Отражение электромагнитных волн от структур, содержащих магнитоупорядоченные среды тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

00Э05ВВ51

На правах рукописи

РИВЕ ВЛАДИМИР ВИКТОРОВИЧ

ОТРАЖЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН ОТ СТРУКТУР, СОДЕРЖАЩИХ МАГНИТОУПОРЯДОЧЕННЫЕ СРЕДЫ

01.04.07 - физика конденсированного состояния

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Челябинск-2007

003056651

Работа выполнена на кафедре физики конденсированного состояния Челябинского государственного университета.

Научный руководитель:

Научный консультант:

доктор физико-математических наук, профессор Бучельников Василий Дмитриевич доктор физико-математических наук Бычков Игорь Валерьевич

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, Котов Леонид Нафанаилович кандидат физико-математических наук, Савченко Юрий Иванович

Ведущая организация:

Башкирский государственный университет г. Уфа

Защита диссертации состоится 2.0 апреля 2007 года в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 212.296.03 в Челябинском государственном университете по адресу 454021, г. Челябинск, ул. Бр. Кашириных, 129, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Челябинского государственного университета.

Автореферат разослан." 1/0

марта

2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор физико-математических наук, профессор / " Е.А. Белен ков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Физика магнитных явлений до сих пор остается одной из актуальных областей физики конденсированного состояния. В ней постоянно происходят новые открытия. К наиболее значимым открытиям в физике магнетизма за последние десятилетия можно отнести явления гигантского и колоссального магнитосопротивления и новую магнитную память на основе этих явлений [1,2], магнитную силовую микроскопию [3], спиновые транзисторы [4], интеллигентные материалы [5], имеющие большие перспективы практического применения в науке, технике и медицине [5-7], генерация, движение и накопление доменных стенок в магнитных нанопроводниках, с перспективой создания на основе этих проводников новой магнитной памяти [8,9], а также явления аномального проявления различных физических свойств магнитоупорядоченных кристаллов в области магнитных фазовых переходов [10-12]. Все это обуславливает актуальность задач, касающихся исследования различных свойств магнитоупорядоченных кристаллов.

Магнитоупорядоченные среды обладают особыми

электродинамическими свойствами. Физическая причина этих свойств -различные типы магнитных резонансов (ферро - или антнферромагнитный, машитоакустический и др. резонансы), означающие возможность возбуждения специфических элементарных возбуждений (спиновых, упругих волн, волн поляризации) электромагнитной волной. Некоторые резонансы в магнетиках возможно наблюдать только при учете магнитоупругого взаимодействия, то есть взаимодействия магнитной и упругой подсистем магнитоупорядоченных кристаллов или магнитоэлектрического взаимодействия - взаимодействия магнитной и электрической подсистем в магнитных диэлектриках. Указанные взаимодействия обычно наиболее ярко проявляются в области ориентационных фазовых переходов (ОФП).

Таким образом, значительный интерес представляют теоретические и экспериментальные исследования эффектов влияния различных взаимодействий на свойства магнитоупорядоченных кристаллов как вдали, так и вблизи ОФП, так как за счет этих взаимодействий ожидается появление новых физических эффектов, в частности, аномального поведения коэффициента отражения электромагнитных волн (КО ЭМВ) и возможность его управления за счет изменения магнитного поля, механического напряжения или температуры. Для решения данной задачи необходимо определить спектр взаимодействующих колебаний, который получается из решения дисперсионного уравнения, связывающего частоты возбуждаемых волн с их волновыми числами, исследовать аномальную дисперсию динамической магнитной проницаемости магнетиков и ее влияние на скорость распространения и КО ЭМВ вдали и в области ОФП при учете взаимодействия между различными подсистемами (упругой, магнитной, электромагнитной, электрической). Именно, благодаря использованию дисперсионных и материальных уравнений, которые, в принципе, и содержат все сведения о

динамических свойствах магнетиков, можно исследовать КО ЭМВ от поверхности систем, содержащих магнитоупорядоченпые среды.

■ Интерес к исследованию отражения электромагнитных волн от поверхности твердых тел обусловлен тем, что в современной науке и технике имеется потребность как в высокоотражающих, так и в не отражающих поверхностях, а также в материалах с управляемым коэффициентом отражения.

Известно, что КО ЭМВ при нормальном падении электромагнитной волны из вакуума на границу среды с отличными от единицы диэлектрической е и магнитной р проницаемостями определяется формулой

Я

Уе - Уц'

у/г+^/р.

Эта формула справедлива только в тех случаях, когда и е и ц можно считать постоянными. Как видно, уменьшение коэффициента отражения может быть достигнуто, если добиться равенства диэлектрической и магнитной проницаемостей вещества (е = ц), а увеличение - при выполнении неравенства е » р, либо е « р. Таким образом, увеличение или уменьшение КО может быть достигнуто путем уменьшения диэлектрической проницаемости веществ (в идеальном случае до единицы), либо увеличением статической магнитной проницаемости за счет создания искусственных магнетиков с большой величиной р. (так называемые киральные магнетики [13-15]). В обоих случаях решение проблемы требует изменения состава и структуры вещества, что является довольно сложной задачей.

Магнитная проницаемость, как известно, может аномально возрастать или уменьшаться в области частот магнитных резонансов, которые обычно лежат в СВЧ-дапазоне. Отмеченное явление наблюдалось экспериментально при исследовании КО ЭМВ от поверхности антиферромагнетиков со слабым ферромагнетизмом (ортоферритов) [16], а также от поверхности порошковых ферритов и Ре-Со порошка [17-18].

В работах [19,20] было показано, что при отражении ЭМВ от двухслойной структуры пластина ферромагнитного диэлектрика -немагнитный металл из-за резонансного возрастания динамической магнитной проницаемости ферромагнитного слоя при определенных частоте и магнитном поле можно добиться выполнения условия р = е и, тем самым, существенно уменьшить КО от такой структуры при данных значениях частоты и поля. В точке ОФП при низких частотах, а также при магнитных полях, отвечающих ферромагнитному резонансу в слое, КО можно уменьшить до аномально малых значений. Полученные в работах [19,20] результаты имеют важное значение с прикладной точки зрения - они могут быть использованы в устройствах, в которых требуется уменьшить отражение ЭМВ от металлических поверхностей. Для этой цели необходимо на металл нанести слой ферромагнитного диэлектрика и создать в нем условия, близкие к ОФП.

В настоящее время проблема заключается в том, чтобы продолжить проведение комплексных теоретических исследований отражения ЭМВ от поверхности структур, содержащих магнитоупорядоченные среды с целью выхода на практическое применение. Для этого необходимо рассмотреть более реальные объекты для приложений - образцы конечных размеров, слоистые (слоисто - периодические) структуры, а также композитные структуры, содержащие магнитоупорядоченные среды. Также необходимо продолжить исследование КО ЭМВ от других магнитоупорядочениых сред, например, от полубесконечных и конечных металлических и полупроводящих ферромагнетиков, от магнетиков с магнитоэлектрическим эффектом.

Цели II основные задачи исследования:

1. Теоретическое исследование влияния магнитоупругого взаимодействия, аномальной дисперсии магнитной проницаемости и затухания спиновых волн на отражение ЭМВ от системы пластина феррита - полубесконечный диэлектрик вдали и в области ОФП.

2. Теоретическое исследование влияния магнитоупругого и акустоэлектрического взаимодействий, аномальной дисперсии магнитной проницаемости и затухания спиновых волн на КО ЭМВ от поверхности проводящего ферромагнетика в точке ОФП, вблизи ОФП и в сильных магнитных полях.

3. Теоретическое исследование отражения ЭМВ от слоистой системы ферромагнетик-полупроводник.

4. Теоретическое исследование отражения ЭМВ от поверхности антиферромагнетика с магнитоэлектрическим эффектом.

5. Разработка и создание программ, позволяющих численно рассчитывать КО ЭМВ от поверхностей систем, содержащих магнитоупорядоченные среды.

Научная новизна

1. Аналитически и численно исследован КО ЭМВ от поверхности структуры пластина кубического ферродиэлектрика (феррита)-полубесконечный немагнитный диэлектрик, помещенной во внешнее магнитное поле, при учете затухания спиновых волн. Получены частотные и полевые зависимости КО ЭМВ при различных значениях параметра затухания спиновых волн в феррите вблизи и в точке ОФП. Показано, что из-за резонансного возрастания динамической магнитной проницаемости ферромагнитного слоя при определенных частоте и магнитном поле можно добиться выполнения условия ¡л = с и, тем самым, существенно уменьшить КО от рассматриваемой структуры.

2. Впервые получено дисперсионное уравнение связанных спиновых, упругих и электромагнитных волн проводящего ферромагнетика кубической симметрии при последовательном учете магнитоупругого и акустоэлектрического взаимодействий.

Аналитически и численно исследован КО ЭМВ от поверхности проводящего ферромагнетика кубической симметрии при учете затухания спиновых волн. Получены частотные зависимости КО отражения от поверхности полубесконечных полупроводников и металла, а также пластин из этих материалов при различных толщинах пластины, а также значениях параметра затухания спиновых волн вблизи и в точке ОФП. Исследовано влияние сильного магнитного поля на КО ЭМВ. Показано, что КО ЭМВ как от пластины, так и от полубесконечного ферромагнетика можно уменьшить (увеличить) соответствующим подбором эффективной проводимости и внешнего магнитного поля.

3. Численно исследован КО ЭМВ от многослойной периодической структуры ферродиэлектрик - полупроводник, находящейся во внешнем магнитном поле, при нормальном падении ЭМВ. Получены частотные зависимости КО ЭМВ при различных толщинах слоев, величинах параметра затухания в магнитной подсистеме, количестве слоев в структуре, и других параметров системы. Анализ частотных зависимостей КО от многослойной структуры, показал, что путем подбора числа слоев в структуре и параметров слоев можно существенно уменьшить КО в СВЧ-диапазоне в достаточно широком диапазоне частот.

4. Теоретически исследовано распространение ЭМВ в антиферромагнетике с магнитоэлектрическим эффектом. Получены частотные зависимости волновых чисел, магнитной и диэлектрической проницаемостей и КО ЭМВ при различных значениях параметров энергии антиферромагнетика. Впервые показано, что в антиферромагнетике с магнитоэлектрическим эффектом вблизи частоты спиновых волн существует интервал частот, в котором динамические магнитная и диэлектрическая проницаемости, а также одно из волновых чисел одновременно принимают отрицательные значения. В этом случае АФМ является примером так называемой «левой» среды.

Достоверность полученных результатов. При изучении динамических свойств систем, содержащих магнитоупорядоченные среды, применялась теория связанных упругих, спиновых и электромагнитных волн, которая является основным методом исследования динамических свойств магнетиков. В теории используются хорошо известные термодинамические потенциалы магнитоупорядоченных сред, уравнения Максвелла, уравнения теории упругости, уравнения Ландау-Лифшица для намагниченности. Совместное решение вышеперечисленных уравнений с использованием граничных условий позволяет получить полную связанную систему уравнений для определения спектра элементарных колебаний магнитного вещества, скоростей распространения этих возбуждений, выражение для тензора динамической магнитной проницаемости и выражение для КО ЭМВ. Для расчета КО ЭМВ от многослойной структуры феррит - полупроводник использовался описанный в

литературе и многократно опробованный метод матриц переноса. Таким образом, научные и практические результаты диссертационной работы в достаточной степени обоснованы применением хорошо апробированных методов исследования.

Практическая значимость работы. Результаты, полученные по исследованию КО ЭМВ от поверхности структур, содержащих магнитоупорядоченные среды, расширяют представление о способах изменения и управления КО и могут иметь в будущем большое практическое значение при создании для промышленных и лабораторных целей высокоотражающих и не отражающих материалов и материалов с регулируемой отражательной способностью.

