферромагнетике, находящемся в нормальном состоянии.

5. Проведена оценка коэффициента жесткости спиновых волн сплаве РсИге.

Р. Разработана методика получения тонких пленок сплавов хи мически активных элементов на вакуумном оборудовании, рабо

\ -

'ающем на базе парсмасляных средств откачки.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной >а<5оты были доложены на конференции молодых ученых КФТИ СКа-)ань, 19903; двустороннем Советско-Германском семинаре по юдкоземельным материалам (Казань, 1991); VIII-ой Всесоюзной жоле по актуальным проблемам физики и химии редкоземельных »единений САппатиты, 1991); 6-ой объединенной международной :онференции "МММ-Интермаг" (Альбукерк, 1994); XXVII конгрес-:е "AMPERE" СКазань, 1994).

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и ¡писка цитируемой литературы. Работа изложена на 130 странных, включая 35 рисунков и библиографии из 105 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дается краткий обзор некоторых работ, сыграв-шх важную роль в формировании основных представлений о вза-[модействиях в нормальных и сверхпроводящих магниторазбав-[енных сплавах. На основании этого делается заключение об жтуальнооти проведенного исследования, формулируются его юновные задачи.

Первая глава посвящена методике эксперимента. Поскольку [ля метода спин-волнового резонанса приготовление пленочных |бразцов заданного состава имеет определяющее значение, ос-ювное внимание в данной главе уделено выбору методики полу-[ения тонких пленок, ее аппаратному воплощения и процедурно-су проведению. Предварительные оценки показали, что для ис-:ледований необходимо получение пленок толщиной порядка 'ысяч ангстрем и концентрацией магнитных примесей вблизи ат.%. В результате краткого обзора методов приготовления [ленок наиболее простыми в реализации и способными дать об->азцы нужного качества были признаны два метода: лазерное [спарение и термическое испарение. Пробы показали, что лагерное испарение с помощью установки Квант-12 не может обес-¡ечить в высоковакуумных условиях требуемую чистоту пленок [антана из-за низкой скорости испарения. В дальнейшем подро-ího рассматриваются две модификации метода термического искрения: непосредственное испарение сплава корректирующего юстава и-раздельное испарение компонентов сплава. Первая

модификация была применена для получения пленок сплава Рс11_хРех, поскольку давления насыщенного пара палладия и железа очень близки. Для сплава Ьа^Ег^ это оказалось неприемлемым вследствие различия давления паров лантана и эрбия на три порядка. Для реализации метода раздельного термического испарения оказывается непригодным испарение компонент из капли, лодочки или керамического тигля вследствие нестабильности скорости испарения в первом случае и в силу высокой активности лантана (температура испарения ~2300 К!) - во втором. Поэтому был разработан и изготовлен с помощью лазерной сварки танталовый цельнометаллический испаритель с косвенным подогревом. Испаритель состоял из тигля, вваренного в тонкостенный 0.10 мм) трубчатый нагреватель, и токоподво-дящих элементов. Зазор между тиглем и нагревателем составлял 0.3-0.5 мм. Испарители лантана и эрбия закрывались охлаждаемым медным экраном, препятствующим подогреву подложек излучением и загрязнению пленок материалом нагревателя. Посредством применения системы, известной под названием "вакуум в вакууме", высокие геттерные свойства лантана были превращены из недостатка в преимущество. Для этого в середину вакуумной камеры была вмонтирована рабочая камера, внутри которой производилось испарение. Предварительное испарение лантана при закрытых от испаряемого потока подложках приводило к тому, что на внутренней поверхности рабочей камеры образовывалась обширная пленка лантана, "работающего" как геттер. Эффективный вакуум Енутри изолированного объема при этом улучшался в п ~ $отв/ Раз- (30ТВ, Бдд- соответственно площади отверстий в стенках рабочей камеры и пленки геттера - лантана, п ~ 100.). Вакуум снаружи рабочей камеры при получении исследованных пленок составлял ~ 5-10"^ тор. С целью удаления легколетучих примесей перед напылением производился длительный прогрев лантана с индикацией медленного испарения по кварцевому измерителю толщины КИГ-1, которым также измерялась толщина пленок. Защита пленок активного сплава Ьа^_хЕгх осуществлялась с обеих сторон слоями моноскиси кремния. Образцы хранились в эвакуированных стеклянных ампулах. В качестве подложек были использованы полированные пластины оптически

о

чистого кварца размером 4x15x1 мм . Образцы пленок сплава

'dj_xFex получались в вакууме 3-10"® тор, и специальные меры 1ащиты не применялись.

