Магнитные свойства редкоземельных ферритов-гранатов самария и европия, влияние смешивания мультиплетов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

РГ6 он

московский государственный институт электронной техники (тпмческии университет)

На правах рукописи

Дорофеев Олег Александрович

ыапитные свойства рвдкоззделыш ферритов-гранатов самария и европия, влияние смешивания мулмюивтов

01.04.10 - физика полупроводников и диэлектриков

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва - 1993

Работа выполнена в Московском государственном институте электронной техники.

Научный руководитель: доктор фюико-математических наук, профессор Попов А.И.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, "ведущий научный сотрудник НИИ физических проблем Попков А.Ф.

кандидат фюико-математическшс наук, старший научный сотрудник КИИ особо чистых материалов Котов В.А.

Ведущая организация:

Научно исследовательский институт материаловедения

Защита состоится __"____1993г. в '' часов на

заседании специализированного Совета Д.053.02.02 в МГЮТ по адресу: 103498, Москва. МГИЭТ(ТУ),

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГИЗТ(ТУ).

Автореферат разослан _" ' 1993 г.

. Ученый секретарь специализированного совета Д.053.02.02 кандидат физико- •

математических наук, доцент Б.М.Орлов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность тегт.

Интенсивное изучение физических свойств магнитных материалов происходит уже в течение нескольких десятилетий. Во многом это обусловлено использованием данных материалов в устройствах современной техники. Весьма важными в научном и практическом отношении являются соединения f-й - типа, в состав которых входят редкоземельные (РЗ) элементы и элементы группы железа с незаполненными /-, и й- электронными оболочками. Среди /-й - соединений особое место занимают редкоземельные ферриты-гранаты (РЗФГ), свойства которых весьма чувствительны к талу входящих в них РЗ ионов и сильно изменяются при переходе от одного иона к другому. Кроме того, структура граната допускает уникальные возможности изоморфного замещения одних магнитных ионов другими магнитными и немагнитными ионами, что позволяет изменять свойства этих соединений в широких пределах. И, наконец, РЗ гранаты ббладают чувствительными к внешним воздействиям сложными магнитными структурами, разнообразными магнитными фазовыми превращениями, весьма интересными магнитоупругими и магнитооптическими эффектами, что дает уникальные возможности для проверки различных теоретических моделей и представлений и открывает хорошие перспективы для конструирования магнитных материалов с требуемыми для электроники свойствами..

Достижения в области создания магнитных материалов с' заданными свойствами в значительной степени связаны с исследованиями Физических свойств РЗ гранатов. Между тем последние в настоящее время изучены еще недостаточно полно, чтобы полностью удовлетворить потребностям практики.

Важнейшими проблемами, возникающими при изучении РЗ" материа-

лов, являются проблемы определения электронного спектра и волновых функций РЗ иона в кристалле. Основная трудность, с которой сталкиваются при решении этой задачи, состоит в том, что на электронную структуру РЗ ионов, являющихся сложными многочастачными объектами, помимо обменных /-б - взаимодействий сильное воздействие оказывает кристаллическое поле <КП). Следует отметить, что параметр« этих взаимодействий в настоящее время известны недостаточно полно. Особенно это касается важнейших для практических нуад составов, содержащих ионы самария и европия. Весьма ценную информацию как о микропараметрах взаимодействий, формирующих электронный спектр РЗ ионов в кристаллах, так и о происходящих в них процессах может дать анализ магнитных и магнитооптических явлений.

Цель работы состояла в выявлении актуальных механизмов формирования магнитных и магнитооптических свойств РЭвГ Зт3Рв5о12 и ЕидРе^^. Особое внимание уделяется анализу влияния смешивания

мультиплетов на магнитные свойства изучаемых систем.

