І, нарешті, для великих Н спостерігається орієнтаційний фазовий перехід II-ого роду із АФМ фази до парамагнітної фази, в якій спіни підграток стають паралельними Н. Це звичайний орієнтаційний перехід, який при параметрах, заданих в (26), відбувається в полі: h_flip=9J_pl+4J_ch+D.

Для опису індукованого повздовжнім полем фазового переходу з синглетного стану в АФМ стан при Т0, необхідно враховувати заселеності всіх іонних рівнів.

В кутовій фазі, в якій спіни підграток виходять з площини, хвильові функції збуджених станів іонів мають більш складне перемішування, ніж у функції основного стану. Вираз для вільної енергії стає складним і унеможливлює точне аналітичне описання фазових переходів. Тому описання індукованого Н фазового переходу із парамагнітної фази до АФМ фази було проведено наближено. У виразі для вільної енергії парамагнітної фази h<h_OP не враховується внесок обмінних полів:

. (30)

Магнітна сприйнятливість парамагнітної (ван-флеківської) фази в полях h<h_OP експоненційно залежить від h, що відповідає даним експериментів.

Для запису енергії АФМ фази в hh_OP, коли h_ОP/D<<1, знехтували перемішуванням збуджених станів, яке відбувається у зв'язку з виходом спіну з легкої площини.

Однак, таке наближення не заважає виникненню спонтанної в легкій площині спінової поляризації. За такого наближення, вираз для вільної енергії АФМ стану має вигляд:

+, (31)

де , , . З (31) випливає, що поле h_OP, яке обмежує стійкість АФМ фази, залежить від Т: .

Величина поля фазового переходу із парамагнітної фази до АФМ фази визначається з умови рівності вільних енергій обох фаз: F_PM = F_OP. При Т0 і D/T >> 1 поле можна записати у вигляді:

.(32)

З (32) випливає, що з ростом температури також зростає.

Поле , в якому відбувається орієнтаційний фазовий перехід із АФМ фази до парамагнітної фази, також залежить від температури. При Т0:

.(33)

Згідно з виразом (33), поле зменшується з ростом Т.

Пунктирною кривою позначено хід h(T), що відповідає магнітному фазовому переходу типу зміщення із парамагнітної фази до кутової, який є переходом I-го роду.

Температурний інтервал існування кутової фази обмежується умовою Т<T_max, де T_max - температура, що відповідає точці А на фазовій діаграмі.

Згідно з (31) внесок у вільну енергію від спінової поляризації можна записати у вигляді:

,(34)

де (h) - похідна по Т від коефіцієнта при в (31), яка розрахована в точці Т=(h), в якій цей коефіцієнт стає рівним нулю. Вільна енергія (34) дозволяє отримати вираз для температурної залежності поляризації в АФМ стані при h=const:

.(35)

Магнітний фазовий перехід типу зміщення із парамагнітної фази до кутової фази при Т0 є переходом I-ого роду, тому залежність (35) буде виконуватися при Т<Т(h), де Т(h) - температура переходу, Т(h)<(h). Найменше значення спінової поляризації s_min в кутовій фазі при зміні Т і при h=const, визначається рівністю s_min = s₀(Т(h)).

Таким чином, в цьому розділі показано, що для описання магнітних фазових переходів в АФМ зі спіном S=1, в яких іони внаслідок дії сильної одноіонної анізотропії, мають синглетний основний стан, можна застосовувати термодинамічний підхід. При цьому параметром порядку є спінова поляризація іонних станів. Показано, що в трійних магнітних галогенідах АВХ₃ з сильною легкоплощинною одноіонною анізотропією, повздовжнє магнітне поле індукує фазовий перехід із синглетного стану до АФМ, який відбувається як магнітний фазовий перехід типу зміщення.

Важливо (і це є особливістю даної системи), що при Т=0 цей фазовий перехід є неперервним, а при Т0 він відбувається стрибкоподібно. Така зміна роду фазового переходу пов'язана з впливом породжуваного магнітним полем парапроцесу, нехтувати яким в даних системах не можна.