Положения, выносимые на защиту:

Результаты аналитического и численного исследования коэффициента

отражения электромагнитных волн от поверхности:

• структуры феррит - полубесконечный диэлектрик;

• полубесконечного проводящего ферромагнетика;

• пластины проводящего ферромагнетика;

• слоистой периодической структуры ферромагнетик -

полупроводник

• антиферромагнетика с магнитоэлектрическим эффектом

Апробация работы. Результаты диссертации докладывались и

обсуждались на Международной конференции по магнетизму (International Conference on Magnetism (ICM), Roma, Italy, 2003, 2006); ХХХП1 совещании no физике низких температур (Екатеринбург, 2003); Международной школе-симпозиуме физиков-теоретиков «Коуровка» (2004, 2006); XIX международной школе семинаре «Новые магнитные материалы микроэлектроники» (Москва,

2004); Уральской региональной конференции по физике и математике (Магнитогорск, 2004); Международной конференции «Фазовые переходы, критические и нелинейные явления в конденсированных средах» (Махачкала,

2005); Региональной школе-конференции для студентов, аспирантов и молодых ученых по математике и физике (Уфа, 2004); Московском международном симпозиуме по магнетизму (Moscow International Symposium on Magnetism (MISM), Moscow, 2005).

Работа по теме диссертации выполнялась в рамках грантов РФФИ-Урал № 01-02-96445 и Губернатора Челябинской области № урчел_04-02-96059.

Публикации и личный вклад. Основное содержание диссертации отражено в 14 печатных изданиях, включающих 7 статей и 7 тезисов докладов на научных конференциях. Общий список публикаций приведен в конце автореферата. В совместных публикациях вклад автора заключается в непосредственном участии в постановке задач, в получении аналитических решений, в создании и использовании программ для численных расчетов, а также в интерпретации полученных результатов и написании статей.

Структура и обьем диссертации. ■ Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Работа содержит 143 страницы текста, включая 80 рисунков и список цитированной литерату ры, содержащий 122 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во Введении обоснована актуальность выбранной темы, сформулированы цели и основные защищаемые положения диссертационной работы, отмечена научная новизна и практическая ценность полученных результатов. Даны сведения о структуре и содержании диссертации.

Первая глава посвящена исследованию отражения ЭМВ от поверхности структуры феррит - полубесконечный диэлектрик. Рассмотрено нормальное падение из вакуума плоской линейнополяризованной монохроматической волны на двухслойную структуру, состоящую из плоского слоя ферромагнитного диэлектрика кубической симметрии (феррита) толщиной <1, расположенного на полупространстве (со >г>с!) из немагнитного диэлектрика, также кубической симметрии, находящуюся во внешнем магнитном поле, вектор напряженности которого параллелен оси г.

Для нахождения дисперсионного уравнения, связывающего волновые векторы распространяющихся в феррите волн с их частотой, использовалась связанная система уравнений Максвелла, Ландау-Лифшица и теории упругости, совместно с феноменологическим выражением для плотности свободной энергии ферромагнетика. Решением дисперсионного уравнения являлись шесть значений волновых чисел, соответствующих шести связанным волнам, которые могут распространяться внутри феррита. Затем эти волновые числа подставлялись в систему граничных условий.

10 12 |д(ш)

Рис. 1. Частотная зависимость КО линейнополяризованных ЭМВ от структуры феррот-диэлектрик вблизи ОФП (Я), Иа - КО ЭМВ от полубесконечного диэлектрика. Внешнее магнитное поле Я=405 Э, толщина слоя феррита ¿=0,01 см, первая константа анизотропии К= -105 эрг/см3, параметр затухания в магнитной подсистеме у=0,01.

Система граничных условий представляла собой условия непрерывности тангенциальных составляющих векторов напряженности и нормальных компонент векторов индукции электрического и магнитного полей на границах структуры, отсутствия напряжений на поверхности воздух - феррит, а на жестко связанной между собой поверхности раздела феррит - немагнитный диэлектрик - непрерывности напряжений и смещений в каждой точке границы, равенства нулю производной намагниченности на поверхности воздух - феррит и на границе раздела феррит - немагнитный диэлектрик.

Решение системы граничных условий позволяло получить КО право-, лево- и линейнополяризованных ЭМВ от рассматриваемой структуры.

В главе приведены частотные и полевые зависимости КО ЭМВ от рассматриваемой структуры. Расчеты проводились при следующих типичных значениях параметров для феррита: ¿=2x107 с"'Э"', а=10"12 см", Мо=500 Э, с=10, р=5 г/см3, ¿>=3x105 см/с, В2=' 1x10' эрг/см3; и для диэлектрика: р,/=8 г/см3, ¿■/=4x105 см/с, е/=10; где g - гиромагнитное отношение, а - постоянная

|д(ю)

Рис. 2. Частотная зависимость КО линейнополяризованных волн (Я) от структуры феррит-диэлектриг в точке ОФП, - КО ЭМВ от полубесконечного диэлектрика. //=400 Э, Ф= 1 см, А"=-105 эрг/см3; у=0,01.

неоднородного обмена, М0 - намагниченность насыщения, е - диэлектрическая проницаемость, р - плотность среды , - скорость поперечного звука, В2 -константа магнитострикции.

Анализ полученных результатов показал, что из-за резонансного возрастания динамической магнитной проницаемости феррита при определенных частоте и магнитном поле можно добиться выполнения условия ц = е и, тем самым, существенно уменьшить КО от рассматриваемой структуры при данных значениях частоты и поля. Вблизи и в точке ОФП для определенных частот, близких к частоте ферромагнитного резонанса в слое феррита, КО можно уменьшить до аномально малых значений, практически до нуля (рис. 1). При больших толщинах ферромагнитного слоя в точке ОФП КО

может достигать аномально больших значений в широком интервале частот (рис. 2). В точке ОФП на частотной зависимости КО отчетливо проявляются размерные резонансы КО на звуковых частотах (рис. 2). Это обусловлено аномальным увеличением параметра магнитоупругой связи в точке ОФП. .

Вторая глава посвящена исследованию КО ЭМВ от поверхности проводящего ферромагнетика (полубесконечного и пластины). Система уравнений, описывающая распространение связанных спиновых, упругих и электромагнитных волн в проводящем ферромагнетике, как и в главе I, по-прежнему включает в себя уравнения Максвелла при учете тока проводимости, уравнение движения намагниченности (Ландау-Лифшица) и теории упругости с учетом силы Лоренца (акустоэлектрического взаимодействия). Из данной системы уравнений, совместно с выражением для плотности свободной энергии ферромагнитного проводника, методом малых колебаний впервые найдено дисперсионное уравнение при последовательном учете магнитоупругого и акустоэлектрического взаимодействий. Решения данного уравнения затем подставлялись в систему граничных условий.

Система граничных условий в случае полубесконечиого (пластины) проводящего ферромагнетика состоит из стандартных условий непрерывности нормальных компонент векторов индукции электрического и магнитного полей, непрерывности тангенциальных составляющих напряженности этих же полей, непрерывности напряжений и равенства нулю производной намагниченности на поверхности (поверхностях) ферромагнетика при учете движения элементов сплошной среды.

Рис. 3. Частотная зависимость КО линейнополяризованиых ЭМВ в точке ОФП, среда 2,. а) полубесконечный ферромагнетик б) пластина ферромагнетика, толщина пластины ё-Л см.

Расчет КО производился численно для трех различных ферромагнитных сред со следующими значениями постоянных: среда 1 (полупроводник 1)

Е=10,тег=1хЮ"12с,А^=5х1013 см'3; с^ихШ^с1; среда 2 (полупроводник 2)

с—16, Те/=5х10"13 с, А^=1х10'5 см"3, а0~1,3хюп с"1;

среда 3(металл)

е-1, тег2>< 10"14 с, #„=1x10" см"3, сгй=5,1 х 10'6с где - время релаксации электронов, Щ— плотность числа электронов в зоне проводимости, сг<> - статическая проводимость. Остальные постоянные были выбраны одинаковыми для всех сред: £=2x10 1/сЭ, а=10"'2 см ", Л=-1 ?105 эрг/см'. Мо=500 Э. Яд=1хНУ эрг/см3, р- 7 г/см1, $=3*10* см/с.

В главе приведены частотные зависимости КО ЭМВ от поверхности полубесконечного проводящего ферромагнетика и пластины проводящего ферромагнетика. Анализ полученных результатов показал, что в случае

0,6-,

г

0,5-од

0,3 0,2

0,1 0,0

V-

8 10

%

.14

1'нс. 4. Частотная зависимость КО л инейнополяризо ванных ЭМИ от пластины ферромагнетика (среда I) в точке ОФП. <$=0,1 км.

слабопроводящйро ферромагнетика в точке ОФП КО ЭМВ при низких частотах принимает аномально малые значения как для ¡голубееконечного образца, так и для пластины (рис. 3). При отходе от точки ОФП при низких частотах КО близок к единице. При частотах, на которых в эффективном проводимости

1,00

к

0,99-

0,90

0,97

0,96

6

8

10

12 11

(дЫ

Рнс. 5. Частотная зависимость КО линеШбйоляршованных ЭМВ

от пластины ферромагнетика л точке ОФП. среда 3, с!=] см.

а± = а ± юа ± ею/4т1 начинает преобладать диэлектрическое (последнее)

слагаемое, КО уменьшается до значения, соответствующего КО от диэлектрика. Перед этим КО может аномально уменьшаться (вплоть до нуля) на частоте, при которой сравниваются эффективные динамические магнитная и диэлектрическая проницаемости ферромагнетика. КО ЭМВ как в точке, так и вблизи ОФП имеет особенность на частоте, отвечающей частоте ферромагнитного резонанса (рис. 3-5).

При низких значениях электропроводности КО ЭМВ от пластины ферромагнитного проводника имеет ярко выраженные резонансные особенности при сверхнизких частотах («10 с-1), ультразвуковых частотах (« 107 -108 с-') и сверхвысоких частотах (>10"с-1) (рис.3-4). Анализ показывает, что эти особенности обусловлены размерными резонансами КО на спиновых, упругих и электромагнитных волнах (геликонах) соответственно. При увеличении проводимости указанные особенности сглаживаются, а КО увеличивается (рис. 5). Размерные резонансы КО на геликонах отчетливо проявляются в сильных магнитных полях и при низких значениях электропроводности ферромагнетика.

Таким образом, из приведенных результатов следует, что КО ЭМВ от поверхности проводящего ферромагнетика можно аномально уменьшить (вплоть до нуля) в широком интервале частот, в то числе, имеющем большое практическое значение СВЧ-диапазоне, за счет соответствующего подбора эффективной проводимости проводника и внешнего магнитного поля.

Третья глава посвящена исследованию отражения, прохождения и поглощения ЭМВ от слоистой структуры ферромагнетик-полупроводник.

Рассмотрена периодическая структура, состоящая из чередующихся п слоев ферромагнетика и полупроводника толщиной с1, находящаяся в вакууме в однородном внешнем магнитном поле, направленном по нормали к поверхности структуры. Диэлектрическая и магнитная проницаемости полупроводниковых слоев структуры задавались в виде:

,2

8 = £,

<В„

1---р-

сй(оа + гсот)

, Ц = 1>

где сог- частота столкновений электронов, е, - диэлектрическая проницаемость от вклада связанных электронов, ыр - плазменная частота полупроводникового материала.

Диэлектрическая проницаемость ферромагнитных слоев полагалась постоянной (принималась равной 10). Рассматривалось два варианта выражения для магнитной проницаемости ферромагнитных слоев:

1) ц = 1+ ,7ю'.,,; О)

со; — (со 4- 1у)

2)

где со, = со,„ + со„

]Х = \ +

и.

со, -со(1 + /у)'

/

со.

Мл

- + Я-4лЛ/„

8*1

сА.ма

(2)

' О У ^ 44 О

со, - частота магнитоакустического резонанса, со,0 - частота ферромагнитного резонанса, сотг - частота магнитоупругой щели, сом - магнитостатическая частота, g - гиромагнитное отношение, Л/0 - намагниченность насыщения ферромагнитного слоя, Н - внешнее магнитное поле, 4т1Д/0 - поле размагничивания, Кап - константа анизотропии, Вг - постоянная магнитоупругого взаимодействия, С44 - упругая постоянная; у в первом случае - частота релаксации намагниченности, во втором - безразмерный параметр затухания в спиновой подсистеме.

Исследование отражения, прохождения и поглощения ЭМВ проводилось методом матриц переноса, подробно описанного в [21]. В главе приведены частотные зависимости коэффициентов отражения, прохождения и поглощения ЭМВ для рассматриваемой структуры.

