Исследование магнитоэлектрических материалов в широком диапазоне частот тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

НОВГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Г - а ОД ИМЕНИ ЯРОСЛАВА МУДРОГО

/ В м;0П ^333

На правах рукописи

КОРНЕВ ИГОРЬ АЛЕКСАНДРОВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ В ШИРОКОМ ДИАПАЗОНЕ ЧАСТОТ

Специальность 01.04.07 - Физика твердого тела

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук

Новгород, 1998

Работа выполнена в Новгородском государственном университете им. Ярослава Мудрого.

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук, профессор М.И. Бичурин

Официальные оппоненты:

доктор физико- математических наук, профессор В. Г. Шавров кандидат физико-атематических наук, доцент Д.А. Филиппов

Ведущая организация:

НИИ "Домен" ( г. Санкт-Петербург)

Защита диссертации состоится " " ЦСО^лАг_1998 года

в — часов на заседании диссертационного совета К 064.32.03 Новгородского государственного университета по адресу: 173003, г. Новгород, ул. Б.С.-Петербургская, д.41.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Новгородского государственного университета.

Автореферат разослан " № " <М(мЛ, 1998 г.

Учёный секретарь диссертационного совета К 064.32 кандидат физико-математических доцент

В.Е. Удальцов

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Настоящая работа посвящена экспериментальному и теоретическому исследованию магнитоэлектрических материалов в широком диапазоне частот.

В. шестидесятых годах, вскоре после экспериментального открытия Д.Н. Астровым [1] магнитоэлектрического эффекта, началось интенсивное изучение физических явлений в материалах, в которых диэлектрические и магнитные свойства взаимосвязаны. Исследования показали, что в таких материалах можно ожидать появления новых спонтанных и индуцированных явлений, связанных с проявлением МЭ взаимодействий. Изучение МЭ эффекта оказалось принципиально важным для определения магнитной симметрии, магнитных фазовых переходов и связанных с ними критических экспонент, исследования фазовых переходов, индуцированных внешними полями, изучения электронных состояний, исследования антиферромагнитной доменной структуры и т.д.[2]. За последние два десятилетия стал актуальным ряд новых исследовательских тем, в разной степени связанных с магнитоэлектрическими взаимодействиями. Среди них следует выделить:

- эффекты в сильных магнитных полях;

- невзаимные оптические явления;

- несоразмерные фазы;

- тороидальные моменты;

- элементарные возбуждения;

- высокотемпературная сверхпроводимость;

- МЭ явления в диапазоне СВЧ;

- композиционные материалы и т.д.

Особенно следует отметить исследования, результаты которых освещены в трудах Международных конференций МЕ1Р1С-2,3 [3,4], специально посвященных МЭ эффектам в кристаллах.

Следует отметить, что в настоящее время задача поиска и исследования новых МЭ материалов является достаточно актуальной, особенно в связи с перспективами их практического использования. Наличие у них ряда важных для техники свойств (диэлектрических, магнитных, оптических и других) позволяет надеяться, что на их основе могут быть созданы новые элементы и устройства функциональной электроники [5]. В этой связи необходимо отметить интенсивно развивающееся научное

направление - физика МЭ явлений на СВЧ. Кроме того, вследствие существования взаимосвязи между диэлектрической и магнитной подсистемами эти соединения могут найти принципиально новое применение. В обзоре [6] особенно отмечается перспективность использования магнитоэлектрических материалов для построения устройств СВЧ и оптического диапазона.

Таким образом, актуальность работы определяется необходимостью развития представлений о природе магнитоэлектрических взаимодействий в различных соединениях и новыми возможностями применения МЭ материалов.

Целью настоящей работы является поиск, экспериментальное и теоретическое изучение новых свойств материалов, обусловленных магнитоэлектрическим взаимодействием, и выявление механизмов, ответственных за эти взаимодействия.

В связи с этим ставились следующие задачи:

1. Изучить магнитоэлектрический эффект в кристаллах со структурой оливина.