Научная новизна диссертационной работы, заключается в следующем:

- определен набор параметров КП, действующего на ионы самария в Вп)3?е5о)г, согласующийся с экспериментальными данными по намагниченности насыщения самариэвой подсистемы, ориентационным фазовым переходам и температурной зависимостью энергии магнитной анизотропии;

- установлено, что учет смешивания мультиплетов ионов самария в поле является принципиально вакным для объяснения наблюдаемых особенностей магнитных и магнитооптических свойств Ёш3Ре501г;

- дано теоретическое описание ориентационных фазовых диаг-*рамм смешанных самарий-иттриевих ферритов-гранатов ' (ФГ)

ЗтхУ3_гРе5о)2. Показано, что особенности фазовых диаграмм при изменешм "х" могут б- ть объяснен;; линейными по концентрации вариациями параметров КП;

- теоретически исследована магнитная структура самариевой подсистемы в Зт3?е5о1г. Установлено, что равновесная конфигурация магнитных моментов ионов самария имеет вид, качественно отличный от других РЗ инов в кристаллах ФГ, Построена температурная зависимость равновесной намагниченности Мдт в интервале 80-250 К;

- исследованы магнитооптические эффекты в Зт3Ре50)г и ЕцзРе5°1г" Получены аналитические' формулы магнитного линейного двупреломлещи (ШЩп) , описывающие температурные и полевые зависимости двупреломления при различных ориентациях внешнего магнитного поля;

- теоретически изучены особенности эффекта Фарадея (ЭФ) в ФГ самария. Проанализированы величина, температурная и ориентацион-ная зависимости вклада ионов самария в ЭФ Бт3?е5012.

Практическая и научная ценность результатов состоит в следующем:

- установленные в работе закономерности позволяют глубже понять основные механизмы формирования магнитных и магнитооптических свойств РЗФГ 5тэРе50)2 и' Еа3Ре5012;

. - определенные наборы парс;готров КП БшхУ3_хРв6о12 и анизотропного Еи-Ге обменного взаимодействия Еи3?е5012 могут бить использованы при анализе экспериментальных результатов, относящихся к этим материалам;

- результаты теоретических исследований представляют интерес для разработчиков и исследователей новых материалов в магнитной микроэлектронике и прикладной магнитооптике.

На защиту выносятся положения и результаты, сформулированные в разделе научной новизны диссертации.

Апробация работы й публикация,

По результатам диссертации опубликовано шесть статей,, сделано четыре доклада:

- Всесоюзная конференция "Исследование и разработка перспективных ИС памяти" (Москва, 1986 г.);

- XII Всесоюзная конференция по микроэлектронике (Тбилиси, 1987 г.);

- XVIH Всесоюзная конфэренция по физике магнитных явлений (Калинин, IS88 г.);

- XIX Всесоюзная конференция по физике магнитных явлений (Ташкент, 1991г.).

Структура диссертация.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитированной литературы. Материал диссертации изложен на 126 страницах, включая 24 рисунка, XI таблиц и .список литературы из I16 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНКЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы «ель и задачи работы, указаны научная новизна и практи-чес-кая ценность полученных результатов, дано краткое описание каждой из глав диссертации.

В первой глвве приведен обзор литературных данных по результатам теоретических и экспериментальных исследований физических свойств соединений со структурой граната. Кратко, рассмотрена кристаллографическая структура граната, приведена классификация состояний свободного РЗ иона, основанная на приближении рассел-

саундеровской связи, излокены основные принципы построения гамильтониана КП в рамках методов с полуфеноменологической параметризацией потенциала КП.-Основное внимание уделено описании влияния КП и обменного взаимодействия на электронную структуру РЗ иона. Подробно рассмотрены магнитная структура и термодинамический потенциал ФГ. Приведены основные аспекты феноменологических теорий ориен-тационных фазовых переходов и магнитооптических явлений. Отмечено, что теккэ $изические явления как ориентециоюше фазовые переходы, МЛДп и ЭФ в РЗ магнетиках, в общем случае, не описываются в рамках этих теорий и для их описания необходимо применять микроскопический подход. .

Вторая глава посвящена теоретическому описанию магнитных свойств РЗФГ самария. Наблюдаемые особенности анализируются на основе микроскопической модели изинговского упорядочения магнитных моментов ионов самария в Зт3Ра5о)2.

В §2.1 рассматриваются механизмы формирования электронной структуры РЗ иона самария в йга3Ре5о)г. При этом гамильтониан задачи задается в виде

* = + *сг + V - <1)

где Н^д - гамильтониан спин-орбитального взаимодействия; И -гамильтониан КП; "Н- гамильтониан взаимодействия иона 5п>3*с внешним Н и обменным Нех полями.