Анализ полученных результатов показал, что параметр затухания в магнитной подсистеме оказывает существенное влияние на коэффициенты отражения, прохождения и поглощения лишь в области частоты ферромагнитного резонанса в ферромагнитных слоях, вблизи которой на этих коэффициентах имеется ярко выраженная особенность.

1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0

а)

2 4 6 8 10

19И

Рис. 6. Частотная зависимость в точке ОФП: <1=10Л:м, л=8, сог=107 с"', оур = у =102 с ЛГ0=200 Э, Сф =10, е, =17,8; Ка„= -105 эрг/см3, й2=107 эрг/см3, С44 =Ю12 эрг/см3, а) коэффициент отражения б) коэффициент прохождения. Магнитная проницаемость выбиратась в виде (1).

При малых значениях плазменной частоты в полупроводниковых слоях коэффициент отражения в области низких частот (меньших плазменной) аномально мал, а коэффициент прохождения - аномально велик. При увеличении плазменной частоты коэффициент отражения в области малых

частот резко возрастает, коэффициент прохождения падает, а коэффициент поглощения возрастает. Таким образом, получено, что при низких значениях плазменной частоты коэффициент отражения от слоистой структуры ферромагнетик-полупроводник можно аномально уменьшить в области частот, меньших плазменной.

В точке ОФП, определяемой выражением Нр = АпМ0 - 2Кап/М0, коэффициент отражения при низких частотах практически равен единице, а коэффициенты прохождения и поглощения аномально малы. Вблизи плазменной частоты существует достаточно широкая область частот, в которой коэффициент отражения аномально мал, а коэффициент прохождения -аномально велик (рис. б).

В области частот, больших плазменной частоты в полупроводниковых слоях, на коэффициентах отражения и прохождения наблюдаются размерные резонансы на стоячих электромагнитных волнах. В этой области частот коэффициент поглощения практически равен нулю.

Рис. 7. Частотная зависимость КО ЭМВ вдали от ОФП (#=5000 Э): ¿=10"2см, л=70, о}г=109 с"1, сор=Ю10 с',У =Ю"\М>=500 Э, еф =10, £,=17,8; со,=109 с1:

а) слои ферромагнетика нечетные б) слои ферромагнетика четные. Магнитная проницаемость выбиралась в виде (2).

Показано, что путем подбора числа слоев в структуре и параметров слоев можно уменьшить коэффициент отражения в СВЧ-диапазоне до аномально малых значений (рис. 6,7). Данный результат является важным с прикладной точки зрения.

Четвертая глава посвящена исследованию отражения ЭМВ от поверхности антиферромагнетика (АФМ) с магнитоэлектрическим (МЭ) эффектом.

Рассматривалось нормальное падение из вакуума плоской монохроматической электромагнитной волны (/¡х = /¡0 ехр(— /'юг + ¿кг), еу — —И0 ехр(-¡Ш + ¡кг) или ку = Ия ехр(-гсо/ + ¡кг), ех = И0 ехр(- гсо£ + ¡кг)).

При нахождении дисперсионных уравнений волн, распространяющихся внутри АФМ, исходим из связанной системы уравнений движения намагниченности для векторов ферро- и антиферромагнетизма (Ландау-Лифшица), поляризации, а также уравнений Максвелла совместно с феноменологическим выражением для плотности свободной энергии АФМ. Из данной системы найдены дисперсионные уравнения, связывающие волновые векторы распространяющихся в АФМ волн с их частотой, а так же тензоры динамической магнитной, диэлектрической и МЭ восприимчивостей.

Для нахождения КО ЭМВ записывалась стандартная система граничных условий, представляющая собой условия непрерывности производных векторов поляризации, ферро - и антиферромагнетизма, тангенциальных составляющих векторов напряженностей электрического и магнитного полей, и нормальных составляющих векторов индукции электрического и магнитного полей на границе раздела сред (граница вакуум - антиферромагнетик).

КО ЭМВ рассчитывался численно, для этого волновые числа рассчитывались из дисперсионных уравнений, затем они подставлялись в систему граничных условий, после этого определялась амплитуда отраженной волны и КО. Дополнительно рассчитывались значения динамических магнитной и диэлектрической проницаемостей на поверхности АФМ для подтверждения того, что АФМ с МЭ эффектом является примером «левой» среды.

1.0

Я

0.8 0.6 0.4

0.2 0

12.5 13.0 13.5 14.0 14.5 15.0

Рис. 8. Зависимость коэффишшгга отражения Я ЭМВ от частоты. На вставке показана зависимость Я вблизи частоты спиновых волн в большем масштабе

При численных расчетах использовались следующие значения для параметров АФМ: / = 0,5х10:8 с"2, К1=2, х^Ю"4, £0=1500 Э, 2x107 Гц/Э, а=А=10"'2 см"2, р=30, уз= 10"3 Э"1, где гит- заряд и приведенная масса элементарной ячейки объемом ¥0, , = а ¡У(}(], к ,/.- диэлектрические постоянные, а, а, О' - параметры обменного взаимодействия, р - константа анизотропии, % - гиромагнитное отношение, Ь0 - величина вектора

антиферромагнетизма в основном состоянии АФМ, у3 - постоянная МЭ ^взаимодействия.

Получены частотные зависимости волновых чисел, магнитной и диэлектрической пронйцаемостей и КО ЭМВ при различных значениях параметров энергии АФМ.

Впервые показано, что в АФМ с МЭ эффектом вблизи частоты спиновых 1 волн существует интервал частот, в котором динамические магнитная и диэлектрическая проницаемости, а также одно из волновых чисел одновременно принимают отрицательные значения. В этом случае АФМ является примером так называемой «левой» среды.

В указанном интервале частот КО ЭМВ от поверхности антиферромагнетика аномально уменьшается. В области же частоты волн поляризации КО ЭМВ аномально увеличивается, оставаясь равным единице в достаточно широком интервале частот (рис. 8).

В - Заключении сформулированы основные результаты, полученные автором в диссертационной работе:

1. С помощью аналитических и численных расчетов получены частотные и полевые зависимости коэффициента отражения от структуры феррит-диэлектрик. Показано, что с помощью внешнего магнитного поля в радиочастотном и СВЧ-диапазонах можно управлять отражательной способностью твердотельных систем, содержащих магнитоупорядоченный слой, от 0 до 1. Показано, что учет затухания в спиновой подсистеме может не оказывать существенного влияния на поведение КО ЭМВ, а лишь уменьшить величину резонансных пиков в области ферромагнитного резонанса.

2. Впервые получено дисперсионное уравнение связанных спиновых, упругих и электромагнитных волн проводящего ферромагнетика кубической симметрии при последовательном учете магнитоупругого и акустоэлектрического взаимодействий. Произведен расчет частотных зависимостей коэффициента отражения от пластины и от полубесконечного проводящего ферромагнетика. Показано, что КО ЭМВ от поверхности проводящего ферромагнетика можно аномально уменьшить (вплоть до нуля) в имеющих большое практическое значение радиочастотном и СВЧ-диапазонах за счет соответствующего подбора эффективной проводимости ферромагнетика и внешнего магнитного поля.

3. Получены частотные зависимости коэффициентов отражения, поглощения и прохождения ЭМВ от слоистой структуры ферромагнетик -полупроводник. Показано, что при соответствующем подборе числа слоев и параметров слоев для данных структур обнаруживаются достаточно широкие области в СВЧ-диапазоне, в которых коэффициент отражения аномально мал, что является важным с практической точки зрения.

4. Получены частотные зависимости коэффициента отражения от антиферромагнетика с магнитоэлектрическим эффектом, в которых обнаружены аномалии (от 0 до 1) коэффициента отражения ЭМВ на частоте спиновых волн и волн поляризации. Впервые показано, что в антиферромагнетике в области частоты спиновых волн может существовать

область, в которой одновременно становятся отрицательными магнитная и диэлектрическая проницаемости, а также одно из волновых чисел. В данном случае антиферромагнетик с магнитоэлектрическим эффектом является примером «левой» среды.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Bychkov I.V., Babuchkin A.V, Buchelnikov V.D., Rive V.V. Reflection of electromagnetic waves from the surface of ferrite/insulator layer structure. Abstracts of international conference on Magnetism (ICM), 2003, July 27-August 1, Roma, Italy, p.49.

2. Бучельников В. Д., Бабушкин А.В., Бычков И.В., Риве В.В. Отражение электромагнитных волн от структуры феррит-диэлектрик. // Сборник трудов XII международной конференции «Спиновая электроника и гировекторная электродинамика», Москва (Фирсановка), 2003. с. 302-317

3. Бабушкин А.В., Бучельников В.Д., Риве В.В. Коэффициент отражения электромагнитных волн от структуры феррит-диэлектрик. Тезисы докладов QL ХХХШ Всероссийского совещания по физике низких температур, 17-20 июня 2003, Екатеринбург, с 250-251.

4. Риве В.В. Исследование коэффициента отражения электромагнитных волн от поверхности системы феррит-полубесконечный диэлектрик. // Наука-Вуз-Школа: Сборник трудов молодых исследователей. - Магнитогорск, 2003. -вып. 8, с. 345-349.

5. Бучельников В.Д., Риве В.В. Отражение электромагнитных волн от поверхности проводящего ферромагнетика в сильном магнитном поле. Вестник МаГУ. 2004. №5. с. 226-230.

6. Риве В.В., Бучельников В.Д., Селиванова Е.М., Бычков И.В, Бабушкин А.В. Отражение электромагнитных волн от поверхности проводящего магнетика. Сборник трудов XIX международной школы-семинара «Новые магнитные материалы микроэлектроники (НМММ)», 28 июня - 2 июля 2004 г., Москва, с. 298-300.

7. Риве В.В., Бучельников В.Д., Селиванова Е.М., Бычков И.В., Бабушкин А.В. Отражение электромагнитных волн от поверхности проводящего магнетика в сильном магнитном поле. Сборник тезисов XXX Международной зимней школы физиков-теоретиков «Коуровка-2004», 22-28 февраля 2004 г., Екатеринбург-Челябинск, с 155.

8. Бычков И.В, Анзулевич А.П., Риве В.В., Бучельников В.Д. Отражение и поглощение электромагнитных волн слоистой периодической структурой ферромагнетик-полупроводник. Сборник трудов VII международного семинара «Магнитные фазовые переходы». Махачкала, 21-24 ноября 2005. с. 45.

9. Rive V.V., Anzulevich А.Р., Bychkov I.V., Buchelnikov V.D. The reflection and absorbtion of electromagnetic waves by layered structure ferromagnetic-semiconductor. Abstracts of Moscow International Symposium on Magnetism MISM- 2005, June 25-30, 2005, Moscow, Russia, p. 405-406.

Ю.Бучельников В.Д., Риве В.В., Анулевич А.П. Отражение электромагнитных волн от. антиферромагнетика с магнитоэлектрическим эффектом: пример левой среды. Сборник трудов XX международной школы-семинара «Новые магнитные материалы микроэлектроники (НМММ)», 12 июня - 16 июля 2006 г., Москва, с. 597-599.

11 .Buchelnikov V.D., Rive V.V, Takagi Т. Reflection of electromagnetic waves from a surface of antiferromagnet with magnetoelectric effect: an example of left-handed medium. Abstracts of international conference on Magnetism (ICM) 2006, August 20-25, Kyoto, Japan, p.302.

12.Анзулевич А.П., Бычков И.В., Риве В.В., Бучельников В.Д. Отражение и поглощение электромагнитной волны слоистой магнитной струткурой. " Сборник тезисов XXXI Международной зимней школы физиков-теоретиков «Коуровка-2б06», 19-25 февраля 2006 г., Екатеринбург, с 58.

13.Риве В.В., Бучельников В.Д., Жабина В.П. Отражение электромагнитных волн от антиферромагнетика с магнитоэлектрическим эффектом. Сборник тезисов XXXI Международной зимней школы физиков-теоретиков «Коуровка-2006», 19-25 февраля 2006 г., Екатеринбург, с 143.