2. Изучить оптические и магнитоэлектрические свойства в редкоземельных молибдатах.

3. Изучить магнитоэлектрический эффект в композиционных феррит- пьезоэлектрических материалах.

Объектами исследований были выбраны антиферромагнитные монокристаллы со структурой оливина с общей формулой ЫМРО , монокристаллы метастабильной орторомбической парамагнитной сегнетоэлектрической (3' - фазы молибдатов с общей формулой И (МоО ) и композиционные феррит-пьезоэлектрических материалы. О^щим для всех этих типов соединений является наличие в них сильного магнитоэлектрического взаимодействия.

Научная новизна работы определяется следующим:

1. Проведено экспериментальное изучение МЭ взаимодействий в БувсКМоО ) и 1л№РО в сильных магнитных полях и при низких температурах. Проведены экспериментальные исследования аномальных магнитоэлектрических свойств 1л№РО .

4

2. Построена феноменологическая теория МЭ эффекта в кристаллах со структурой оливина. Дано микроскопическое описание МЭ эффекта в кристаллах со структурой оливина.

Проведено теоретическое рассмотрение МЭ свойств молибдатов. Рассмотрен механизм усиления МЭ взаимодействия за счет параметрического возбуждения упругих колебаний. Рассмотрены оптические свойства кристаллов. Рассчитан спектр поглощения и построены волновые функции иона Со2* в ЫСоРО

и иона ТЬ3+ в ТЬ (МоО ) . Предложен механизм, объясняющий 2 < з

аномально высокие фотонапряжения в молибдате тербия.

5. Рассмотрен МЭ эффект в композиционных феррит-пьезоэлектрических

материалах состава ЖИГ-ВаТЮ и (№~Со-Мп) феррит - ЦТС

з

на низких частотах и в области ФМР. Практическая ценность:

1. На основе проведенных исследований предложен ряд дополнительных экспериментов для окончательного выяснения природы МЭ взаимодействий в кристаллах со структурой оливина и редкоземельных молибдатах.

2. Внутренняя симметрия МЭ тензоров, установленная с помощью МЭ измерений, позволяет уточнить симметрию кристаллов со структурой оливина.

3. Полученные результаты рекомендованы для оптимизации состава композиционных феррит-пьезоэлектрических материалов.

Научтгые положения, пьгносимые на защиту:

1. Спектр оптического поглощения в ОСоРО может быть описан на

4

основе ионной модели. Вследствие того, что величина расщепления спинового мультиплета составляет примерно 20% от разности энергий между основным и первым возбужденным орбитальными состояниями, МЭ эффект в кристаллах со структурой оливина может быть описан на основе теории возмущений в рамках одноионной модели. При этом нечетная часть кристаллического потенциала и оператор дипольного перехода могут быть представлены эффективным четным оператором.

2. Наличие в разложении термодинамического потенциала инварианта типа инварианта Лифшица может приводить к существованию несоразмерной фазы в кристаллах со структурой оливина.

3. Наличие электромагнитоупругой связи в молибдатах может приводить к усилению МЭ взаимодействия за счет параметрического возбуждения упругих колебаний. Электронная часть МЭ эффекта в молибдатах может быть описана в рамках одноионной модели, как изменение

4

зеемановской энергии во внешнем электрическом поле (аналогичное изменению g- фактора в спиновом гамильтониане). Наличие двух неэквивалентных мест в элементарной ячейке молибдата тербия позволяет объяснить наличие 14 пиков поглощения, наблюдаемых экспериментально. Туннелирование электронов в молибдате тербия при оптическом переходе Т -50 является причиной аномально высоких фотонапряжений в данном материале. 5. Наличие упругой подсистемы в композиционных феррит-пье-зозлектрических материалах состава ЖИГ-ВаТЮ и (ЫьСо-Мп) феррит - ЦТС приводит к возникновению МЭ взаимодействия в данных материалах как на низких, так и на высоких частотах.