Отмечается, что для Зга3Гв5о12, в связи необычайно' сильным проявлением по сравнению с другими гранатами корреляционных эффектов КП, попытки экстраполяции параметров КП по гомологическому ряду гранатов в рамках методов с полуфеноменологической параметризацией' потенциала КП оказались неудачными.

В §2.2 показано, что существование изинговского упорядочения

магнитных моментов ионов самария в бш3Ре501г, при учете экспериментальных- данных по намагниченности насыщения самариевой подсистемы и орнентациодашм фазовым переходам позволяет определить ряд существенных ограничений на выбор параметров КП Бт3Ре5о12,

В 5 2.3, исходя из полученных ограничений, определен набор параметров КП Бш-Ге О , (В,,

= 240см"';в.

гг

184см"1; в

40

В .=Э70см ). Проведен численный расчет

1460см"1; вд2=540см~1; энергетического спектра РЗ иона самария в Зт3Ре5о1г, намагниченности насыщения и температур спин-переориентационных переходов (табл.1). Построены температурные зависимости: констант мвгнитной анизотропии (К,(Т), К2(Т>); углов отклонения вектора намагниченности в плоскости (001), удовлетворительно согласующиеся с экспериментальными данными.

Таблица 1.

Магнитные характеристики 5т3?е50,2

^.^/ион <цт0>-<110> т2. к <110>-<111> Ссылка

0 к 20 К

0.22 - 29 51.4 В. Неквасил

0.149 0.139 15 63 Расчет

0.14 0.138 18.2 .. 65.6 . Эксперимент

Предложен неравновесный .термодинамический потенциал, описывающий особенности поведения магнитных свойств Зш3Ре5о)2.

(г)

где

г- (г) (г)г <Т/2)Ут, -Нй„[а

(г) (г)г <г)2 (г!2 ^ * -»^К^хх + аЛху

(г)

3+

(2)

- величина составляющей магнитного момента иона Бш в г-ом узле,

обусловленной расщеплением основного дублета иона в обменном поле; ц - значение этой величины при О К; Н = Не!; а и а - чис-

в Шд чХ А X У

ленные коэффициенты. Первое слагаемое в (2) описывает вклад в

з+

анизотропию от возбужденных уровней ионов вт , возникающих в

четвертом порядке теории возмущений по |7/ (/Я (Я - энергетический

х з*

интервал, отделяющий основное состояние иона Зш от возбуаденшх), и анизотропию железной подрешетки. Второе слагаемое является вкладом основного "игкнгоЕСкого" дублета иона сачаркя. Последнее слагаемое в (2) представляет собой анизотропный вклад членов третьего порядка теории возмущений. •

В §2.4 дано теоретическое описание ориэнтационных фазовых диаграмм смешанных самарий-иттриевых ФГ 8тхУ3_гРе5о)г. Показано, что особенности фазовых диаграмм при изменении "х" (х >1.3) могут быть объяснены линейными по концентрации вариациями параметров КП:

Vх* = - Ч|/3 + V <3)

где Аго = 598 см"1; кгг * 172 см"'; Адо = 1798 см"1;

А42 = 420 ом'1; Адд = 750 см"';

В §2.5 проведено исследование магнитной структуры 2га3?е5012. Рассмотрен случай Ире|И11], реализующийся для 1 > 66 К (при Н=0).

. Рассчитана температурная зависимость равновесной намагниченности Мдт(Т). Установлено, что экспериментально наблюдаемое при

Т>200 К изменение знака ИЦ обусловлено двумя основными причинами:

. з+

изинговским характером расщепления основного дублета иона Еш в

магнитном поле и конкуренцией основной М„ й так называемой ван° з+

флековской М^ составляющих магнитного момента иона Зт

; т> + - <4>

где = Н+5Нех, = Н-2Нех, л-энергетический интервал мэвд основным 2з+Ч<г (1=5,Б=5/2,3=5/2) и первым возбужденным г8+1Ьд+1 мультиплотами.

Показано, что магнитная структура Зш3Ре5о1г существенно отличается от зонтичной структуры магнитных моментов Р8 ионов в других ФГ и представляет собой две магнитные подсистемы, вклады которых в Н3и противоположны по знаку (рис.1).

Внутри каждой из подсистем моменты равны друг другу по величине и лежат в плоскостях (IT0), (OII) и (101) под одинаковыми углами к оси mu.