В конце главы описываются используемые приборы: установка для измерения статической магнитной восприимчивости мето-(ом Фарадея; модуляционный ЭПР-спектрометр BER-418S 'Bruker", работающий на частоте 9.4 Ггц.и криогенное обору-ювание к нему.

Во II главе излагаются результаты исследования спин-юлнового резонанса в парамагнитной системе La-Er, находятся в сверхпроводящем состоянии. В первом параграфе главы федставлены основные положения теории спиновых волн в пара-сагнитной системе примесей в сверхпроводнике. Далее пркзо-1ятся данные экспериментов, их анализ и интерпретация.

Спектр спиновых возбуждений для волновых векторов q й был получен в виде:

eq= дмБ V D q2, D üx <S2> <5* JQ ?2, (ID

2

-де J0=Jsf рСvq/2, g - g-фактор, магнетон Бора, D -соэффициент спиновой жесткости, Jsj> - параметр обменного ¡заимодействия локального спина с электроном проводимости. Хер - плотность электронных состояний на уровне Ферми, vQ-)бъем, приходящийся на один узел кристаллической решетки, >Х = í^p'^^^p характеризует уменьшение. статической спино-юй восприимчивости £s электронов проводимости в сннглетном ЗКШ-состоянии по сравнению с паулиевской восприимчивостью

Экспериментально были исследованы пленки La^_xErx с х = ). 008 - 0.02 и толщинами 2500 - 5000 Á. В нормальном состояли для всех приготовленных образцов наблюдался сигнал ЭПР с )-фактором, близким к 6,8. Производная поглощаемой мощности IP/dH имела симметричную форму. Ширина линии АН линейно уве-гачивалась с температурой, что, очевидно, обусловлено кор-жнговским механизмом релаксации намагниченности примесных юнов эрбия. При изменении угла между плоскостью пленочного >бразца и направлением постоянного магнитного поля положение i форма линии ЭПР практически не изменялись.

В сверхпроводящем состоянии, как это обычно бывает и ;ля массивных образцов, существенно ухудшались условия наблюдения резонансного сигнала. Причиной этому являются следящие обстоятельства. Во-первых, поведение "нулевой линии"

становится немонотонным вследствие сильной полевой зависимости нерезонансной части поверхностного импеданса сверхпро-водника. Во-вторых, вследствие движения сверхпроводящих вихрей при протяжке поля и их скачков из-за процессов термоактивации многократно возрастает уровень шумов.Так же, как и в массивных образцах сразу после СП перехода происходило резкое уменьшение ДН. Величина скачка АН возрастала с увеличением концентрации эрбия.

Наиболее интересны!*' в СП состоянии было поведение формы резонансной линии. При поперечной ориентации плоскости пленки относительно магнитного поля ширина и форма линии практически не зависели от температуры. В продольном же магнитном поле происходило усиливающееся с понижением температуры уши-рение резонансной линии вследствие искажения высокололевогс пика резонансного сигнала. Положение низкополевого пика в СЕ состоянии во всех случаях оставалось практически неизменны» и не зависело от температуры и ориентации образца. Степень искажений высокополевого крыла линии поглощения кроме температуры и ориентации зависела также от толщины пленки,концентрации эрбия и посторонних примесей в образце. Увеличение загрязненности образца при ухудшении вакуумных условий Со чем свидетельствовало увеличение остаточного сопротивления) и уменьшение концентрации эрбия в образце приводило к сильному подавлению эффекта.

Известно, что форма линии ЭПР претерпевает существенные изменения при переходе из нормального в СП состояние. Этс происходит вследствие неоднородного распределения постоянного магнитного поля в образце. Форма линии представляет собой свертку однородно уширенной линии с функцией распределения локальных полей в элементарной ячейке вихревой решетки. Анализ показал, что аномальная форма сигнала ЭПР в СП состоянии в параллельной ориентации внешнего магнитного поля .относительно плоскости образцов не может быть обусловлена неоднородным распределением магнитного поля в вихревой решетке. Дело в том, что величину неоднородности можно оценить из измеренного значения намагниченности в соответствующих магнитных полях. Оценка амплитуды вариации магнитного поля пр» значении внешнего магнитного поля, близкого к резонансном} СНф— 1ООО Э), в соответствии с выражением Нтах~ Нт^п=