Апробация работы. Материалы диссертации представлялись на Международных, Всесоюзных и Российских конференциях, в том числе: на Международном Симпозиуме по сегнетоэлектрическим материалам и их использованию 1БЕРРМА-94 (Москва, 1994), 1ой Объединенной конференции по магнитоэлектронике (Москва, 1995), XIV Всероссийской конференции по физике сегнетоэлектриков (Иваново, 1995), Международной конференции по новым материалам и технологиям в электротехнике (Ьоёг-ВоЫезгкоу/, 1995), Молодёжной научной конференции "XXI Гагаринские чтения" (Москва, 1996), Международном семинаре по сегнетоэлектрикам 131??-! (Дубна, 1996), Международной конференции по магнитоэлектричеству МЕ1Р1С-Ш (Новгород, 1996). Материалы диссертации докладывались на ряде научных семинаров в НовГУ и институте им. Макса Планка (Гренобль, Франция) в период с 1994-1998 гг.

Публикация результатов работы. По результатам выполненных исследований опубликовано 15 печатных работ.

Диссертация состоит из введения, трёх глав, заключения, приложений и списка литературы.

2. КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении сформулирована тема диссертационной работы, обоснована ее актуальность, приведены основные результаты и положения, выносимые на защиту. Кратко дано описание работы.

В перкой главе дан краткий обзор исследований магнитоэлектрического эффекта. Приведена классификация МЭ материалов. Отмечено, что МЭ взаимодействие имеет ряд практически важных

проявлений, в частности, в диапазоне СВЧ. Изложены представления о механизмах МЭ взаимодействий и методах их теоретического описания.

Во второй главе приведены результаты экспериментального и теоретического исследования свойств монокристаллов со структурой оливина.

Проведен теоретический анализ оптических спектров поглощения ионов Со*+ в монокристалле ЫСоРО с использованием гамильтониана кристаллического поля с симметрией С . В результате анализа определена схема энергетических уровней. Получены параметры кристаллического поля и волновые функции. Рассмотрено влияние спин-орбитального взаимодействия. Используя симметрийный подход, кратко обсуждена анизотропия оптических спектров в 1лСоРО . Построенные волновые функции использовались для исследования температурной зависимости магнитной восприимчивости (см. Рис. 1).

0.06

2

|Р1

0.02

0.00

по Кюри-Вейсу о Эксперимент

-Теория

й Эксперимент по Кюри-Вейсу - Теория

50 100 150 200

ТЕМПЕРАТУРА, [К]

250

Рисунок 1 - Температурная зависимость магнитной восприимчивости

ПСоРО

Сравнение расчетных результатов с экспериментальными данными дает удовлетворительное согласие.

Построена феноменологическая теория магнитоэлектрического эффекта в ЫСоРО и 1л№РО . Дано предположительное объяснение

4 4

существования магнитоэлектрической гистерезисной петли. Показано, что в разложении свободной энергии имеется линейный по пространственным производным инвариант. Следовательно, возможен фазовый переход в состояние с пространственно модулированной спиновой структурой. Исследовано влияние такой структуры на линейный магнитоэлектрический эффект.

Дано теоретическое описание микроскопического механизма магнитоэлектрического эффекта в ХлСоРО . Расчеты выполнены в одноионном приближении, и магнитный порядок представлен молекулярным полем Вейсса. Исходя из большой величины начального расщепления, нами рассмотрен механизм, аналогичный механизму изменения g-фaктopa в электрическом поле, а не механизм, основанный на изменении квадратичного члена ("Б члена") в спиновом гамильтониане. При этом влияние кристаллического поля, спин-орбитального взаимодействия и поля Вейсса учитывалось точно. Показано, что оператор электрического дииольного момента и нечетная часть оператора кристаллического поля могут быть представлены эффективным четным оператором, что позволяет нам арпоп учесть правило отбора по четности. В рамках данной модели получены выражения для тензора магнитоэлектрической восприимчивости. Знание энергетического спектра и волновых функций позволило оценить компоненту МЭ восприимчивости: ¡хМЕ| ~ 2.510'3 = 8.3 [псек/м]. Необходимо обратить внимание, что в рассмотренной нами модели МЭ эффект возникает только за счет электронных переходов. Численная оценка, основанная на этом механизме, по порядку величины согласуется с экспериментальным значением.