14.Бучельников В.Д., Риве В.В. Антиферромагнетик с магнитоэлектрическим эффектом как пример «левой» среды. // Письма в ЖЭТФ, 2006, том 84, вып. 1, с. 470-474.

ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Baibich M.N., Broto J.M., Fret A. et al. Giant magnetoresistance of (001)Fe/(001)Cr magnetic superlattices // Phys. Rev. Letters, 1988, Vol. 61, № 21, pp. 2472-2475.

2. Устинов В.В., Кириллова М.М., Лобов И.Д. и др. Оптические, магнитооптические свойства _ и гигантское магнитосопростивление сверхрешеток Fe/Cr с неколлинеарным упорядочением слоев железа // ЖЭТФ, 1996, Т. 109, вып. 1, С. 1-18.

3. Porthun S., Abelman L., Lodder С. Magnetic force microscopy of thin media for high density magnetic recording // JMMM, 1998, Vol. 182, pp. 238-273.

4. Оло K., Shimada H., Ootuka Y. Ferromagnetic single electron spin transistor // Solid State El., 1998, Vol. 42, pp. 7-8.

5. Donald Schetky L.Mc. Intelligent materials // Sci. Am. 1979, Vol. 241, № 5, P. 96.

6. Isu II., Sakakibara Т., Kura Т., Kiyama S., Shinohara W., Yamamoto Y. Method of fabricating a photovoltaic device having a three - dimentional shape // Sol. En., 1996, Vol. 57, № 3, pp. XV-XVI.

7. Trevino J., Northrup M.A. A practical microgripper by fine alignment eutectic bonding and SMA actuation // Sensors and actuators. A: Phys., 1996, Vol. 54, pp. 755-759.

8. Gallagher W. J., Parkin S. S. P. Development of the magnetic tunnel junction MRAM at IBM: From first junctions to a 16-Mb MRAM demonstrator chip // IBM J. Res. & Dev. 2006, Vol. 50 No. 1 pp. 5-23

9. Luc Thomas, Masamitsu Hayashi, Xin Jiang, Rai Moriya, Charles Rettner and Stuart S. P. Parkin. Oscillatory dependence of current-driven magnetic domain wall motion on current pulse length //Nature, 2006, Vol. 443, pp. 197-200

10.Туров E.A., Шавров В.Г. Нарушенная симметрия и магнитоакустические эффекты в ферро - и антиферромагнетиках // УФН, 1983, Т. 140, № 3, С. 429-462.

11 .Динамические и кинетические свойства магнетиков. Под ред. С.В. Вонсовского и Е.А. Турова. М.: Наука, 1976, С. 68-103.

12.Бучельников В. Д., Даньшин Н.К., Цымбал JI.T., Шавров В.Г. Магнитоакустика редкоземельных ортоферритов // УФН, 1996, Т. 166, № 6, С. 585-612.

13.Казанцев Ю.Н., Костин М.В., Крафтмахер, Г. А. Шевченко В.В. Композиционные структуры с высокой СВЧ - магнитной проницаемостью, приближающейся к диэлектрической // Письма в ЖТФ, 1991, Т. 17, вып. 22, С. 19-24.

14.Казанцев Ю.Н., Крафтмахер Г.А. Гигантский СВЧ электромагнетизм в киральиых искусственных средах, не обладающих статическими магнитными свойствами // Письма в ЖТФ, 1993, Т. 19, вып. 22, С. 74-80.

15.Казанцев Ю.Н., Крафтмахер Г.А. Структура киральная среда - феррит: кирапьный - ферромагнитный резонанс // Письма в ЖТФ, 1995, Т. 21, вып. 17, С. 61-67.

16.Мухин А.А., Прохоров А.С. Магнитная спектроскопия антиферромагнитных диэлектриков. Редкоземельные ортоферриты // Труды ИОФ АН СССР, 1990, Т. 25, С. 162-222.

17.Nie Y„ Не Н.Н., Gong R.Z., Zhang Х.С. The electromagnetic characteristics and design of mechanically alloyed Fe-Co particles for electromagneticwave absorber // Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2006, doi: 10.1016/j .jmmm.2006.07.021.

18.Ghasemi A. Hossienpour A., Morisako A., Saatchi A., Salehi M. Electromagnetic properties and microwave absorbing characteristics of doped barium hexaferrite // Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2006, Vol. 302, pp. 429-435.

19.A.V. Babushkin, V.D. Buchel'nikov and I.V. Bychkov. The reflection of electromagnetic waves at the surface of ferromagnetic insulator/non-magnetic metal layer structure. JMMM, 2002, V.242-245, Issue P2, P. 955-957.

20.A.B. Бабушкин, В.Д. Бучельников, И.В. Бычков, В.Г. Шавров. Отражение электромагнитных волн от структуры ферромагнитный диэлектрик-металл. РЭ, 2003, Т. 48, №2, С. 242-248.

21.Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М.: Наука, 1973.

Подписано в печать 15.03.2007 г. Формат 60x84 ук Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,1. Уч-изд. л. 1,0. Тираж 100 экз.

Заказ № 182. Бесплатно. Челябинский государственный университет 454021 Челябинск, ул. Бр. Кашириных, 129 Полиграфический участок Издательского центра Челябинского государственного университета 454021 Челябинск, ул. Молодогвардейцев, 576

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1.

ОТРАЖЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН ОТ СТРУКТУРЫ ФЕРРИТ-ДИЭЛЕКТРИК.

1.1. ЭНЕРГИЯ СИСТЕМЫ И ОСНОВНОЕ СОТОЯНИЕ ФЕРРОМАГНИТНОГО ДИЭЛЕКТРИКА.

1.2. ДИСПЕРСИОННЫЕ УРАВНЕНИЯ.

1.3. ГРАНИЧНЫЕ УСЛОВИЯ.

1.4. КОЭФФИЦЕНТ ОТРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН ОТ СИСТЕМЫ ФЕРРИТ-ДИЭЛЕКТРИК.

1.4.1. УСЛОВИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ СТОЯЧИХ ВОЛН.

1.4.2. ЧАСТОТНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ КОЭФФИЦИЕНТА ОТРАЖЕНИЯ.

1.4.3. ПОЛЕВАЯ ЗАВИСИМОСТЬ КОЭФФИЦИЕНТА ОТРАЖЕНИЯ.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 1.

ГЛАВА II.

ОТРАЖЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН ОТ ПОВЕРХНОСТИ ПРОВОДЯЩЕГО ФЕРРОМАГНЕТИКА.

2.1 ДИСПЕРСИОННОЕ УРАВНЕНИЕ И МАГНИТНАЯ ВОСПРИИМЧИВОСТЬ.

2.2 СИСТЕМА ГРАНИЧНЫХ УСЛОВИЙ И КОЭФФИЦИЕНТ ОТРАЖЕНИЯ ОТ ПОЛУБЕСКОНЕЧНОГО ПРОВОДЯЩЕГО ФЕРРОМАГНЕТИКА.

2.3 СИСТЕМА ГРАНИЧНЫХ УСЛОВИЙ И КОЭФФИЦИЕНТ ОТРАЖЕНИЯ ОТ

ПЛАСТИНЫ ПРОВОДЯЩЕГО ФЕРРОМАГНЕТИКА.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ II.

ГЛАВА III.

ОТРАЖЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ВОЛНЫ ОТ СЛОИСТОЙ СТРУТУРЫ ФЕРОМАГНЕТИК-ПОЛУПРОВОДНИК.

3.1. СИСТЕМА ОСНОВНЫХ УРАВНЕНИЙ.

3.2. ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКАЯ МАТРИЦА СЛОИСТОЙ СРЕДЫ.

3.3. ГРАНИЧНЫЕ УСЛОВИЯ И КОЭФФИЦЕНТЫ ОТРАЖЕНИЯ, ПРОХОЖДЕНИЯ И ПОГЛОЩЕНИЯ ОТ ПРОИЗВОЛЬНОЙ СЛОИСТОЙ СТРУТУРЫ.

3.4. ОТРАЖЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН ОТ СЛОИСТОЙ СТРУКТУРЫ

ФЕРРОМАГНЕТИК-ПОЛУПРОВОДНИК.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ III.

ГЛАВА IV.

ОТРАЖЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН ОТ АНТИФЕРРОМАГНЕТИКА С МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ЭФФЕКТОМ.

4.1. СВОБОДНАЯ ЭНЕРГИЯ И ОСНОВНОЕ СОСТОЯНИЕ

АНТИФЕРРОМАГНЕТИКА С МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ЭФФЕКТОМ.

4.2. ДИСПЕРСИОННОЕ УРАВНЕНИЕ И ДИНАМИЧЕСКИЕ ВОСПРИИМЧИВОСТИ АФМ.

4.3. ГРАНИЧНЫЕ УСЛОВИЯ И КОЭФФИЦИЕНТ ОТРАЖЕНИЯ.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ IV.

Физика магнитных явлений до сих пор остается одной из актуальных областей физики конденсированного состояния. В ней постоянно происходят новые открытия. К наиболее значимым открытиям в физике магнетизма за последние десятилетия можно отнести явления гигантского и колоссального магнитосопротивления и новую магнитную память на основе этих явлений [1,2], магнитную силовую микроскопию [3], спиновые транзисторы [4], интеллигентные материалы [5], имеющие большие перспективы практического применения в науке, технике и медицине [5-7], генерация, движение и накопление доменных стенок в магнитных нанопроводниках, с перспективой создания на основе этих проводников новой магнитной памяти [8,9], а также явления аномального проявления различных физических свойств магнитоупорядоченных кристаллов в области магнитных фазовых переходов [10-12]. Все это обуславливает актуальность задач, касающихся исследования различных свойств магнитоупорядоченных кристаллов.

Важное значение имеют и те новые, часто уникальные возможности для решения фундаментальных проблем физического материаловедения, которые возникают при исследовании магнитоупорядоченных веществ. Последнее связано с тем, что помимо обычных для твердых тел свойств, магнитоупорядоченные вещества имеют особые, ярко выраженные специфические свойства, например, электродинамические.

Магнитоупорядоченные среды обладают особыми электродинамическими свойствами. Физическая причина этих свойств -различные типы магнитных резонансов (ферро (ФМР) [13] - или антиферромагнитный (АФМР) [14] резонанс, магнитоакустический (MAP) [15-17] и магнитостатический (МСР) [18] резонансы), означающие возможность возбуждения специфических элементарных возбуждений (спиновых волн - магнонов, упругих волн - фононов) электромагнитной волной. Некоторые резонансы в магнетиках возможно наблюдать только при учете магнитоупругого взаимодействия, то есть взаимодействия магнитной и упругой подсистем магнитоупорядоченных кристаллов или магнитоэлектрического взаимодействия - взаимодействия магнитной и электрической подсистем в магнитных диэлектриках.

Исследование магнитоупругих явлений началось в 1963 - 1965 гг. с работ [19-24], в которых авторами, впервые, была показана важнейшая роль магнитоупругого взаимодействия в формировании многих свойств магнетиков. К настоящему времени хорошо исследован целый ряд статических и динамических эффектов, обусловленных магнитоупругим взаимодействием. К ним относятся, например, эффект магнитострикции, заключающийся в изменении размеров и формы тела (образца) при его намагничивании; эффект, открытый почти одновременно и независимо в [20,24] и получивший в дальнейшем соответственно названия эффекта «магнитоупругой щели» [19,20] или «застывшей решетки» [25,26]. В динамике магнитоупругое взаимодействие проявляется в существовании в магнетиках связанных магнитоупругих волн [10, 27-31]. Обычно параметр магнитоупругого взаимодействия мал, однако, при потере устойчивости в магнитной подсистеме, то есть в окрестности магнитных ориентационных фазовых переходов (ОФП) [32-35], роль магнитоупругого взаимодействия эффективно возрастает. В этом случае в области ОФП наблюдается эффект аномального уменьшения скорости звука.

В последующих работах были предсказаны новые типы нелинейных магнитоупругих волн [36], аномально большие величины амплитуд вторых и третьих гармоник объемных и поверхностных магнитоупругих волн в магнетиках в области ОФП [37,38], аномально большие значения термодинамических и кинетических величин (теплоемкости, теплопроводности и др.) магнетиков в области фазового перехода по магнитному полю [39], достаточно большая область вблизи фазовых переходов, в которой увеличение затухания связанных колебаний не препятствует аномальному росту различных магнитоупругих эффектов, интересных с практической точки зрения [40].