.. 46'4лМ показала, что, например, при Т = 2. 6 К Нщах- Н^:* 50 Э. Эта величина приблизительно в полтора раза меньше со-¡тветствуодей величины, полученной при исследовании массив-1ых образцов. В массивных т.е образцах неоднородности магнит-гого поля в вихревой решетке не искажают столь заметным об->азом форму линии. Таким образом, трудно ожидать, что меньше величины неоднородностей магнитного поля в пленочных >бразцах приводят к наблюдаемому искажению сигнала ЭПР. Дру-'ой причиной искажения формы сигнала на высокополевом крыле сожет быть дополнительное поглощение СВЧ-энергии неоднород-1ыми спин-волновыми колебаниями примесных магнитных моментов.

В соответствии с теорией резонансное поле для возбужде-¡ий с волновым вектором чп= пгуЬ СЬ-толщина пленки)

хЛ0 <5*СТ) 8(8+1) С? Чп)2

Н_ = Н0 + Н ------ . (2)

° 0 кБ Т 3 1 + ?

¡десь Н0~ резонансное поле основной моды, - постоянная

гальцмана, Т - температура. Данное выражение, в отличие от ¡ыражения (1), записано с учетом конечности ширины магнонной юны.

¡лина когерентности при нулевой температуре ?(0)=200 А оце-швалась из результатов измерений критического поля Н,^ мас-:ивных образцов. При расчетах полагалось, что ?(Т) - ?(0) !1-Т/Т 5 . Интенсивность линий СВР определяется двумя факторами: распределением СВЧ-поля по толщине пленки и гра-[ичными условиями для неравновесной намагниченности на по-юрхности пленки. Распределение СВЧ-поля характеризуется 1дубиной проникновения X. Оценки ее величины по степени воз->астания верхнего критического поля при переходе от массив-юго материала к пленке, по уменьшению интенсивности сигнала )ПР при переходе из нормального состояния в сверхпроводящее, ю величине диамагнитной восприимчивости пленки в полях (еньших первого критического дали близкие значения в преде-1ах 500-700 А для продольной ориентации пленки относительно ¡татического поля. В случае поперечной ориентации глубина фоникновения СВЧ-поля определяется главным образом нормальными сердцевинами вихрей, и по этой причине она оказывается юрядка скин-слоя в нормальном состоянии С <5 ~ 5 ыкм).

Расчеты спектров, проведенные для двух предельных случаев поведения неравновесной намагниченности на границе, показали, что в отсутствие закрепления намагниченности на поверхности пленки не удается добиться удовлетворительного описания совокупности экспериментально наблюдаемых спектров. В стучае же сильной поверхностной релаксации неравновесной намагниченности наблюдалось качественное согласие с данными по ЭПР пленок различной толщины по характеру изменений формы линии при понижении температуры и вращении образца. Интенсивности линий СВР в этом случае даются следующим выражением:

, Р Cqn /

I _ =2|<S_>|H?Cl/|k_|LDd -р-7 . СЗ)

п 0 (1 + Cqn / |k0|)^

Здесь Н^- амплитуда СВЧ-поля. В продольной ориентации а в поперечной ориентации

С помощью выражений С2) и СЗ) были описаны спектры всех образцов с учетом температурных' зависимостей ? и X при одних и тех же значениях l¡СО) = 200 А, \С0) = 600 А. Расчетные спектры хорошо воспроизводили основные черты экспериментальных-в области резонансного поглощения. Основным подгоночным параметром была величина А = JD SCS+1) 6\ / 3, подбираемая для каждого спектра индивидуально. Вся информация о характере изменения спектров с температурой фактически содержится в параметре А. Его температурная зависимость в действительности отражает,ход температурной зависимости 6%(Т). Оказалось, что полученные при различных температурах значения параметра А хорошо -соответствуют зависимости d^CT) для БКШ-сверхпроводника. Так как константа JQ определяется пространственным интегралом РКМ-взаиыодействия, величина JQSCS+l)/3 ~ 40 К есть не что иное как парамагнитная температура Кюри в. для х = 1, что практически совпадает с известным для чистого' эрбия значением 41 К. Как видно из выражений (1) и. (2), значение А определяет коэффициент спиновой жесткости D. При Т = 1.6 К, х = 0.01 D оказывается равным 0.04 см^/сек.