Друга, також принципова, особливість розглянутої системи проявляється в її намагнічуванні при низьких Т. Величина повздовжньої компоненти магнітної сприйнятливості в синглетній фазі, тобто на начальній стадії процесу намагнічування, сильно нелінійна, експоненційно зростає при збільшенні зовнішнього поля, і зменшується при пониженні Т. Після переходу до АФМ стану в h>h, величина цієї компоненти магнітної сприйнятливості перестає залежати від h, що також є неочевидним.

Дійсно, для звичайного АФМ (який підпорядковується квазікласичному опису) величина магнітної сприйнятливості в кутовій фазі є постійною. Але в такому АФМ кутова фаза виникає тільки внаслідок зміни АФМ порядку спричиненої зовнішнім полем, коли модулі спінів підграток в кутовій фазі класичного АФМ залишаються постійними. В синглетному магнетику, коли h<h, АФМ впорядкування відсутнє, і тільки в точці h=h починають формуватися підгратки: їхні магнітні моменти стають відмінними від нуля і зростають із збільшенням h; при цьому поле призводить до скосу спінів до осі важкого намагнічування. Незважаючи на це, магнітна сприйнятливість всього кристалу в кутовій фазі аналогічна магнітній сприйнятливості квазікласичних АФМ. Результати проведеного дослідження добре узгоджуються з даними експериментальних досліджень магнітних властивостей CsFeBr₃.

Також у 4-ому розділі розглянуто вплив легкоплощинної одноіонної анізотропії на намагнічування ізінгівського АФМ. В ньому одноіонна анізотропія, намагаючись зберегти (точніше відновити) легкоплощинну симетрію системи, призводить до того, що метамагнітний перехід із АФМ стану до ФМ стану в магнетику з S=1 відбувається двома стрибками. В інтервалі полів між цими стрибками, намагніченість підгратки, яка до намагнічування була орієнтована проти поля, є рівною нулю. Відповідно на кривій намагнічування такого магнетика будуть спостерігатися три плато з постійною величиною намагніченості.

В п'ятому розділі досліджені магнітопружні ефекти, які мають спостерігатися при магнітних фазових переходах типу зміщення. При таких переходах вимушена і спонтанна МС має іншу, відмінну від звичайних магнетиків поведінку, бо такі фазові переходи відбуваються внаслідок спонтанної поляризації іонних станів.

В підрозділі 5.1 описано вимушену МС при індукованому магнітним полем фазовому переході із синглетного стану до феромагнітного стану в магнетику з одноіонною анізотропією легкоплощинного типу з S=1. Розглянуто гексагональний кристал з двочастинковими і одночастинковими магнітопружними взаємодіями другого порядку по спіну. Вимушена МС є наслідком зміни величини параметра порядку чи зміни його напрямку. Однак, в більшості магнетиків величина вимушеної МС пропорційна квадрату напруженості магнітного поля h².

В синглетному парамагнітному стані, навіть при h0, феромагнітний момент відсутній, і тому вимушеної МС нема. Вона може з'явитися тільки після фазового переходу. Одночастинкові магнітопружні взаємодії призводять до виникнення в синглетному стані при hZ (h<h_ОP) спонтанної, що не залежить від поля, деформації, яка відбувається без зміни симетрії кристала. Величина такої МС пропорційна квадрупольному спіновому моменту, тому в синглетному стані зберігається виродження в легкій площині. Таким чином, в синглетному стані МС має одночастинкову природу і вона є ізотропною в площині:

,

,(36)

де , - константи одночастинкових магнітопружних взаємодій, а С - пружні константи.

Після магнітного фазового переходу II-го роду до ФМ стану, коли h>h_OP, відбувається спонтанне виникнення спінової поляризації в легкій площині, а орієнтуюча дія магнітного поля призводить до виходу поляризації з площини.

Величина спінової поляризації і компоненти квадрупольного спінового моменту залежать від h.

Вимушена МС буде призводити до спонтанного пониження симетрії кристалу. При (h-h_OP)/h_OP<<1 МС описується виразами:

,

+

,

,,

де , , , , , - константи одночастинкових (верхній індекс 1) і двочастинкових магнітопружних взаємодій (верхній індекс 2). Показано, що анізотропна в площині МС, лінійно залежить від h. Цей результат є наслідком індукування полем магнітного фазового переходу типу зміщення із синглетного стану до ФМ стану.