Построенная теория может быть применима не только к описанию статического МЭ отклика, но и к описанию динамического отклика системы в оптическом диапазоне частот.

Рассмотрен возможный микроскопический механизм возникновения изолированного ("одноионного") тороидального дипольного момента Отсутствие центра симметрии у парамагнитного комплекса является при этом необходимым условием. Показано, что механизмом, ответственным

за возникновение тороидального дипольного момента, является изменение спин-орбитального взаимодействия электрона в электрическом поле.

В монокристаллах 1л№РО экспериментально исследован магнитоэлектрический (МЭ) эффект в сильных магнитных полях до 20 Т в температурном диапазоне от 23 К до 4.2 К. МЭ эффект подробно анализировался вблизи температуры Нееля. Было обнаружено существование МЭ гистерезиса (рис.2) При фазовом переходе наблюдалась аномальная температурная зависимость магнитоэлектрической восприимчивости. Также был найден температурный гистерезис поляризации, индуцированной магнитным полем (рис. 3). Изучено влияние магнитного поля на фазовый переход (рис. 4).

илт

Рисунок 2 - Зависимость электрической поляризации Р

г

от магнитного поля Н

0.67

0.00 _ -0.67 >, -1.33

в

^ -2.00 -2.67 -3.33

20.4 20.5 20.6 20.7 20.8

Температура, [ К ]

Рисунок 3 - Зависимость электрической поляризации Р

г

от магнитного поля Н

0.67 0.00

-0.67

^ -1.33 V:

| -2.00 й." -2.67 -3.33 -4.00

-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20

н-оН.-т

Рисунок 4 - Индуцированный магнитным полем фазовый переход при температуре Т = 20.5 К

В третьей главе приведены результаты экспериментального

и теоретического исследования свойств редкоземельных молибдатов.

Рассчитан спектр поглощения иона ТЬ3+ и построены волновые функции

5Б и 7Р мультиплетов. В Табл. 1 приведены экспериментальные

л ь '.

и теоретические значения энергетических уровней 5Э мультиплетов

4

для двух неэквивалентных мест иона ТЬ3+.

Таблица 1 Экспериментальные и теоретические значения уровней энергии мультиплета

4

ть3*(0 0 2 71 76 87 93 114 122 127

ТЬ3Ч2) 0 4 59 66 109 111 130 133 135

эхсд , +20520СМ-' 0 6 52 60 65 73 80 86 93 108 112 120 128 135

Проведено теоретическое рассмотрение МЭ свойств молибдатов. Рассмотрен механизм усиления МЭ взаимодействия за счет параметрического возбуждения упругих колебаний. Приводятся результаты экспериментального изучения МЭ взаимодействия в ОуСсКМоО )

4 3

На рис. 4 приведена типичная зависимость индуцированной поляризации от магнитного поля.

Проведено рассмотрение микроскопической модели нелинейного МЭ взаимодействия. На основании данных расчета спектра оптического поглощения сделан вывод о возможности описания "электронной" части МЭ взаимодействия в одноконном приближении как изменение g-фaктopa в спиновом гамильтониане. Построен тензор нелинейного МЭ эффекта (ЕНЮ /?(0;±гУ ,+ а>).