Таким образом, можно констатировать, что наблюдаемая аномальная форма линии, ее зависимость от температуры, толщины образцов и геометрии эксперимента позволили с достаточной достоверностью утверждать о проявлении спин-волновых эф- 10 -

фектов и наличии когерентных спин-волновых возбуждений системы парамагнитных примесей в сверхпроводнике, помещенном в магнитное поле. Эти возбуждения есть -следствие сильно нелокального характера спиновой восприимчивости сверхпроводника, и их наблюдение является прямым подтверждением дальнодейст-вующего обменного взаимодействия между примесями, которое играет важную роль в теории магнитных сверхпроводников. Таким образом наличие короткодействующей "нормальной" части РККИ-потенциала и дипольных взаимодействий, а также неупорядоченность примесей не разрушают спин-волновое движение, если длина когерентности намного превышает среднее расстояние между магнитными примесями. Рассмотренные спиновые волны в парамагнитной системе, где роль параметра порядка играет индуцированная внешним полем намагниченность, аналогичны маг-нонам в парамагнитной подсистеме ядерных спилов, связанных в магнетиках сул-накамуровским взаимодействием,и спиновым волнам в парамагнитной ферми-жидкости в магнитном поле.

III глава содержит результаты исследования ферромагнитного резонанса (ФМР) пленок РсЦ_хРех Сх = 0.005). Данное исследование сплава Рб^_хГех можно условно разделить на два этапа. На первом этапе было показано, что массивный материал имеет характеристики, аналогичные описанным в литературе. Для этого были измерены некоторые магнитные характеристики образцов, содержащих 0.5, 2.0, 10 ат.% Ге и ФМР на образцах с 0.5 гт. %. Для образцов с 0.5 ат.% Ре в форме шарика и толстой пленки СЬ >> <5) производная сигнала поглощения имела обычную для массивного металла асимметричную форму. Поскольку для исследованных образцов магнитная восприимчивость мала по сравнению с 1, то поглощаемая мощность, как и в парамагнитном металле, оказывается пропорциональной сумме кривых дисперсии и поглощения. В связи с этим для определения параметров резонансной линии была использована стандартная для ЭПР в металлах процедура. Для образца в форме шарика полученное таким образом значение резонансного поля соответствовало известному для этой системы д-фактору, равному 2.22. Важно отметить, что данные, полученные ка пленочных образцах з толщинами 1-2 мкм, совпадали в пределах экспериментальных ошибок с данными для образца в форме шарика. Это позволило считать, что при выбранной процедуре напыления пленок

заметных изменений состава не происходило.

На втором этапе были исследованы тонкопленочные образцы

СО о

сплава Рс30 ддсРе0 оод с толщинами 700 А, 800 А, 1050 А, 1200 к, 1500 Д. Резонансные кривые ФМР в этих образцах имели почти симметричную форму. Это связано с тем, что для этих образцов толщина пленки Ь оказывается много меньшей глубины скин-слоя 6 С Из измерений электросопротивления скин-слой на рабочей частоте спектрометра ^ 10 Ггц оказался порядка 2,5 мкм). Наиболее интересным результатом, полученным для этих образцов, является зависимость параметров ФМР от толщины пленки. В поперечном поле и при фиксированной температуре с уменьшением толщины пленки на фоне растущей ширины резонансной линии происходило ее смещение в сторону низких полей. Величина этого смещения квадратичным образом зависела от обратной толщины пленки. Ширина линии аналогичным образом зависела от толщины пленки сплава и уменьшалась с увеличением толщины.

Была проанализирована возможность того, что обнаруженный эффект смещения и уширения линии ФМР в тонких пленках связан с возбуждением спиновых волн. Если расстояние между соседними спин-волновыми сателлитами резонансной линии меньше ширины линии ДН, то спектр спин-волновых резонансов будет выглядеть как одиночная линия с изменяющимися в зависимости от толщины пленки резонансным значением поля, шириной и формой. Для выяснения поведения формы линии ФМР в этом случае были рассмотрены стоячие спиновые волны в пленке из изотропного ферромагнетика. Пусть она намагничена до насыщения внешним полем Н, направленным по нормали (совпадающей с осью 2) к поверхности пленки. Проводимость пленки не учитывалась, поскольку в рассматриваемом случае 1« 6, и амплитуда переменного магнитного поля Н^ однородна по толщине. Линеаризованное уравнение для движения поперечной компоненты т+(г)•переменной намагниченности было записано в виде :

Здесь со0 = ^(Н0 + 1ДЮ; и = уСН - 4лМ); у= д^/ - гиромагнитное отношение; Б - коэффициент спиновой жесткости.