В підрозділі 5.2 описано явище магнітного колапсу, яке відбувається при гідростатичному стиску кристалів, коли кристал із спонтанною намагніченістю переходить до ненамагніченого стану з відсутньою намагніченістю. Фактично, вперше це явище спостерігалось у високостиснутому одноосьовому феромагнетику NiSiF₆6H₂O. Недавно магнітний колапс був виявлений при стисненні твердого О₂.

Розглянутий одноосьовий ФМ з гамільтоніаном

, (37)

параметри якого змінюються в залежності від величини тиску р, причому J(р)>0, D(р)>0. Параметри обміну і одноіонної анізотропії по-різному залежать від міжіонних відстаней, до спотворення яких призводить тиск. Величина спінової поляризації основного стану при Т=0 також залежить від р:

.(38)

В точці переходу, коли тиск стає рівним критичному значенню р = р_С, поляризація буде відсутня s₀(p_C)=0. Цей тиск відповідає фазовому переходу типу зміщення між синглетним і ФМ станами. Точка переходу задовольняє рівності: . Залежності J(р), D(р) в широкому інтервалі значень р дозволяють лінеаризацію: J(р)=J₀(1+р), D(p)=D₀(1+р), де и - коефіцієнти. Тепер критичний тиск дорівнює:

.

Для p, порівнянного з критичним pp_C,, коли p=p_C-p і s₀<<1, енергія основного стану системи (37) може бути записана у вигляді:

, (39)

де , >0, d=D(p_C)/4, причому, d>0. При мінімізації (39) отримаємо, що величина спінової поляризації при p>0 залежить від прикладеного тиску:

.(40)

При p<0 (p>p_C) спонтанна поляризація дорівнює нулю: s₀=0.

Таким чином, магнітний колапс в одноосьових магнетиках при їх стиску є наслідком магнітного фазового переходу типу зміщення із ФМ стану до синглетного стану, причому такий перехід індукує тиск.

В підрозділі 5.3 досліджена температурна аномалія МС в ізотропному обмінному ФМ з великим біквадратичним обміном, внесок якого в спін-гамільтоніан описується доданками , де S_n, S_m - оператори спіну; n, m - вектори, які задають позиції спінів з S=1. Гамільтоніан такої системи можна записати в вигляді:

,(41)

де J, В - константи білінійного і біквадратичного обмінів, причому J<0, В<0. Від'ємні значення констант J, В забезпечують стійкість однопідграткової магнітної структури, q_ij - компоненти квадрупольного спінового моменту q_ij=(S_iS_j+S_jS_i)/2, i, j = X, Y, Z.

З аналізу вільної енергії, і виписаних з її допомогою рівнянь, були отримані рішення, які відповідають рівноважним станам. Для визначення орієнтацій параметрів порядку в цих станах був використаний гамільтоніан:

,(42)

де h и фіксують квазісередні (метод Боголюбова) для М і для головних значень квадрупольного спінового моменту. При цьому <0, > > : h 0 і 0. Гамільтоніан (42) стабілізує феромагнітний стан з М0, Q_ZZQ_XX=Q_YY, де М - намагніченість, причому МZ, а Q_ZZ, Q_XX, Q_YY - компоненти квадрупольного спінового моменту. В ФМ фазі спінова густина має розподіл у вигляді витягнутого уздовж Z еліпсоїду обертання. В квадрупольному спіновому стані М=0 Q_ZZ=Q_XXQ_YY. Спінова густина в квадрупольному стані має вигляд сплюснутого еліпсоїду обертання, з віссю обертання, яка перпендикулярна осі Z.

В парамагнітній фазі М=0, Q_ZZ=Q_XX=Q_YY=2/3, що відповідає сферичному розподілу спінової густини. В моделі (43) з білінійним і біквадратичним обмінами, при B<J спостерігаються парамагнітний і ФМ стани. При B>J спостерігаються парамагнітний і квадрупольний спінові стани. При врахуванні, наприклад, трьочастинкових взаємодій при зміні Т будуть спостерігатися всі три стани.