Третья глава посвящена микроскопическому описанию магнитооптических эффектов в Sm3Pe501¿.

В §3.1 приводится выражение для поляризуемости РЗ иона а1}, обусловленной разрешенными электродиполышми переходами из состояний LS-терма основной конфигурации на L'S'-термы возбужденной

И-конфигу рации и описывается вклад РЗ ионов в тензор диэлектрической проницаемости кристаллов бе1;). Вдали от собственных частот переходов a1;J можно представить в виде

aii= aoeiJ +'Vij*^ + Wv (5>

где а±- коэфЦщиенты, пропорциональные силам осцилляторов разрешенных оптических переходов, <Lfe> и <QtJ> - соответственно средние ^ значения операторов орбитального и квэдрупольного моментов РЗ иона. Первое слагаемое в (5) определяет изотропный вклад РЗ иона в его поляризуемость, второе - гиротропный вклад, и третье - четные магнитооптические эффекты. В стандартном лоренц-лоренцовском приближении вклад-РЗ иона в Се^ определяется как

^ fl ф+í ' 7 (6)

где nr- среднее число РЗ ионов в единице объема.

В §3.2 проведено исследование КОДп ФГ самария, при этом рас-, смотрены два случая : Мре|(Н1 ] и Нр |ИОО]. Двойное лучепреломление приводит к сдвигу фаз р = 2%АпУК, где К - длина волна света в вакууме, Дп = nj-rij.' - разность показателей преломления световых волн, распространяющихся перпендикулярно намагниченности и поляри-

оованных вдоль и поперек намагниченности. На длинноволновом крыле разрешенных оптических переходов в первом приближении можно пренебречь расщеплением уровней - конфигурации (приближение Джада-Офельта). В атом случав актуальные поправки к тензору поляризуемости РЗ иона с Ь^О принимают вид

0а1;} = а<Ы<1,|Ь>г<а1;,(1)>, (7)

в 0 о

, о - , зг ь'ь-1 х'ь . 1/1*1 1 где |Ь>2 »= У <Ь|й |Ь'> I-- + —-— - ——--1;

I Ы21г-1) Ь(Ь+1) (Ь+шгЬ+З)]

<1|й1 Зп ]г(2ь+1)(2Ь,+1)^1^',|; - генеалогичес-

кие коэффициенты, а - численный коэффициент. В системе координат с осью в)Крв (Лп^э/4'п"1 "5егг) выражение для сдвига фазы с учетоь примешивания в доле состояний 6Н?/г к 6Н5/г принимает вид

Р = Ро + + + <8>

Слагаемое р0 представляет собой сдвиг фазы при отсутствии смешивания мультиплетов. р,-слагаемое первого порядаа малости по параметру ЯГ^Н^/Д« 1. С ростом температуры по мере заселения уровней основного мультиплета Слагаемые же второго порядка малости по х<<1 р2 3 при этом меняются слабо.

Результаты численного анализа величины р (см. (8)) приведены на рис. 2,3. На этих жа рисунках приведены и Экспериментальные зависимости Р(Т).

Обращает на себя внимание важность влияния смешивания мульти-шштов на поведение МДДп. Учет примешивания в поле состояний возбужденных мультиплетов к состояниям основного мультиплета иона 'Зтзь позволил значительно улучшить согласие теоретических и экспериментальных величин р.

Pao. 2.Температурная зависимость МДДп sm3?e5012 для Н|Ш11 (Н =

17кЭ, Х=1.15 мкм). сш - экспериментальные данные,--:—

расчет по формуле (8),■*"■- вклад в ß(T) основного муль-типлета, — - вклад в р(Т) от смешивания мультиплетов.

Рис. З.Темпаратурная зависимость МДДп Бт3Ре5012 для Н| 11003 (Н =

17кЭ, .15 мкм). осп - экспериментальные данные, - -

расчет по формуле (8), '*• - вклад в р(Т) основного муль- • типлета, — - вклад в от смешивания мультиплетов.