Тензор нелинейного МЭ эффекта можно записать в виде

где введен "квазилинейный" МЭ тензор восприимчивости

Я, - в Н . Приведенные соотношения целесообразно использовать, если пк Ф >

наблюдение эффекта производится в постоянном во времени магнитном поле Я и изменяющихся полях Н и Е . Такая ситуация реализуется, например, в экспериментах по Э^1Р. В этом случае стоит ожидать возникновения дополнительных переходов, связанных

[Т]

Рисунок 4 - Зависимость электрической поляризации от магнитного поля в DyGd(MoO )

4 3

с МЭ взаимодействием. Например, в данном случае могут возникать

электродипольные переходы между "магнитными" уровнями под

действием электрической компоненты электромагнитной волны, т.е. между

уровнями, для которых в присутствии магнитного поля разрешены только

магнитодипольные переходы. Наиболее интересным фактом следует

считать появление дополнительных (по сравнению с магнитодипольными)

переходов с правилом отбора AM = ±2.

В диссертации приводится выражение для тензора (Xw;0,w)

в присутствии постоянного Я (0) и переменного h(w) магнитных полей.

о

Рассмотрение проведено для наиболее общего случая, когда воздействие представляет собой сумму двух монохроматических полей с частотами w и w соответственно. В интересующем нас случае ЭПР мы затем полагаем w = 0.

Исследовано влияние оптического излучения на электрическую поляризацию орторомбической сегнетоэлектрической (У-фазы молибдата

тербия. Установлено, что при комнатной температуре излучение лазера с длиной волны 4880 А индуцирует в образце дополнительную электрическую поляризацию, которая сохраняется в течение длительного времени (порядка нескольких суток) после выключения излучения. В диссертации рассмотрен пропесс образования квазистационарного состояния и показано, что причиной наблюдаемого экспериментально эффекта возникновения тока может являться автоионизация ионов ТЬ3+, находящихся в возбужденном состоянии Ю . Причиной автоионизации

4

в этом случае является электростатическое поле, а возможным механизмом - туннельный эффект.

В четвертой главе приведены результаты экспериментального и теоретического исследования МЭ эффекта в композиционных феррит-пьезоэлектрических (ФП) материалах на низких частотах и в области СВЧ. Получены общие выражения для тензора МЭ высокочастотной восприимчивости композиционных материалов.

Величина эффекта зависит от пьезоэлектрических свойств используемых пьезоэлектриков, а также от свойств материала, из которого изготовлена ферритовая компонента. Экспериментальные исследования проводились на композиционных материалах, изготовленных из ЖИГ и ВаТЮ , а также (№-Со-Мп) феррита и пьезокерамики ЦТС по керамической технологии с различным содержанием ферритовой компоненты (от 20% до 90% по весу). Использовались образцы в форме диска толщиной 0.91 мм и диаметром 5 мм, имевшие удельное сопротивление не менее 108 Ом-см. На поверхность образца были нанесены электроды химическим осаждением никеля из раствора. В диссертации приводится выражение для МЭ коэффициента 4лР /Н . Из анализа полученного

г г

выражения для МЭ коэффициента вытекает, что для увеличения МЭ-константы необходимо использовать ферритовый компонент с большой магнитострикцией, а сегнетоэлектрический компонент - с большими пьезоэлектрическими коэффициентами. Для МЭ коэффициента была получена оценка 4тт(ЛР /АН ) ~ 0.1 [-]. Экспериментально полученное максимальное значение для композиционного материала состава 60% (№-Со-Мп)-феррит / 40% ЦТС составило 0.073 [-3 в магнитном поле 900 Э. Максимальная величина эффекта для композиционного материала состава УЮ / ВаТЮ достигала значения 2.8103 [-] в магнитном

з

поле 340 Э. Расхождение связано с неидеальностью механической связи

ферритовой и пьезоэлектрической компонент и различной величиной параметров, входящих в выражение для МЭ коэффициента.

Для определения магнитоэлектрической восприимчивости в диапазоне 9,3 ГГц проведено измерение сдвига линии ферромагнитного резонанса во внешнем постоянном электрическом поле. На электроды образца подавалось электрическое напряжение величиной 1,55-2 кВ. Измеряемый эффект наблюдался в виде смещения резонансной линии под действием электрического шля (Рис. 5). Как видно из рисунка, в поляризованных образцах сдвиг характеризуется практически линейной зависимостью от электрического поля. Использование предложенного в работе [7] подхода к анализу взаимодействия сегнетоэлектрической и ферритовой фаз с учетом конкретных физических свойств исследуемых образцов дает возможность определить МЭ константы материала, и, следовательно, интерпретировать полученные данные по резонансному магнитоэлектрическому эффекту на основе стрикционной модели.