Были также проведены исследования электромагнитноакустического преобразования в ферро- и антиферромагнетиках. Сюда относится детальное исследование возбуждения ультразвука электромагнитной волной в редкоземельных металлах за счет смещения доменных границ и вращения намагниченности в доменах [41-43], нелинейного возбуждения упругих волн в ферромагнетиках с полосовой доменной структурой [44], а также по изучению особенностей линейной генерации звука в антиферромагнетиках [45]. Кроме того, различные аспекты влияния взаимодействия подсистем рассматривались и в геликоидальных магнетиках, в частности, на спектр связанных магнитоупругих волн [46,47].

На данный момент имеются также работы по исследованию особенностей связанных колебаний в магнетиках с двумя магнитными подсистемами [48-51]. Проведен детальный анализ влияния релаксации намагниченности на спектр спиновых и магнитоупругих колебаний [52,53]. В частности, учет релаксации позволил предсказать 100 % уменьшение скорости продольного звука в области точки Кюри [54].

Имеются также работы по исследованию влияния магнитоупругого и магнитоэлектрического взаимодействий на спектр поверхностных магнитных и фононных поляритонов в антиферромагнетиках [55,56], в которых показано, что данные слабые взаимодействия могут существенно влиять на спектр поверхностных элементарных возбуждений магнетиков.

Из выше изложенного видно, что взаимодействие различных подсистем магнитоупорядоченных сред оказывает определенное влияние на распространение связанных волн, особенно сильно проявляющееся в области ОФП. Так, например, в магнитоупорядоченных кристаллах закон дисперсии связанных магнитоупругих волн вблизи точек ОФП изменяется кардинальным образом [10]. В законе дисперсии квазиспиновых волн появляется активация магнитоупругого происхождения, а закон дисперсии квазиупругих колебаний меняется с линейной зависимости от волнового числа на квадратичную зависимость в самой точке перехода.

Взаимодействие между магнитоупругими и электромагнитными волнами в магнетиках также приводит к появлению новых особенностей в спектре связанных колебаний в области ОФП. Связанные магнитоупругие и электромагнитные волны изучались в работах [18,41,57,58,59]). В [57] исследовались связанные колебания одноосных ферромагнитных диэлектриков и проводников. В [18,58,59] рассматривались ферродиэлектрики кубической симметрии; в [41] изучался спектр связанных волн в гексагональных, а в [58,59] в кубических ферромагнитных металлах. В указанных работах было отмечено, что квазиспиновая ветвь, как в диэлектриках, так и в металлах в точке ОФП имеет активацию, которая определяется магнитоупругим взаимодействием и взаимодействием между спиновыми и электромагнитными волнами. В ферродиэлектриках, при учете взаимодействия магнитоупругих и электромагнитных волн, в области малых волновых чисел квадратичный закон дисперсии могут иметь как квазиупругие, так и квазиэлектромагнитные волны. Учет акусто-электромагнитного взаимодействия не оказывает особого влияния на спектр связанных волн даже в сверхсильных полях. В области больших волновых чисел можно пренебрегать взаимодействием магнитоупругих волн с электромагнитными, а квадратичный закон дисперсии, в данном диапазоне, могут иметь только квазиупругие волны. В ферромагнитных металлах из-за наличия скин-слоя квазиупругие волны в точке ОФП сохраняют свой линейный закон дисперсии, а на зависимости квазиспиновых волн от волнового числа появляется область, где эти волны становятся нераспространяющимися.

Известно, что в ферромагнитных металлах, находящихся в магнитном поле, кроме затухающих в скин-слое электромагнитных волн могут существовать и распространяющиеся слабозатухающие спиральные электромагнитные волны (геликоны) [60, 61]. Эти волны также могут взаимодействовать с упругими и спиновыми волнами.

Взаимодействие геликонов с упругими и спиновыми волнами вдали от ОФП в одноосном ферромагнитном металле изучалось в работе [62]. В ней было показано, что при определенных условиях в ферромагнетике может наблюдаться тройной резонанс, при котором возбуждаются все три типа волн. Вблизи ОФП законы дисперсии связанных магнитоупругих волн и геликонов были исследованы в работах [58,59].

Оказалось, что металлах, в точке ОФП, при наличии слабых магнитных полей, учет взаимодействия магнитоупругих волн с нераспространяющимися электромагнитными волнами приводит к тому, что в спектре колебаний квазиспиновых и квазиупругих волн появляются участки, в которых эти волны становятся сильно затухающими, а закон дисперсии квазиэлектромагнитных волн изменяется с квадратичного на к4, что приводит к значительному уменьшению скин-слоя в ферромагнитном металле. В больших магнитных полях квазиспиновые и квазиупругие волны взаимодействуют с распространяющимися геликонами правой поляризации. Из-за этого взаимодействия в точке ОФП закон дисперсии квазигеликонных волн становится пропорциональным четвертой степени волнового числа.

Таким образом, значительный интерес представляют теоретические и экспериментальные исследования эффектов влияния различных взаимодействий на свойства магнитоупорядоченных кристаллов как вдали, так и вблизи ОФП, так как за счет этих взаимодействий ожидается появление новых физических эффектов, в частности, аномального поведения коэффициента отражения электромагнитных волн (КО ЭМВ) и возможность его управления за счет изменения магнитного поля, механического напряжения или температуры [63-68]. Для решения данной задачи необходимо определить спектр взаимодействующих колебаний, который получается из решения дисперсионного уравнения, связывающего частоты возбужденных волн с их волновыми числами, исследовать аномальную дисперсию динамической магнитной проницаемости магнитоупорядоченных твердых тел и ее влияние на скорость распространения и КО ЭМВ в области ОФП при учете взаимодействия между различными подсистемами (упругой, магнитной, электромагнитной, электрической). Именно, благодаря использованию дисперсионных и материальных уравнений, которые, в принципе, и содержат все сведения о динамических свойствах магнетиков, можно исследовать КО ЭМВ от поверхности систем, содержащих магнитоупорядоченные среды.

Интерес к исследованию отражения электромагнитных волн от поверхности твердых тел обусловлен тем, что в современной науке и технике имеется потребность как в высокоотражающих, так и в неотражающих поверхностях, а также в материалах с управляемым коэффициентом отражения.

Известно, что коэффициент отражения при нормальном падении электромагнитной волны из вакуума на границу среды с отличными от единицы диэлектрической 8 и магнитной ц проницаемостями определяется формулой

Эта формула справедлива только в тех случаях, когда и 8 и ц можно считать постоянными. Как видно, уменьшение коэффициента отражения может быть достигнуто, если добиться равенства диэлектрической и магнитной проницаемостей вещества (е = ц), а увеличение - при выполнении неравенства 8 » ц, либо 8 « ц.

Таким образом, увеличение или уменьшение коэффициента отражения может быть достигнуто путем уменьшения диэлектрической проницаемости веществ (в идеальном случае до единицы), либо увеличением статической магнитной проницаемости за счет создания искусственных магнетиков с большой величиной ц (так называемые киральные магнетики [69-71]). В обоих случаях решение проблемы требует изменения состава и структуры вещества, что является довольно сложной задачей.

КО ЭМВ от поверхности немагнитных твердых тел, а также, созданных на их основе слоистых структур, уже изучался в ряде работ (см. например [72-81]). Данные материалы и системы (мультислои) не приемлемы для создания покрытий, способных полностью отражать, либо поглощать электромагнитные волны в наиболее интересном с практической точки зрения СВЧ-диапазоне, так как в данном интервале частот диэлектрическая проницаемость вещества не зависит от частоты, то есть остается постоянной, а магнитную проницаемость можно полагать равной единице. Поэтому коэффициент отражения от не магнитоупорядоченных веществ в указанном диапазоне частот можно считать постоянным, а его аномальное поведение наблюдать только на частотах порядка 1013 -1014 Гц.

Имеется и другая, более простая, возможность управления КО ЭМВ -за счет изменения динамической магнитной проницаемости магнитоупорядоченных веществ при постоянной диэлектрической проницаемости образца.

Магнитная проницаемость, как известно, может аномально возрастать или уменьшаться в области частот магнитных резонансов, которые обычно лежат в СВЧ-дапазоне. Такое поведение ц обусловлено ее временной дисперсией [82]. При этом может резонансно зависеть от частоты и КО ЭМВ от поверхности магнетиков. Отмеченное явление наблюдалось экспериментально [см., например, 83] при исследовании КО ЭМВ от поверхности диэлектрических антиферромагнетиков со слабым ферромагнетизмом (ортоферритов) в субмиллиметровом диапазоне, а также от поверхности порошковых ферритов и Fe-Co порошка [см., например, 8485].

При учете магнитоупругого взаимодействия в магнетиках наблюдается три резонанса - ФМР, MAP и MCP [86]. Вблизи этих резонансов, как было уже сказано выше, должны наблюдаться аномалии магнитной проницаемости и, соответственно, КО ЭМВ. Вдали от ОФП эти аномалии невелики. Кроме того, вдали от ОФП три перечисленных резонанса сливаются в один из-за большой величины эффективного поля анизотропии по сравнению с эффективными полями магнитострикции и намагниченности. Такое поведение КО ЭМВ как раз и наблюдалось в экспериментальной работе [83].

С физической точки зрения аномальное изменение скорости и КО ЭМВ обусловлено эффектом увеличения магнитной проницаемости при приближении к резонансным частотам ФМР, MAP и МСР, а также за счет зануления суммарной магнитной анизотропии в области ОФП при частотах, меньших частот указанных резонансов. В этих условиях внешние воздействия оказывают существенно более сильное влияние на различные свойства магнетиков. В связи с этим вблизи фазовых переходов имеет место сильное уменьшение коэффициента отражения (в теоретическом пределе до нуля) и его рост (практически до единицы) в точке фазового перехода. Величина коэффициента отражения, положение минимума и максимума зависят от соотношения между диэлектрической и магнитной проницаемостями.

Теоретическое исследование частотных и полевых зависимостей КО ЭМВ от поверхностей некоторых ферро- и антиферродиэлектриков было проведено в ряде работ [63-68,87]. В работах [63-66,87] было впервые показано, что при учете магнитоупругого взаимодействия в области точек ОФП КО ЭМВ от поверхности пластин и полубесконечных ферро- и антиферродиэлектриков может достигать аномально большого (вплоть до единицы) и аномально малого (вплоть до нуля) значений. Кроме того, в них было показано, что с помощью магнитного поля КО ЭМВ может быть практически обращен в ноль в широком диапазоне частот, вплоть до гигагерцового.

В работе [87] был исследован КО ЭМВ от поверхности полубесконечного непроводящего антиферромагнетика типа легкая

10 плоскость. Было показано, что вблизи ОФП диапазон частот, в области которого имеет место аномальное уменьшение КО ЭМВ, увеличивается из-за эффекта обменного усиления магнитоупругой щели в спектре квазиспиновых волн. В работе [88] был теоретически исследован коэффициент отражения гигагерцового диапазона от полубесконечного проводящего ферромагнетика кубической симметрии и системы непроводящий антиферромагнетик типа легкая плоскость - немагнитный металл. Здесь же в диапазоне частот 8-12 ГТц были представлены экспериментальные результаты по отражению электромагнитных волн от поверхности кобальтового феррита и антиферромагнетика РеВОз. Оказалось, что в случае хорошо проводящего феррита в области ферромагнитного резонанса удается понизить КО ЭМВ на 50%. Для системы антиферродиэлектрик - немагнитный металл также имеются резонансные провалы коэффициента отражения в области квазиферромагнитного резонанса. При соответствующем подборе величин размагничивающих факторов и коэффициента затухания спиновых волн удалось достигнуть хорошего согласия между теоретическими и экспериментальными результатами.