В §3.3 проведено исследование ЭФ в ФГ самария. Отмечается,

что температурная зависимость вклада ионов Бт3* в ЭФ бгаэРе5о12

даже в самых грубых чертах не описывается зависимостью намагниченности ионов самария от Т. Для объяснения данного факта рассматривается вклад самариевой подсистемы в ЭФ Бт3Ге&о1г, обусловленный прямыми электродшюлышми переходами из состояний основного 15-терма 4/° - конфигурации на •разрешённые по четности и спину Ь'Б термы (1/=Ь, Ьг1), принадлежащие возбужденной 4/п~153 конфигурации иона самария. Вдали от резонансных частот переходов этот вклад можно представить в виде

Оф = «ф0> + '>+ афг)' <9>

В (9) Оф',г> представляют собой диамагнитные вклада, обусловленные расщеплением соответственно основного мультишюта и "разрешенного" Ь'Б терма 4/п"15с1 конфигурации, - совокупность парамагнитного вклада в ЭФ и вклада смешивания

£

где К - численный коэффициент. Для частот ь> падающего света, удаленных от частот /-й переходов диамагнитные члены дают существенно меньший вклад в ЭФ зт3Рв5о)г, чем слагаемые, обусловленные примешиванием первого возбужденного мультиплета к основному. В этом случае угол вращения плоскости поляризации, обусловленный РЗ ионами имеет вид

°ф - А[м°<0 - § *и<н1«>]' • <11>

где А=У А(1'); А(1')= Ь'=Х., Ь±1;

(2Ь+1 > 1 ^

а^(Ь)=-Зп1Ь(1+1 ))~1 <2ЬИ )2 ¡ТКУ 2{ I 2 >

г

ar(L+1)=3nt(L+1)]_1(2U1)(2L4-3) ^д3^)^ ш 2

af(I-i')=»-3n(L)"1 (2L+1) (2L-1) ^ '

Оценка величины Оф(75 К) показывает, что расчетное значение Оф(75) » -550 град/см по порядку величины совпадает с эксперимеи-■ тальным значением Оф(75;~-680 град/см.

Результаты численного анализа температурной зависимости относительного угла поворота плоскости поляризации (a£ra = аф(Т)/Оф(75К)) и относительной намагниченности (mSm(T) М(Т)/М{75К), Я = «о+ М^) самариевой подрешетки совместно с экспериментальными данными приведены на рис. 4. '

Рио.4.Температурные зависимости относительного угла поворота плоскости поляризации Ет3Ре501г а$(Т) и относительной намагни-чвнности самариевой подрешетки ••• - эксперименталь-

ные данные для Оф (Т);—- - расчет Оф (Т) по формуле

(11); +++ - п\3тШ, экспериментальные данные; -1 -

га3т(Т), теория. .'"■„, ;

Исследование влияния, ориентации н на температурную зависимость угла поворота плоскости поляризации самариевой подрешетки показывает, что имеется существенное отличие температурных зависимостей Оф(Н) и намагниченности м3т(н). Это приводит к анизотропии ЭФ (ЛОф) в 2т3?е5о1г, отличной от анизотропии намагниченности.

Четвертая глава посвящена теоретическому описанию магнитных и магнитооптических свойств ФГ европия. Наблюдаемые особенности

магнитной и-магнитооптической анизотропии Е^цРеЛ) „ определяются

з+

особенностями электронной структуры иона Ей , который в отличив от других РЗ ионов имеет немагнитное основное состояние.

В §4.1 исследуется энергия магнитной анизотропии Еи^Уе^о^ в сильных магнитных полях при различных температурах. При этом отмечается, что константы магнитной анизотропии очень чувствительны к небольшим изменениям величин параметров Еи-Ре обменного взаимо-

т го

действия ап. На первом этапе проводится уточнение параметров 0п из согласования последних с опытными данными (вторая строка табл. 2).

Таблица 2.

Параметры обменного взаимодействия мевду ионами

3+ 3+ 1 1 1 '

Еи в БидРе^^ (в см )"

C°.103 p "3 4 , -3 Cj-IO цнех(0) ссылка

-1.0 -0.52 " -1.3 -1.47 -1.3 0.33 : 15.216 15.234 hi • расчет

На втором этапе, для найденных параметров обменного взаимодействия, рассчитывается полевая зависимость К,'в температурном интервале 60-250 К. Результаты численного эксперимента показывают, что

1 Ч. Yamaguohi "i., Saouraba Т. Magnetic anisotropy of europium in iron garnet. - J. Phys. Chem. Solids, 1990, v. 41, N4, p. ".27-ЭЗО.