3

Е, кВ/мм

4

Рисунок 5 - Зависимость сдвига кривой поглощения под действием статического электрического поля для ЦТС24 №Со0.02Мп(). 1Ре1.804-

Проведено рассмотрение МЭ восприимчивости композиционных материалов на высоких частотах. Из решения уравнения движения вектора намагниченности получено выражение для компонент тензора МЭ восприимчивости.

В диссертации приведен явный вид тензора МЭ восприимчивости, полученный в приближении "независимых зерен". Для отношения МЭ и магнитной восприимчивостей получено значение 1хмэ/Xм I ~ 3 10"3 А/В.

Рассмотрены процессы магнитной релаксации в композиционных ФП материалах. Изучение магнитной релаксации позволяет установить связь диссипативных характеристик магнитной системы, в частности, ширины и формы линий магнитного резонанса, с составом и структурой вещества. Результаты измерений формы и ширины резонансной линии образца композиционного ФП материала с содержанием пьезоэлектрической компоненты 0% и 10% приведены на Рис.6 и Рис. 7.

2

1.5

Е

»

3

0

4

1

о 2

-0.5

М агннтное поле Н [Э ]

Рисунок 6 - Производная сигнала поглощения для ЖИГ

0.8

0.6 ^

« 0.4 о

Ч

и о

¡V V

и

1 785 2 035 2 285 2 535

М агннтное поле Н [Э]

Рисунок 7 - Производная сигнала поглощения для ЖИГ(90%)-ЦТСНВ1(10%)

Значительная ширина линии в отсутствии немагнитных включений объясняется наличием в образце быстро релаксирующих ионов. При содержании сегнетоэлектрической компоненты 10% основным механизмом 0-к процесса становится рассеяние на немагнитных включениях. При этом линия ФМР неоднородно уширяется с появлением максимума, соответствующего спектру безобменных спиновых волн.

В приложениях рассмотрены методы экспериментального изучения МЭ эффекта и приведены волновые функции ионов Со2*" в ЫСоРО и ТЪ3+ в ТЬ (МоО ) .

4 .. 2 4 3

В заключении сформулированы выводы и основные результаты, полученные в данной работе.

3. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Экспериментально исследован линеиныи МЭ эффект в 1л№РО

4

в сильных магнитных полях до 20 Т в температурном диапазоне от 23 К до 4 2 К. Вблизи температуры Нееля найден температурный гистерезис поляризации, индуцированной магнитным полем. При фазовом переходе наблюдалась аномальная температурная зависимость МЭ восприимчивости. Обнаружено существование МЭ гистерезиса. Проведено экспериментальное изучение МЭ взаимодействий в ОуО(КМоО ) в сильных магнитных полях до 10 Т.

2. Построена феноменологическая и микроскопическая теория линейного МЭ эффекта в кристаллах со структурой оливина. В рамках феноменологического подхода предложен механизм, объясняющий аномальные физические свойства кристаллов ЫСоРО

4

и Ы№РО . Получены общие расчетные выражения, позволяющие определить компоненты тензора магнитоэлектрической восприимчивости. Сравнение экспериментально найденного и теоретически рассчитанного спектра оптического поглощения ортофосфата кобальта позволило предположить, что основным механизмом МЭ эффекта в данном случае является изменение зеемановской энергии за счет МЭ взаимодействия, т.е. механизм, аналогичный изменению g- фактора в спиновом гамильтониане во внешнем электрическом поле. На основе микроскопического рассмотрения дана оценка величины МЭ эффекта. Показано, что для описания изолированного ("одноионного") тороидального дипольного момента необходимо учитывать в гамильтониане оператор спин-орбитального взаимодействия электрона в электрическом поле.