В работах [67,68] было показано, что при отражении ЭМВ от двухслойной структуры пластина ферромагнитного диэлектрика -немагнитный металл из-за резонансного возрастания динамической магнитной проницаемости ферромагнитного слоя при определенных частоте и магнитном поле можно добиться выполнения условия ц = е и, тем самым, существенно уменьшить коэффициент отражения от такой структуры при данных значениях частоты и поля. В точке ОФП при низких частотах, а также при магнитных полях, отвечающих ферромагнитному резонансу в слое, коэффициент отражения можно уменьшить до аномально малых значений. Полученные в работах [67,68] результаты имеют важное значение с прикладной точки зрения - они могут быть использованы в устройствах, в которых требуется уменьшить отражение электромагнитных волн от металлических поверхностей. Для этой цели необходимо на металл нанести слой ферромагнитного диэлектрика и создать в нем условия, близкие к ОФП.

В настоящее время проблема заключается в том, чтобы продолжить проведение комплексных теоретических исследований отражения электромагнитных волн от поверхности магнитоупорядоченных веществ с целью выхода на практическое применение. Для этого необходимо рассмотреть более реальные объекты для приложений - образцы конечных размеров, слоистые (слоисто - периодические) структуры, а также композитные структуры, содержащие магнитоупорядоченные среды. Также необходимо продолжить исследование КО ЭМВ от других магнитоупорядоченных сред, например, от полубесконечных и конечных металлических и полупроводящих ферромагнетиков, от магнетиков с магнитоэлектрическим эффектом.

Слоисто-периодические среды многие годы вызывают постоянный интерес исследователей. Интерес к такого рода системам связан с тем, что периодические структуры представляют собой новый тип искусственно создаваемых материалов. Свойствами таких структур легко управлять, изменяя состав слоев, их размеры, внешние параметры - магнитное поле, температуру, давление и т.д.

Комплексные теоретические исследования по изучению КО ЭМВ от поверхности магнитных веществ конечных размеров при изменении термодинамического состояния тела практически не проводились. Имеются в основном лишь работы по электродинамике [89], магнитным [90] и магнитооптическим свойствам магнетиков [91-93], а также по распространению электромагнитных волн в таких средах [94,95]. Однако в данных работах не рассматривалось отражение и прохождение электромагнитных волн.

Наиболее детально вопрос об отражении электромагнитных волн от слоистых систем рассмотрен в работах [96-98]. В работе [96] исследовано прохождение электромагнитных волны через бесконечную периодическую структуру сверхпроводник-диэлектрик, состоящую из чередующихся слоев диэлектрика и тонких слоев сверхпроводника второго рода. Наличие тонких слоев сверхпроводника учитывается введением соответствующего граничного условия. Получено дисперсионное соотношение для волн поперечной поляризации. Обнаружена резкая зависимость коэффициента отражения от угла падения волны, толщины сверхпроводящей пленки и величины внешнего магнитного поля. Высокие значения коэффициента отражения, резкая зависимость отражения от частоты падающей волны, угла падения и величины внешнего магнитного поля делают, как считают авторы, возможным создание на основе рассмотренных ими структур управляемых магнитным полем новых устройств с высокой избирательностью параметров (в частности, усилителей и фильтров).

В работах [97,98] рассмотрено прохождение нормально падающей электромагнитной волн через сверхструктуру из периодически повторяющихся магнитных и немагнитных слоев во внешнем магнитном поле, перпендикулярном поверхности данной системы. В качестве магнитных слоев были выбраны ферромагнетик [97] и антиферромагнетик [98]. В данном случае аномально уменьшение и возрастание КО ЭМВ наблюдалось на резонансных частотах в выражении для магнитной проницаемости. Управлять коэффициентом отражения, как было показано, можно за счет увеличения или уменьшения числа чередующихся слоев.

Однако во всех данных работах не рассматривалось влияние взаимодействия подсистем на распространение ЭМВ в магнитоупорядоченных средах и поведение КО ЭМВ от поверхности магнитоупорядоченных сред. При этом не учитывалось и затухание спиновых волн, которое, как известно [82,99], существенно влияет на динамические свойства магнетиков, в частности, на коэффициент отражения электромагнитных волн от поверхности хорошо изученных веществ, например, кубического ферродиэлектрика.

ЦЕЛИ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Целями диссертации, как следует из выше перечисленных проблем, являются:

1. Теоретическое исследование влияния магнитоупругого взаимодействия, аномальной дисперсии магнитной проницаемости и затухания спиновых волн на отражение электромагнитных волн от системы пластина феррита - полубесконечный диэлектрик вдали и в области ОФП.

2. Теоретическое исследование влияния магнитоупругого и акустоэлектрического взаимодействий, аномальной дисперсии магнитной проницаемости и затухания спиновых волн на КО ЭМВ от поверхности проводящего ферромагнетика в точке ОФП, вблизи ОФП и в сильных магнитных полях.

3. Теоретическое исследование отражения электромагнитных волн от слоистой системы ферромагнетик-полупроводник.

4. Теоретическое исследование отражения электромагнитных волн от поверхности антиферромагнетика с магнитоэлектрическим эффектом.

5. Разработка и создание программ, позволяющих численно рассчитывать КО ЭМВ от поверхностей систем, содержащих магнитоупорядоченные среды.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА

1. Аналитически и численно исследован КО ЭМВ от поверхности структуры пластина кубического ферродиэлектрика феррита)-полубесконечный немагнитный диэлектрик, помещенной во внешнее магнитное поле (геометрия Фарадея), при учете затухания спиновых волн. Получены частотные и полевые зависимости КО ЭМВ при различных значениях параметра затухания спиновых волн в феррите вблизи и в точке ОФП. Показано, что из-за резонансного возрастания динамической магнитной проницаемости ферромагнитного слоя при определенных частоте и магнитном поле можно добиться выполнения условия \1 = е и, тем самым, существенно уменьшить КО от рассматриваемой структуры при данных значениях частоты и поля.

2. Аналитически и численно исследован КО ЭМВ от поверхности проводящего ферромагнетика кубической симметрии в геометрии Фарадея при учете затухания спиновых волн. Получены частотные зависимости КО отражения от поверхности полубесконечных полупроводников и металла, а также пластин из этих материалов при различных толщинах пластины, а также значениях параметра затухания спиновых волн вблизи и в точке ОФП. Исследовано влияние сильного магнитного поля на КО ЭМВ. Показано, что КО ЭМВ как от пластины, так и от полубесконечного проводящего ферромагнетика можно уменьшить (увеличить) соответствующим подбором эффективной проводимости проводника и внешнего магнитного поля.

3. Численно исследован КО ЭМВ от многослойной периодической структуры ферродиэлектрик - полупроводник, находящейся во внешнем магнитном поле, при нормальном падении электромагнитной волны на поверхность данной системы. Получены частотные зависимости КО ЭМВ при различных толщинах слоев, величинах параметра затухания в магнитной подсистеме, количестве слоев в структуре, и других параметров системы. Анализ частотных зависимостей коэффициента отражения от многослойной структуры, показал, что путем подбора числа слоев в структуре и параметров слоев можно уменьшить коэффициент отражения в СВЧ-диапазоне до аномально малых значений в достаточно широком диапазоне частот.

4. Теоретически исследовано распространение электромагнитных волн в антиферромагнетике с магнитоэлектрическим эффектом. Получены частотные зависимости волновых чисел, магнитной и диэлектрической проницаемостей и КО ЭМВ при различных значениях параметров энергии антиферромагнетика. Впервые показано, что в антиферромагнетике с магнитоэлектрическим эффектом вблизи частоты спиновых волн существует интервал частот, в котором динамические магнитная и диэлектрическая проницаемости, а также одно из волновых чисел одновременно принимают отрицательные значения. В этом случае АФМ является примером так называемой «левой» среды.

НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ СЛЕДУЮЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ:

Результаты аналитического и численного исследования коэффициента отражения электромагнитных волн от поверхности:

• структуры феррит - полубесконечный диэлектрик;

• полубесконечного проводящего ферромагнетика;

• пластины проводящего ферромагнетика;

• слоистой периодической структуры ферромагнетик -полупроводник

• антиферромагнетика с магнитоэлектрическим эффектом

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ

Результаты, полученные по исследованию КО ЭМВ от поверхности структур, содержащих магнитоупорядоченные среды, расширяют представление о способах изменения и управления коэффициентом отражения и могут иметь в будущем большое практическое значение при создании для промышленных и лабораторных целей высокоотражающих и неотражающих материалов и материалов с регулируемой отражательной способностью.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ

Диссертация состоит из введения, четырех глав, и заключения. Работа содержит 143 страницы текста, включая 80 рисунков, список цитированной литературы содержит 122 наименования.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ IV

Теоретически исследовано распространение электромагнитных волн в антиферромагнетике с магнитоэлектрическим эффектом.

Получены частотные зависимости волновых чисел, магнитной и диэлектрической проницаемостей и коэффициента отражения электромагнитных волн при различных значениях параметров энергии антиферромагнетика.

Впервые показано, что в антиферромагнетике с магнитоэлектрическим эффектом вблизи частоты спиновых волн существует интервал частот, в котором динамические магнитная и диэлектрическая проницаемости, а также одно из волновых чисел одновременно принимают отрицательные значения. В этом случае АФМ является примером так называемой «левой» среды.

В указанном интервале частот коэффициент отражения ЭМВ от поверхности антиферромагнетика аномально уменьшается. В области же частоты волн поляризации коэффициент отражения ЭМВ аномально увеличивается, оставаясь равным единице в достаточно широком интервале частот.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе проведено исследование отражения электромагнитных волн от структур, содержащих магнитоупорядоченные среды. К основным результатам работы можно отнести следующие:

1. С помощью аналитических и численных расчетов получены частотные и полевые зависимости коэффициента отражения от структуры феррит-диэлектрик. Показано, что с помощью внешнего магнитного поля в радиочастотном и СВЧ-диапазонах можно управлять отражательной способностью твердотельных систем, содержащих магнитоупорядоченный слой, от 0 до 1. Показано, что учет затухания в спиновой подсистеме может не оказывать существенного влияния на поведение КО ЭМВ, а лишь уменьшить величину резонансных пиков в области ферромагнитного резонанса.

2. Впервые получено дисперсионное уравнение связанных спиновых, упругих и электромагнитных волн проводящего ферромагнетика кубической симметрии при последовательном учете магнитоупругого и акустоэлектрического взаимодействий. Произведен расчет частотных зависимостей коэффициента отражения от пластины и от полубесконечного проводящего ферромагнетика. Показано, что КО ЭМВ от поверхности проводящего ферромагнетика можно аномально уменьшить (вплоть до нуля) в имеющих большое практическое значение радиочастотном и СВЧ-диапазонах за счет соответствующего подбора эффективной проводимости ферромагнетика и внешнего магнитного поля.

3. Получены частотные зависимости коэффициентов отражения ЭМВ, поглощения и прохождения от слоистой структуры ферромагнетик полупроводник. Показано, что при соответствующем подборе числа слоев и параметров слоев для данных структур обнаруживаются достаточно широкие области в СВЧ-диапазоне, в которых коэффициент отражения аномально мал, что является важным с практической точки зрения.

4. Получены частотные зависимости коэффициента отражения от антиферромагнетика с магнитоэлектрическим эффектом, в которых обнаружены аномалии (от 0 до 1) коэффициента отражения ЭМВ на частоте спиновых волн и волн поляризации. Впервые показано, что в антиферромагнетике в области частоты спиновых волн может существовать область, в которой одновременно становятся отрицательными магнитная и диэлектрическая проницаемости, а также одно из волновых чисел. В данном случае антиферромагнетик с магнитоэлектрическим эффектом является примером «левой» среды.

1. Baibich M.N., Broto J.M., Fret A. et al. Giant magnetoresistance of (001)Fe/(001)Cr magnetic superlattices // Phys. Rev. Letters, 1988, Vol. 61, №21, pp. 2472-2475.

2. Устинов B.B., Кириллова M.M., Лобов И.Д. и др. Оптические, магнитооптические свойства и гигантское магнитосопростивление сверхрешеток Fe/Cr с неколлинеарным упорядочением слоев железа // ЖЭТФ, 1996, Т. 109, вып. 1, С. 1-18.

3. Porthun S., Abelman L., Lodder С. Magnetic force microscopy of thin media for high density magnetic recording // JMMM, 1998, Vol. 182, pp. 238-273.