в полях свыше 100 кЭ следует ожидать сильной полевой зависимости первой константы магнитной анизотропии К,, приводящей к неоднократной смене ее знака. Обращает на себя внимание существенное влияние темперзтуры на характер полевой зависимости константы анизотропии. Во-первых понижение Т ниже 100 К приводит к уменьшению числа изменений' знака энергии магнитной анизотропии. Во-вторых "предельные" поля последней смены знака энергии магнитной анизотропии уменьшаются с повышением Т.

В §4.2 проведено исследование МЛДп ФГ европия. Микроскопический механизм ШЩь описанный в §3.1 распространен на случай EuUjFejOjg. При этом отмечается, что для РЗ иона европия (J=0) зависящий от поля квадрупольный момент возникает лишь во .втором ' порядке теории возмущений по |wa|/w « 1. В лабораторной системе координат с полярной осью, направленной вдоль Н__ выражение для

-* Т ■!

Сдвига фаз с учетом примешивания (в поле) состояний Fí к F_ и

777

F0, F2 к F, принимает вид21

P=3(2Mio)-1ab<L|d1|L>2^27<0®(r(L)>, (12)

г

где

<0°(Ь)>=—?-{80hf/3-¿, [3h, (ЮЦ+Ь^/ТНЬ^З^+И^/Г) )/г]}.

(W,i2)

At =етф(—W1 /Т)/2, Лг=1+Зехр(-И/Г), h^l-H/íSH^),.^И-ЗНЛгН^), !»г = 3W1. Вычисленные из (12) значения 0(Т), наряду с эксперимен тальными данными приведены на рис. 5.

' Если пренебречь анизотропией Eu-Fe - обменного взаимодействия и

з+

влиянием КП на спектр иона Ей .

Роти

Рис. 5.Температурная зависимость величины относительного сдвига фазы (ßQTH= ß(T)/ß(75K)) EOjpegO^. Экспериментальные данные:---Щ1111Ц - Н|ПОО].--изот-

' ропное приближение (12).

Видно, что рассматриваемая приближенная модель вполне удовлетворительно описывает наблюдаемую экспериментально зависимость ß(T). Значение ЫДДл Еи^е^о^. расчитанное в приближении Джада-Офельта подобно тому, как это было сделано для Sra3?e501£, по порядку величины совпадает с экспериментально найденным в [2J3} однако противоположно ему по знаку.

Исследование полевой зависимости ШЩп показывает, что при низких Т (Т<100 К), когда можно пренебречь Заселенностью всех

----- , . ■ .........

2.Писарев Р.В., Синий И.Г., Колпакова H.H., Яковлев Ю.М. Магнитное двупреломление света в ферритах-гранатах. - ЖЭТФ, 1971. т.60, о.2188-2202.

3t ,,

уровней иона Eu кроме основного, ß(H)» AH^eff (H,eft=h)Hex. А -

константа) й не меняет знак при изменении И. При более высоких

температурах существуют значения н при которых ß(H) меняет знак.

Для более детального изучения магнитооптической анизотропии и для исследования ее зависимости от параметров анизотропного обмена и КП проводился численный расчет р(Т) в температурном интервале от 100 до 300 К для двух направлений магнитного поля: Н|[Ш) и НЦ100}. Расчет сводился к вычислению компонент тензора <Q±i> и величины сдвига фазы по Формулам

ß(H|l0011.fc i 8)=C<L|d,|b>2[<Q^)>-<Q^)>+<Q^)>-<Q^)> +

(13)

1 /2

: л ■■■ : , 6 г

р(н|иш,к х h)=c<l|a1|b>a[ з j 5 j <о^>>

Г=1 г=1.3.5-

1/2 V2 (14!

♦Ii <'> + Й i "<?>■+<v>-

г=г,4,б г=1.з,5 г=г,л,б

В (13) и (14) C=3/2(Äjio)-tab»

Результаты-.численного исследования сводятся к следующему. 1. Анизотропия (Щп главным образом обусловлена влиянием анизотропии Eu-Pa - обменного взаимодействия. Причем, небольшие вариации параметров анизотропного обмена О™ могут существенно изменить величину анизотропии ЩДп Еи3Ре5012.