3. Проведено теоретическое рассмотрение нелинейного МЭ эффекта в молибдатах. Рассмотрен механизм усиления МЭ взаимодействия за счет параметрического возбуждения упругих колебаний. В рамках одноионной модели получены расчетные выражения для тензора нелинейного МЭ эффекта.

4. Проведено теоретическое рассмотрение оптических свойств кристаллов. Рассчитан спектр поглощения и построены волновые

функции иона Со2+ в LiCoPO и ТЬ3+ в ТЬ (МоО ) . Дано

4 2 4 3

теоретическое объяснение наличию 14 пиков в спектре поглощения иона ТЬ3+вТЬ (МоО ) , наблюдаемых экспериментально. На основе

2 4 3

построенных волновых функций иона Со2+ в LiCoPO проведено

4

теоретическое исследование температурной зависимости магнитной восприимчивости LiCoPO Определена величина обменного взаимодействия и анизотропии. Показано, что для описания иона

ТЬ'+в ТЬ (МоО ) и иона Со2+ в LiCoPO может быть использован 2 4 3 4

спиновый гамильтониан с эффективным спином 1/2

5. Предложен механизм, объясняющий аномально высокие фотонапряжения в молибдате тербия. Показано, что причиной наблюдаемого экспериментально эффекта возникновения тока может являться автоионизация ионов ТЬ3+, находящихся в возбужденном состоянии '£> . Причиной автоионизации в этом случае

4

является электростатическое поле, а возможным механизмом -туннельный эффект.

6. Экспериментально и теоретически изучен МЭ эффект в композиционных феррит-пьезоэлектрических материалах на низких частотах и в области ФМР. Получены общие выражения для тензора МЭ восприимчивости. Дана оценка МЭ восприимчивости для композиционного феррит-пьезоэлектрического материала. Проведено изучение процессов магнитной релаксации в композиционных ФП материалах. Показано, что при 10 %-ом содержании пьезоэлектрической компоненты основным механизмом 0-к процесса становится рассеяние на немагнитных включениях. Экспериментально найденная ширина линии магнитного резонанса согласуется с расчетной величиной.

Работа выполнена в Новгородском государственном университете, институте им. Макса Планка в лаборатории сильных магнитных полей г. Гренобль (Франция) и Женевском университете (Швейцария).

Список публикаций по теме диссертации

1. M.I.Bichurin, V.M. Petrov, I.A. Kornev, I.V. Lisnevskaya T.G. Lupeyko Magnetoelectric properties of composite materials// The thesis of the reports of International symposium and exhibition "Ferro-, piezoelectric Materials and their Applications". Moscow, 1994. P. 32.

2. Bichurin M.I., Petrov V.M., Kornev I.A. A method for the Study of Magnetoelectric Properties of Composite Materials// The thesis of the reports of International symposium and exhibition "Ferro-, piezoelectric Materials and their Applications". Moscow, 1994. P. 31.

3. Bichurin M.I., Petrov V M., Kornev I.A., Ignateva E. Ju. Resonans magnetyczny w magnetoelektrycznych materialach kompozytowych Sterowanie w Energoelektronice i Napedzie Elektrycznym (MATEL'95) // Nowe materialy i technologie w elektrotechnice: konferencja. Lodz-Dobieszkow, 1995. S. 136-138.

4. Бичурин М.И., Петров B.M., Корнев И.А., Игнатьева Е.Ю. Магнитный резонанс в магнитоэлектрических композиционных материалах // l3" Объединенная конференция по магнитоэлекгронике: Тез. докл./ ИРЭ РАН. Москва, 1995. С. 123-124.

5 Бичурин М.И., Петров В.М., Корнев И.А., Петров Р.В. Методика исследования магнитоэлектрических свойств композиционных материалов// Iм Объединенная конференция по магнитоэлектронике: Тез. докл./ ИРЭ РАН. Москва,1995,. С. 125-126.