4. Ono K., Shimada H., Ootuka Y. Ferromagnetic single electron spin transistor // Solid State El., 1998, Vol. 42, pp. 7-8.

5. Donald Schetky L.Mc. Intelligent materials // Sci. Am. 1979, Vol. 241, № 5, P. 96.

6. Isu H., Sakakibara Т., Kura Т., Kiyama S., Shinohara W., Yamamoto Y. Method of fabricating a photovoltaic device having a three dimentional shape // Sol. En., 1996, Vol. 57, № 3, pp. XV-XVI.

7. Trevino J., Northrup M.A. A practical microgripper by fine alignment eutectic bonding and SMA actuation // Sensors and actuators. A: Phys., 1996, Vol. 54, pp. 755-759.

8. Gallagher W. J., Parkin S. S. P. Development of the magnetic tunnel junction MRAM at IBM: From first junctions to a 16-Mb MRAM demonstrator chip // IBM J. RES. & DEV. 2006, Vol. 50 No. 1 pp. 5-23

9. Luc Thomas, Masamitsu Hayashi, Xin Jiang, Rai Moriya, Charles Rettner and Stuart S. P. Parkin. Oscillatory dependence of current-driven magneticdomain wall motion on current pulse length // Nature, 2006, Vol. 443, pp. 197-200

10. Ю.Туров E.A., Шавров В.Г. Нарушенная симметрия и магнитоакустические эффекты в ферро и антиферромагнетиках // УФН, 1983, Т. 140, № 3, С. 429-462.

11. Динамические и кинетические свойства магнетиков. Под ред. C.B. Вонсовского и Е.А. Турова. М.: Наука, 1976, С. 68-103.

12. Бучельников В.Д., Даньшин Н.К., Цымбал JI.T., Шавров В.Г. Магнитоакустика редкоземельных ортоферритов // УФН, 1996, Т. 166, № 6, С. 585-612.

13. Ферромагнитный резонанс. Явление резонансного поглощения высокочастотного электромагнитного поля в ферромагнитных веществах. Под ред. C.B. Вонсовского M.: Изд-во физ.-мат. лит., 1961. 344 с.

14. Н.Гуревич А.Г. Магнитный резонанс в ферритах и антиферромагнетиках. М.: Наука, 1973.591 с.

15. Ахиезер А.И., Барьяхтар В.Г., Пелетминский C.B. Связанные магнитоупругие волны в ферромагнетиках и ферроакустический резонанс // ЖЭТФ, 1958, Т. 35, №1, С.228-239.

16. Kittel С. Interaction of spin wave and ultrasonic waves in ferromagnetic crystals // Phys. Rev., 1958, Vol. 110, pp. 836-841.

17. Пелетминский C.B. Связанные магнитоупругие колебания в антиферромагнетиках // ЖЭТФ, 1959, Т. 37, №2, С. 452-457.

18. Бучельников В.Д., Бычков И.В., Шавров В.Г. Связанные магнитоупругие и электромагнитные волны в магнетиках вблизи точек ориентационных фазовых переходов // ФММ, 1988, Т.66, вып.2, С.222-226.

19. Боровик Романов А.С., Рудашевский Е.Г. О влиянии спонтанной стрикции на антиферромагнитный резонанс в гематите // ЖЭТФ, 1964, Т. 47, С. 2095-2101.

20. Tasaki A., Lida S. Magnetic properties of synthetic single crystal of cc-Fe203 // J. Phys. Soc. Japan, 1963, Vol. 18, № 8, pp.1148-1154.

21. Iida S., Tasaki A. Magnetoelastic coupling in parasitic ferromagnet a-Fe203 // Proc. of Intern. Conference on Magnetism, Nottingham, 1964, pp. 583-586.

22. Туров E.A., Шавров В.Г. Об энергетической щели для спиновых волн в ферро и антиферромагнетиках, связанной с магнитоупругой энергией // ФТТ, 1965, Т. 7, № 1, С. 217-226.

23. Mizushima К., Lida S. Effective in plane anisotropy field in Fe203 // J. Phys. Soc. Japan, 1966, Vol. 21, № 8, P. 1521.

24. Rudashevsky E.G., Shalnikova T.A. Antiferromagnetic resonance in hematite // In.: Physics and Techniques of Low Temperatures, Proc. of 3rd Regional Conference, Prague, 1963, pp. 84-86.

25. Cooper B.R. Spin waves and magnetic resonance in rare earth metals: Thermal, applied - field and magnetoelastic effects // Phys. Rev., 1968, Vol. 169, №2, pp. 281-294.

26. Cooper B.R. Phenomenological theory of magnetic ordering // Magnetic Properties of Rare Earth Metals. Ed. by R.J. Elliott. N.Y.: Plenum Press, 1972, pp. 17-80.

27. Дикштейн И.Е., Тарасенко B.B., Шавров В.Г. Влияние давления на резонансные свойства одноосных ферро и антиферромагнетиков // ФТТ, 1974, Т. 16, № 8, С. 2192-2197.

28. Дикштейн И.Е., Тарасенко В.В., Шавров В.Г. Влияние давления на магнитоакустический резонанс в одноосных антиферромагнетиках // ЖЭТФ, 1974, Т. 64, № 2, С. 816-823.

29. Туров Е.А., Шавров В.Г. Нарушенная симметрия и магнитоакустические колебания в ферро и антиферромагнетиках: Предпринт № 81 Д. Свердловск: ИФМ УНЦ АН СССР, 1981,60 с.

30. Дикштейн И.Е., Туров Е.А., Шавров В.Г. Магнитоакустические явления и мягкие моды вблизи магнитных ориентационных переходов. Динамические и кинетические свойства магнетиков. М.: Наука, 1986, С. 53-85.

31. Барьяхтар В.Г., Витебский И.М., Пашкевич Ю.Г., Соболев B.JL, Тарасенко В.В. Стрикционные эффекты и динамика магнитной подсистемы при спин переориентационных фазовых переходах. Симметричные эффекты // ЖЭТФ, 1984, Т. 87, № 3, С. 1028-1037.

32. Вонсовский C.B. Магнетизм. М.: Наука, 1971.1032 с.

33. Акулов Н.С. Ферромагнетизм. M.-JL: Гостехтеориздат, 1939. 188 с.

34. БозортР. Ферромагнетизм. М.: Мир, 1956.784 с.

35. Белов К.П., Звездин А.К., Кадомцева А.М., Левитин Р.З. Ориентационные переходы в редкоземельных магнетиках. М.: Наука, 1979. 320 с.

36. Бучельников В.Д., Шавров В.Г. Уединенные магнитоупругие волны в легкоплоскостных магнетиках, распространяющихся вдоль оси анизотропии // ФТТ, 1983, Т. 25, С. 90-94.

37. Бучельников В.Д., Шавров В.Г. Генерация третьей гармоники в магнетиках вблизи ориентационных фазовых переходов // ФТТ, 1986, Т. 28, №10, С. 3235-3237.

38. Бучельников В.Д., Кузавко Ю.А., Шавров В.Г. Генерация второй гармоники рэлеевской волны в легкоплоскостном антиферромагнетике134в области спиновой переориентации // Акуст. Журнал, 1991, Т. 37, № 5, С. 892-897.

39. Бучельников В.Д., Кузавко Ю.А., Шавров В.Г. Особенности термодинамики магнетиков в области ориентационных фазовых переходов // ФНТ, 1985, Т. 11, № 12, С. 1275-1279.

40. Бучельников В.Д., Шавров В.Г. Затухание магнитоупругих волн в магнетиках в области ориентационных фазовых переходов // ФММ, 1989, Т. 68, №3, С. 421-444.

41. Андрианов A.B., Бучельников В.Д., Васильев А.Н., Гайдуков Ю.П., Ильясов P.C., Шавров В.Г. Электромагнитное возбуждение ультразвука в гадолинии // ЖЭТФ, 1988, Т. 94, № 11, С. 277-288.

42. Андрианов A.B., Бучельников В.Д., Васильев А.Н., Гайдуков Ю.П., Шавров В.Г. Электромагнитное возбуждение ультразвука в монокристалле диспрозия // ЖЭТФ, 1990, Т. 97, вып. 5, С. 1674-1687.

43. Бучельников В.Д., Васильев А.Н. Электромагнитное возбуждение ультразвука в ферромагнетиках // УФН, 1992, Т. 162, № 3, С. 89-128.

44. Buchelnikov V.D., Nikishin Yu.A., Shavrov V.G. Nonlinear ultrasound excitation in ferromagnets with domain structure // Digests of XXVII Congress AMPERE on magnetic resonanse, Kasan, Russia, 1994, Vol. 1, P. 288.

45. Бучельников В.Д., Никишин Ю.А., Васильев А.Н. Электромагнитное возбуждение ультразвука в антиферромагнетиках // ФТТ, 1997, Т. 39, № 5, С. 905-907.

46. Бучельников В.Д., Шавров В.Г. Магнитоупругие волны в геликоидальных магнетиках // ФТТ, 1988, Т. 30, № 4, С. 1167-1170.

47. Бучельников В.Д., Шавров В.Г. Магнитоупругие волны в кристаллах с геликоидальной магнитной структурой // ФТТ, 1989, Т. 31, № 5, С. 838844.

48. Бучельников В.Д., Бычков И.В., Шавров В.Г. Об аномально большом изменении скорости звука в ортоферрите эрбия // Письма в ЖЭТФ, 1991, Т. 54, № 8, С. 467-469.

49. Бучельников В.Д., Бычков И.В., Шавров В.Г. Связанные колебания железной, редкоземельной и упругой подсистем в ортоферритах с крамерсовскими редкоземельными ионами // ЖЭТФ, 1992, Т. 101, № 6, С. 1869-1880.

50. Бучельников В.Д., Бычков И.В., Шавров В.Г. Магнитоупругие колебания в ортоферритах с некрамерсовскими редкоземельными ионами // ФНТ, 1992, Т. 18, № 12, С. 1342-1347.

51. Buchelnikov V.D., Bychkov I.V., Shavrov V.G. Influence of Rare Earth Subsystem on Orthoferrite Magnetoacoustics // Physics of Vibrations, 1993, Vol. 57, № l,pp. 15-24.

52. Бучельников В.Д., Шавров В.Г. Влияние релаксации на спектр спиновых и упругих волн в антиферромагнетиках при спиновой переориентации//ЖЭТФ, 1994, Т. 106, № 12, С. 1756-1764.

53. Бучельников В.Д., Шавров В.Г. Прецессионные, релаксационные и упругие колебания в ферромагнетике в области ориентационных фазовых переходов // Письма в ЖЭТФ, 1994, Т. 60, № 7, С. 534-537.

54. Buchelnikov V.D., Shavrov V.G. Anomalous decrease of longitudinal sound velocity near magnetic phase transition in magnets // JMMM, 1995, Vol. 140-144, pp. 1587-1589.

55. Бучельников В.Д., Шавров В.Г. Новые типы поверхностных волн в антиферромагнетиках с магнитоэлектрическим эффектом. ЖЭТФ,1996, Т. 109, N2, С.706-716.

56. Buchelnikov V.D., Romanov V.S., Shavrov V.G. New types of surface waves in antiferomagnetics with magnetoelectrical effect. Ferroelectrics,1997, V.237, P.l-14.

57. Барьяхтар В.Г., Гришин A.M., Дроботько В.Ф. Спектр элементарных возбуждений при спиновой переориентации ферромагнетиков // ФНТ, 1981, Т. 7, № 11, С.1486-1491.

58. Бучельников В.Д., Бычков И.В., Бабушкин A.B., Шавров В.Г. Особенности связанных магнитоупругих и электромагнитных волн в кубических ферромагнетиках в области ориентационных фазовых переходов // ФММ, 2000, Т. 90, № 4, С. 9-15.

59. Бабушкин A.B. Коэффициент отражения электромагнитных волн от поверхности магнитоупорядоченных сред: Автореферат дисс. канд. физ.-мат. наук, Челябинск, 2002,20 с.

60. Абрикосов A.A. Основы теории металлов. М.: Наука, 1987,520 с.