(4)

Граничные условия были записаны в виде:

3m,(z) m.CLD

I = - я С5)

dz |z=L L

где е - феноменологический параметр, учитывающий потерю неравновесной намагниченности на границах. Чтооы обезразмерить этот параметр, правые части последних выражений поделены на L.

Поглощаемая при ФМР мощность

Н L

Р Im{ J m+Cz} dzj- . С6>

При подстановке явного вида m+(zD в это выражение было получено

Р = СуМН?) 1ш( - —1— Г 1 - —---i-I) С7)

1 и0- и L kL kL + £ cthCkL/2) JJ

Данное выражение использовалось при численном моделировании экспериментальных спектров, и в предельных случаях s = 0 и е => ш оно приводило к известным результатам. Случай е = О соответствует свободным границам и наблюдается обычный ФМР, обусловленный однородной прецессией намагниченности, s ф со соответствует полному закреплению спинов на поверхности С m+C0) = ir.+(L) = 0 ). В этом случае в спектре, появляются линии поглощения магнонами с волновым вектором qn= Crcn/L) (n=l,3,5...3, расположенные в полях

Р^ = С + 4лМ " °<?п ' С83

При этом линия нулевой гармоники в спектре отсутствует. Амплитуда возбуждаемых стоячих волн уменьшается с увеличением п как Величина коэффициента спиновой жесткости D, полученная в результате моделирования отдельных экспериментальных спектров при условии сильного С £>1С0 закрепления спинов на поверхности пленки, составила 1700-300 K-Ä . Приведенную величину коэффициента спиновой жесткости можно рассматривать лишь как нижнюю границу возможных значений D для сплава Pd^_xFex с х = 0.005 в поле 3000 Э при температуре 4. 2К. Данная величина оказывается примерно в четыре раза больше известной из косвенных измерений. Так, из измерений теплоем-

Ор

кости для х = 0.0053 получено D = 366 К-А ; из измерений

магнетосопротивления для х = 0.0078 - 0 = 15 К-А2. Расхождение значений коэффициента спиновой жесткости, полученных методом ФМР и косвенными методами, по-видимому, обусловлено трудностью извлечения спин-волновых вкладов из экспериментальных данных. Трудность связана с тем, что температурные зависимости измеряемых параметров не всегда следуют зависимостям, ожидаемым из теории. Кроме того до сих пор остается неясной процедура учета локальных переворотов спина, которые дают значительный вклад в измеряемые параметры.

Помимо метода спин-волнового резонанса существует еще один прямой метод измерения коэффициента спиновой жесткости. Это метод неупругого рассеяния нейтронов на спиновых волнах. К сожалению, эксперименты по неупругому рассеянию нейтронов были проведены для высоких концентраций примеси железа в палладии Свыше 1 ат.%). Тем не менее, если сравнить наши данные ФМР с данными нейтронных экспериментов (Б ~ 900 К-А), различия не столь разительны, как в случае косвенных измерений. Возможной причиной оставшегося расхождения может быть то, что в нейтронных экспериментах и измерениях ФМР затрагиваются разные области спин-волновогс спектра, реальный закон дисперсии которого неизвестен. Вклад длинноволновых спиновых возбуждений в термодинамические характеристики ничтожен из-за малой плотности состояний этих возбуждений. Вследствие этого длинноволновые спиновые возбуждения оказываются вне поля зрения методов, основанных на измерении этих характеристик. 'Последнее подчеркивает уникальность данных, получаемых методом спин-вслнового резонанса в неупорядоченных ферромагнетиках.

В заключении подводятся итоги работы, суть которых в следующем:

1. Главным достижением и результатом этих исследований является экспериментальное доказательство существования .слабозатухающих длинноволновых коллективных возбуждений в системе парамагнитных примесей в сверхпроводнике, помещенном в магнитное поле. Существование спин-волновых возбуждений является следствием сильно нелокального характера спиновой восприимчивости сверхпроводника и прямым подтверждением наличия далькодействующих взаимодействий между примесями в сверхпро-

воднике. Установлено, что беспорядок, который вносят неупорядоченность примесей, а вместе с нею диполь-дипольные взаимодействия и короткодействующая "нормальная" часть РККИ-потенциала, не разрушает спин-волновое движение, если длина когерентности сверхпроводника намного превышает среднее расстояние между примесями. Исследованные спин-волновые возбуждения в парамагнитной системе, где роль параметра порядка играет индуцированная внешним полем намагниченность, аналогичны магнонам в парамагнитной системе ядерных спинов, связанных в магнетиках сул-накамуровским взаимодействием, или спиновым волнам в парамагнитной ферми-жидкости во внешнем магнитном поле.