6. Бичурин М.И., Петров В.М., Корнев И.А., Игнатьева Е.Ю. Магнитный резонанс в магнитоэлектрических композиционных материалах / / XIV Всероссийская конференция по физике сегнетоэлектриков: Тез. докл./ Иваново, 1995. С. 259.

7. Корнев И. А. Магнитоэлектрические композиционные материалы на разных частотах // "XXI Гагаринские чтения": Тез. докл./ МГАТУ. М., 1996. ч. 3. С. 147-148.

8. Корнев И.А. Феноменологическая модель магнитоэлектрического взаимодействия в композиционных материалах на низких частотах // конф. НовГУ: Тез. докл./ Новгород, 1996. С. 4-6.

9. Bichurin M.I., Kornev I. A. Magnetoelectric composite materials at low frequencies// The thesis of the reports of International seminar on relaxor ferroelectrics ISRF-I, Dubna, 1996.

Ю.Бичурин М.И., Петров В.М., Корнев И.А., Игнатьева Е.Ю., Лисневская И.В., Фомин О.Г. Магнитоэлектрические свойства композиционных материалов// Вестн. Новг. гос. ун-та. Сер.: Естеств. и техн. науки. 1996. N°3. С.3-8.

11.Bichurin M.I., Kornev I.A. Investigation of magnetoelectric interaction in composite// The theses of the reports III International conferences on magnetoelectric interaction phenomena in crystalls, 16-20 September 1996, Novgorod, P. 41.

12.M.I.Bichurm, I.A. Kornev, V.M. Petrov, I.V. Lisnevskaya Magnetic resonance m composite magnetoelectrics// The theses of the reports III International conferences on magnetoelectric interaction phenomena in crystalls, 16-20 September 1996, Novgorod, P. 53.

13. M.I.Bichurin, I.A. Kornev, V.M. Petrov, I.V. Lisnevskaya Investigation of magnetoelectric interaction in composite// Ferroelectrics. 1997. V. 241. P. 289-297.

14.Бичурин М.И., Корнев И.А., Петров B.M. Релаксационные процессы в композиционных сегнетомагнетиках в области магнитного резонанса // Вестн. Новг. гос. ун-та. Сер.: Естеств. и техн. науки. 1997. №5. С.3-6.

15.Kornev I.A. Some properties of LiCoPO // in Magnetoelectric and related physical properties of insulating "multiferroic" crystals in magnetic fields up to 30 Tesla. INT AS Final Periodic Report No. 94-0935. 1997. Part 1.5.

Список цитированной литературы

1. Астров Д.Н. О магнитоэлектрическом эффекте в антиферромагнетиках // ЖЭТФ 1960. Т. 38. Вып. 3. С. 984-985.

2. Magnetoelectric Interaction Phenomena in Crystals // Eds. Freeman A.I., Schmid H. - London, N.-Y., Paris. Gordon and Breach. 1975. 228 p.

3. Proceedings Of The 2nd International Conference On Magnetoelectric Internation Phenomena In Crystals (MEIPIC-2, Ascona) // Ferroelectrics. 1993.V. 161, 162.

4. Proceedings Of The 3nd International Conference On Magnetoelectric Internation Phenomena In Crystals (MEIPIC-3, Novgorod)// Ferroelectrics. 1997. V. 241.

5. Сегнетомагнитные вещества // ред. Ю.Н.Веневцев, В.Н.Любимов, М.: Наука, 1990. 184 с.

6. Бичурин М.И., Петров В.М., Фомич Н.Н. Яковлев Ю.М. Магнитоэлектрические материалы. Физические свойства на сверхвысоких частотах // Обзоры по электронной технике. Материалы. 1985. Вып. 2(1113). С. 1-80.

7. Bichurin M.I., Petrov V.M.// Composite magnetoelectrics: their microwave properties. Ferroelectrics. 1994, V. 162. P. 33.