г.Параметры анизотропного обмена, приведенные в табл. 2, согласуются с опытными данными по ЯМР, намагниченности насыщения и магнитной анизотропии. А также удовлетворительно описывают экспериментальные данные по анизотропии МДЦп и зависимости ß(T) для

Н|С1111 и Н|(100) (рис.6) приведение в [Зг', но противоречат 12].

Наилучшего согласия с экспериментальными данными позволяет добить-т

ся набор параметров Сп, приведенный во второй строке табл. 2. грай/см

1126

»26

7 26

626

326

126

300

Рис. 6. Температурная зависимость МЛДп Еа^е^О^ для Н|[111) и

НЦ100]. Экспериментальные данные: Н|И'Ш; +++ -

Н|И00). Численный расчет: —в™ из первой строки -табл. 2. — из второй строки табл. 2.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ' ■ I.Определен набор параметров КП и проведен численный расчет энергетического спектра РЗ иона самария в Бт3Ре5о|г.

2.Показано, что механизм смешивания в поле мультиплетов ионов

Смоленский Г.А., Писарев Р.В., Сший И.Г., Колпакова H.H., Титова А.Г., Магнитное двупреломлекие света в ферритах-

гранатах. - Изв. АН СССР (Сер.физ.), 1972, т.36, 6.6. с.1219-1229.

з+ '

sm играет ванную роль в формировании магнитных и магнитооптических свойств Sm3?e5o12.

3.Установлено, что эволюция свойств смешанных самарий-иттриевых И1 ЗшхУ3 хРв5о1 z при изменении содержания самария объясняется линейными по концентрации вариациями параметров КП. Построена магнитная Т-х фазовая диаграмма для спонтанных переходов в

SmxWe50ta-

4.Теоретически исследована магнитная структура Sm3Fe5o12. Выявлены особенности конфигураций магнитных моментов ионов самария. Построена температурная зависимость равновесной намагниченности Ugm в интервале 80-250 К.

5.Исследованы магнитооптические эффекты в Sm3Pe5012 и Ви3?е501г. Получены аналитические формулы, определяющие величины МЛДп при учета смешивания мультиплетов. Построены температурные и полевые зависимости двупреломлания при различных ориентациях внешнего магнитного поля.

6.Изучены особенности ЭФ в ФГ самария, рассчитана температурная зависимость с^. .

Основные результата диссертации опубликованы в работах: _ _ , : • з; — -

1. Дорофеев O.A. Энергетический спектр ионов Sm и магнитные

свойства самариевчх Феррнтов-гргнатсз. - Тезисы докладов XII Всесоюзной конференции по микроэлектронике, Тбилиси, 1987, с. 29.

2. Дорофеев O.A., Попов А.И. определение электронной структу-

34

ры ионов Sm в Sra3Fe5o12 из данных ш намагниченности и ориентаци-онным фазовым переходам - Тезисы докладов XVIII Всесоюзной конференции по физике магнитных явлений, Калинин, 1988, с. 329-330.

3. Дорофеев O.A. Анизотропия обменного взаимодействия и намагниченность ионов Sm в Sm Ре5012- В кн.: Физические процессы в

полупроводниковых материалах и приборах. М.:МЭИ, 1969, с. 5-12.

4. Дорофеев O.A., Попов А.И. Особенности магнитных свойств SnL3?e5o12 и электронная структура ионов самария. - ФЕТ, 1989, т. 31, * II, с. 124-126.

5. Дорофеев O.A., Попов А.И. Магнитная структура самариевого феррита-граната. - OTT, 1990, т. 32, * II, с. 3425-3427.

6.Дорофеев O.A., Попов А.И. Магнитооптическая анизотропия феррита-грайата европия. - Тезисы докладов XIX Всесоюзной конференции по физике магнитных явлений, Ташкент, 1991, ч. I, с. 42. ¡.

7. Дорофеев O.A., Попов А.И. Магнитное линейное двупре-ломление феррита-граната самария. - OTT, 1993, т. 35, * 6, с.

I456-1458.

ЗакТираж 82. Объем 0,9 уч. изд.-л. Бесплатно.

Отпечатант в типографии ИГИЭТ(ТУ)