2. В исследованиях спин-волнового резонанса на сверхпроводящих пленках лантана с малой примесью эрбия измерен коэффициент спиновой жесткости в парамагнитной системе примесных атомов в магнитном поле 1000 Э. Его величина при температуре 1.6 К и 1 ат. % Ег оказалась равной 0.04 см^/с.

3. Из температурного поведения коэффициента жесткости спиновых волн получена температурная зависимость спиновой восприимчивости электронов проводимости сверхпроводящего лантана, которая оказалась достаточно близкой к ранее теоретически рассчитанной К.Иосидой в рамках' теории Бардина -Купера -Шриффера.

4. Обнаружен эффект спин-волновых колебаний в спектре ФМР тонких пленок Pd^_xFex. Он заключается в характерном Сквадратичном по обратной толщине пленки) сдвиге линии ФМР и соответствующем ее уширении.

5. В исследованиях ФМР пленок палладия с примесью железа оценено значение коэффициента спиновой жесткости. Его величина, 1700 К-Д2 (0.815-1О"3 см2/с), оказалась значительно больше величины коэффициента жесткости спиновых волн, известной ранее из косвенных измерений.

6. Среди практических результатов диссертационной работы следует назвать: а) отработку методики получения и сохранения пленок заданного состава химически активных элементов на простом и дешевом вакуумном оборудовании; б) разработку конструкции и изготовление сварного цельнометаллического испарителя со стабильной скоростью испарения.

Основные результаты диссертации изложены :

1. Горюнов Ю.В., Халиуллин Г.Г., Гарифуллин И.А. Наблюдение спин-волнового резонанса в сверхпроводнике с парамагнитными примесями //Письма ЮТФ. -1990.-Т. 52.-Вып. 2. -

С. 748-751.

2. Горюнов Ю. В. , Халиуллин Г. Г. , Гарифуллин И. А. Наблюдение спин-волнового резонанса в сверхпроводнике с парамагнитными примесями // Материалы конференции молодых ученых КФТИ-90. Препринт. Казань. -1990. -С. 76-80.

3. Горюнов Ю.В., Халиуллин Г.Г., Гарифуллин И.А. Обнаружение спин волнового резонанса в сверхпроводнике с . парамагнитными примесями // Тезисы докладов VIII Всесоюзной школы по актуальным проблемам физики и химии редкоземельных соединений. Аппатиты. -1991. -С. 55-56.

4. Goryunov Yu.V., Khaliullin G.G.,, Garifullin I.A. Observation of spin-wave resonance in a superconductor // Soviet-German Bilateral Seminar, of Rare-Earth Materials. Kazan. -September 17-20,-1991.-P.55-56.

5. Гарифуллин И. A. , Горюнов Ю. В. , Халиуллин Г. Г. Исследование спин-волнового резонанса в сверхпроводнике с парамагнитными примесями // ЖЭТФ. -1993. -Т. 104,-No. 1С7). -

С. 2414-2435.

6. Горюнов Ю.В., Гарифуллин И. А., Измерение коэффициента спиновой жесткости в системе Pd^_xFex методом ферромагнитного резонанса // ФТТ. -1994. -Т. 36. -No. 3. -С. 689-696.

7. Garifullin I.А., Goryunov Yu. V. , Khaliullin G.G. Spin-wave resonance in a superconductor with paramagnetic impurities // Magnetic resonanse and related phenomena, extended abstracts of the XXVII-th Congress AMPERE. -Kazan. 21-28 august.- 1994.-Vol. 1. -P.172-175.

8. Garifullin I.A., Goryunov Yu. V. , Khaliullin G. G. Study of spin-wave resonance in a superconductor with paramagnetic impurities // J.Appl.Phys.-1994.-Vol.76.-No.10.-part 2.-P.6889-6891. со-

слано в набор 30.12.94 г. Подписано в печать 23.12.94 г. Фори.бум. 60 х 84 I/I6. Печ.л.1. Тираж 80. Заказ 2.

Лаборатория оперативной полиграфии КГУ 420008 Казань, Ленина, 4/5