61. Maxfield B.W. Helicon Waves in Solids // Amer. J. Phys., 1969, Vol. 37, p. 241.

62. Бланк А.Я., Каганов М.И. Связанные волны в ферромагнитном проводнике. Тройной резонанс // ФТТ, 1966, Т. 8, № 8, С. 2340-2343.

63. Бучельников В.Д., Бычков И.В., Шавров В.Г. Влияние магнитоупругой связи на отражение электромагнитной волны от ферродиэлектрика // ФТТ, 1992, Т. 34, № 11, С. 3408-3411.

64. A.B. Бабушкин, В.Д. Бучельников, И.В. Бычков. Отражение электромагнитных волн от поверхности феррита кубической симметрии. ФТТ, 2002, Т. 44, вып. 12, С. 2183-2188.

65. В.Д. Бучельников, A.B. Бабушкин, И.В. Бычков. Коэффициент отражения от поверхности пластины феррита кубической симметрии. ФТТ, 2003, Т. 45, № 4, с. 663-672.

66. Бучельников В.Д., Бычков И.В., Шавров В.Г. Влияние магнитоупругой взаимодействия в магнетиках на коэффициент отражения ЭМ волн // Акуст. Журнал, 1994, Т. 40, № 1, С. 158-159.

67. A.V. Babushkin, V.D. Buchel'nikov and I.V. Bychkov. The reflection of electromagnetic waves at the surface of ferromagnetic insulator/nonmagnetic metal layer structure. JMMM, 2002, V.242-245, Issue P2, P. 955957.

68. A.B. Бабушкин, В.Д. Бучельников, И.В. Бычков, В.Г. Шавров. Отражение электромагнитных волн от структуры ферромагнитный диэлектрик-металл. РЭ, 2003, Т. 48, №2, С. 242-248.

69. Казанцев Ю.Н., Костин М.В., Крафтмахер, Г.А. Шевченко В.В. Композиционные структуры с высокой СВЧ магнитной проницаемостью, приближающейся к диэлектрической // Письма в ЖТФ, 1991, Т. 17, вып. 22, С. 19-24.

70. Казанцев Ю.Н., Крафтмахер Г.А. Гигантский СВЧ электромагнетизм в киральных искусственных средах, не обладающих статическими магнитными свойствами // Письма в ЖТФ, 1993, Т. 19, вып. 22, С. 7480.

71. Казанцев Ю.Н., Крафтмахер Г.А. Структура киральная среда феррит: киральный - ферромагнитный резонанс // Письма в ЖТФ, 1995, Т. 21, вып. 17, С. 61-67.

72. Sedrakian D.M., Gevorgyan А.Н., Khachatrian A.Zh. Transmission of a plane electromagnetic wave obliquely incident on a one-dimensional isotropic dielectric medium with an arbitrary refractive index // Optics Communications, 2001, Vol. 195, pp. 1-9.

73. Козлов И.П, Исследование прохождения электромагнитной волной плоского слоя диэлектрика вблизи критической точки // Письма в ЖТФ, 2000, Т. 26, вып. 14, С. 28-35.

74. Morozov G.V., Maev R.Gr., Drake G.W.F. Switching of electromagnetic waves by two-layered periodic dielectric structures // Phys. Rev. E, 1999, Vol. 60, № 4, pp. 4860-4867.

75. Miteva A.I., Lalov I.J. Reflection of electromagnetic waves from isotropic optically active media // J. Phys.: Condens. Matter, 1991, Vol. 2, pp. 529538.

76. Miteva A.I., Lalov I.J. The reflection of electromagnetic waves from uniaxial optically active media // J. Phys.: Condens. Matter, 1993, Vol. 5, pp. 6099-6110.

77. Ping Chen and Tian-lin Dong. Simplified method to estimate millimeter-wave reflection from rough surfaces // International Journal of Infrared and Millimeter waves, 2000, Vol. 21, №11, pp. 1825-1830.

78. Kondo Y., Ejima Т., Saito K., Hatano Т., Watanabe M. High-reflection multiplayer for wavelength range of 200-30 nm // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 2001, Vol. 467-468, pp. 333-336.

79. Wojciech Nasalski. Three-dimensional beam reflection at dielectric interfaces. // Optics Communications, 2001, Vol. 197, pp. 217-233.

80. Javier Alda. Transverse angular shift in the reflection of light beams // Optics Communications, 2000, Vol. 182, pp. 1-10.

81. Shurmann H.W., Serov V.S., Shestopalov Yu.V. Reflection and transmission of a plane TE-wave at a lossless nonlinear dielectric film // PhysicaD, 2001, Vol. 158, pp. 197-215.

82. Ахиезер А.И., Барьяхтар В.Г., Пелетминский C.B. Спиновые волны. М.: Наука, 1967. 368 с.

83. Мухин А. А., Прохоров • А.С. Магнитная спектроскопия антиферромагнитных диэлектриков. Редкоземельные ортоферриты // Труды ИОФ АН СССР, 1990, Т. 25, С. 162-222.

84. Nie Y., Не Н.Н., Gong R.Z., Zhang Х.С. The electromagnetic characteristics and design of mechanically alloyed Fe-Co particles for electromagneticwave absorber // Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2006, doi:10.1016/j.jmmm.2006.07.021.

85. Ghasemi A. Hossienpour A., Morisako A., Saatchi A., Salehi M. Electromagnetic properties and microwave absorbing characteristics of doped barium hexaferrite // Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2006, Vol. 302, pp. 429-435

86. Бучельников В.Д., Шавров В.Г. Электромагнитное возбуждение поперечного звука в редкоземельных магнитных металлах // ФТТ, 1991, Т. 33, №11, С. 3284-3291.

87. Бучельников В.Д., Романов B.C., Крафтмахер Г.А., Шавров В.Г. Отражение электромагнитных волн от поверхности магнитоупорядоченных кристаллов // Радиотехника, 2000, № 8, С. 1523.

88. Sarychev А.К., McPhedran R.C., Shalaev V.M. Electrodynamics of metal-dielectric composites and electromagnetic crystals // Phys. Rev. B, 2000, Vol. 62, №12, pp. 8531-8539.

89. Grunberg P. Layered magnetic structures: history, facts, figures // JMMM, 2001, Vol. 226-230, pp. 1688-1693.

90. Visnovsky S., Postava K. Yamaguchi T. Magneto-optic polar Kerr and Faraday effects in magnetic superlattices // Czechoslovak Journal of Physics, 2001, Vol. 51, № 9, pp. 917-948.

91. Richard N., Dereux A., David Т., Bourillot E., Goudonnet J.P., Scheurer F., Beaurepaire E. and Garreau G. Magneto-optical effects in multilayers illuminated by total internal reflection // Phys. Rev. B, 1999, Vol. 59, № 8, pp. 5936-5944.

92. Bertrand P., Hermann C., Lampel G., Peretti J. and Safarov V. I. General analytical treatment of optics in layered structures: Application to magneto-optics // Phys. Rev. B, 2001, Vol. 64, pp. 1-12.

93. Yibing Li, Shaoping Li and Huahui He. The theory of electromagnetic wave propagation in a ferromagnetic film // Journal of Physics C: Solid State Physics, 1988, Vol. 21, p. 2369.

94. Yibing Li and Zechuan Xu. The theory of electromagnetic wave propagation in magnetic multilayers // Journal of Physics: Condensed Matter, 1993, Vol. 5, p. 6587.

95. Глущенко А.Г., Головкина M.B. Отражение электромагнитной волны слоистой структурой сверхпроводник диэлектрик // Письма в ЖТФ, 1998, Т. 24, №1, С. 9-12.

96. Xue-Fei Zhou, Jing-Ju Wang, Xuan-Zhang Wang, Tilley D.R. Reflection and transmission by magnetic multilayers // JMMM, 2000, Vol. 212, pp. 8290.

97. Jing-Ju Wang, Xue-Fei Zhou, Wei-Long Wan, Xuan-Zhang Wang, Tilley D.R. Transmission by antiferromagnetic nonmagnetic multilayers // J. Phys.: Condens. Matter, 1999, Vol. 11, pp. 2697-2705.

98. Гуревич А.Г., Мелков Г.А. Магнитные колебания и волны. М.: Физматлит., 1994.464 с.

99. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. М.: Наука, 1992.661 с.

100. Туров Е.А. Физические свойства магнитоупорядоченных кристаллов.// М.: Изд. АН СССР, 1963.224 с.

101. Кузьмин Е.В., Петраковский Г.А., Завадский Э.А. Физика магнитоупорядоченных веществ. Н.: Наука, 1976. 288 с.

102. Ландау Л.В., Лифшиц Е.М. Теория упругости. М.: Наука, 1987. 246 с

103. Васильев А.Н., Бучельников В.Д., Гуревич С.Ю., Каганов М.И., Гайдуков Ю.П. Электромагнитное возбуждение звука в металлах. Челябинск-Москва, Изд. ЮУрГУ, 2001.

104. Давыдов А.С. Теория твердого тела. М.: Наука, 1972.640 с.

105. Бардзокас Д.И., Кудрявцев Б.А., Сенник Н.А. Распространение волн в электромагнитоупругих средах, Москва: Едиториал УРСС, 2003, 336 с.

106. Булгаков А.А., Кононенко В.К. Дисперсионные свойства периодической полупроводниковой структуры в магнитном поле, направленном вдоль оси периодичности // ЖТФ, 2003, 73,11, с. 15 21.

107. Беспятых Ю.И., Дикштейн И.Е., Мальцев В.П. и др. Особенности распространения электромагнитных волн в слоистых магнитных фотонных кристаллах // ФТТ, 2003,45,11, с. 2056 2061

108. Xiao ling Yu, Xiacheng Zhang, Huahui Li, Huahui He Simulation and design for stratified iron fiber absorbing materials // Materials and Design, 2002,23, p. 51-57

109. Lee C.Y., Lee D.E., Kong Y.K. et.al. Matrix formalism of electromagnetic wave propagation through multiple layers in the near-field region: Application to the flat panel display // Phis. Rev. E, 2003, 67, 046605

110. Jensen Li, Lei Zhou, C.T. Chan, and P. Sheng Photonic Band Gap from a Stack of Positive and Negative Index Materials // Phis. Rev. Let., 2003,90,8,083901

111. Звездин A.K., Котов B.A. Магнитооптика тонких пленок. М.: Наука, 1988.

112. Беспятых Ю.И., Бугаев А.С., Дикштейн И.Е. Поверхностные поляритоны в композитных средах с временной дисперсиейдиэлектрической и магнитной проницаемостей // ФТТ, 2001,42, с. 2048 -2052.

113. Казанцева Н.Е., Рывкин Н.Г., Чмутин И.А. Перспективные материалы для поглотителей электромагнитных волн сверхвысокочастотного диапазона // РЭ, 2003,48,2, с. 196 209.

114. Борн М., Вольф Э. Основы оптики, пер. с англ. М.: Наука, 1973.

115. Памятных Е.А., Туров Е.А. Основы электродинамики материальных сред в переменных и неоднородных полях. М.: Наука, 2000-240 с.

116. Yunxia Dong, Xiandong Zhang. Unusual transmission properties in one-dimentional random system containing left-handed-material // Elsevier. Phisics Letters A, 2006,359, pp. 542-546

117. Makarov V. P., Rukhadze A. A. Inverted (Negative) refraction of Electromagnetic wave in an anisotropic medium // Journal of experimental and theoretical physics, 2006, Vol. 103, № 3 pp. 354-359

118. Агранович В. M. Гранштейн Ю. Н. Пространственная дисперсия и отрицательное преломление света // УФЫ, 2006, Т. 176, № 10, С. 1050-1068.

119. Веселаго В.Г. Электродинамика веществ с одновременно отрицательными значениями е и ц // УФН, 1967, Т.92, С.517-526.

120. Бучельников В.Д., Шавров В.Г. Новые типы поверхностных волн в антиферромагнетиках с магнитоэлектрическим эффектом. ЖЭТФ, 1996, Т. 109 С.706-714

121. Туров Е.А., Колчанов А.В., Меныпенин В.В., Мирсаев И.Ф., Николаев В.В. Симметрия и физические свойства антиферромагнетиков. М.: Физматлит, 2001,560 с.