Для запису потенціалу Ландау магнетика з S=1 і з великим біквадратичним обміном необхідно врахувати, що для компонент середнього квадрупольного спінового моменту повинна виконуватися рівність Q_ZZ+Q_XX+Q_YY=2, яка випливає з =2. Таким чином, потенціал Ландау можна записати у вигляді ряду по М , _ZZ=Q_ZZ-2/3 і _XX=Q_XX-2/3:

+

(43)

+ +

,

де а, b, f - коефіцієнти, які в загальному випадку можна вважати довільними. В (43) також враховані ізотропні в площині ZX магнітопружні взаємодії, а також зеєманівський внесок, h Z. Потенціал Ландау є сильно нелінійним, що може призвести до нетипової залежності намагніченості від температури. Міжчастинкові магнітопружні взаємодії позначені константою , а константою позначені одночастинкові магнітопружні взаємодії. Після мінімізації потенціалу (43) по U_ZZ і U_XX отримано, що МС є прямо пропорційною M ² і сумі _ZZ та _XX:

U_ZZ = U_XX =.(44)

З (44) випливає, що одночастинкові магнітопружні взаємодії призводять до МС, яка утворюється у зв'язку з виникненням квадрупольної спінової фази, в якій М=0, а _ZZ=_XX0. Така МС відрізняється від МС в магнетиках з великою одноіонною анізотропією, бо вона викликана спонтанним утворенням квадрупольного спінового порядку і має аномальну температурну залежність. Ця специфіка МС, яку породжує квадрупольне спінове впорядкування, призводить ще й до аномалії в температурних залежностях других похідних деформації по полю, які розраховують в парамагнітній фазі, коли М=0, _ZZ=_XX=0. Такі другі похідні в парамагнітній фазі при h0 мають вигляд:

,(45)

де - магнітна сприйнятливість парамагнітної фази, для якої -¹ а₁, тобто вона залежить від Т відповідно до закону Кюрі-Вейса. З (45) випливає, що в парамагнітній фазі температурна залежність других похідних деформацій по полю має дві особливості. Перша пов'язана із спрямуванням до нуля оберненої сприйнятливості -¹ при Т=Т_С, коли а_l=0. Друга особливість пов'язана із спрямуванням до нуля знаменника 2b₁+b_З=0 в дужках в (45), яке має місце при температурі квадрупольного спінового впорядкування T=T_Q. Вона можлива при великому біквадратичному обміні і за наявності одночастинкових магнітопружних взаємодій. Якщо T_Q>Т_С, то згідно (45), аномалії похідних МС парамагнітної фази будуть вказувати на фазовий перехід до квадрупольного спінового стану.

При врахуванні одноіонної анізотропії легкоплощинного типу, парамагнітна фаза буде мати таку ж симетрію, що й квадрупольний спіновий стан. Однак, при малих значеннях константи одноіонної анізотропії I-ий рід фазового переходу із парамагнітного стану до квадрупольного спінового стану зберігається. Починаючи з деякого значення константи одноіонної анізотропії відбувається неперервна зміна компонент квадрупольного спінового моменту. Але незважаючи на це, аномальний характер температурної залежності величини параметра порядку і МС при ТT_Q зберігається, і така аномалія МС відбувається задовго до виникнення ФМ фази.

У висновках узагальнені результати дисертаційної роботи та сформульовані основні висновки.

ВИСНОВКИ

В дисертаційній роботі, яка присвячена дослідженню магнітного впорядкування у високосиметричних магнетиках, коли анізотропія та магнітострикція впливають на процес формування магнітного стану кристалу і визначають властивості магнітовпорядкованих станів, були отримані наступні основні результати:

1. Встановлено, що в легкоплощинних антиферомагнетиках CoCl₂ і NiCl₂ магнітопружні взаємодії мають двочастинкову (спін-спінову) природу: в CoCl₂ основними є однопідграткові, а в NiCl₂ міжпідграткові магнітопружні взаємодії. Показано, що вимушена магнітострикція однорідного стану пропорційна квадрату напруженості магнітного поля, а температурна залежність спонтанної стрикції CoCl₂ визначається “незамороженістю” орбітального моменту іонів Co⁺⁺, що призводить до значної нелінійності міжспінових взаємодій ефективного спін-гамільтоніану.

2. Показано, що в легкоплощинних антиферомагнетиках NiCl₂ та CoCl₂ рівноважний багатодоменний стан має магнітопружну природу. При його перебудові під дією магнітного поля магнітострикція та намагніченість змінюються взаємозв'язано. Формування такого багатодоменного стану здійснюється за рахунок узгодження стрикції доменів з пружними полями дефектів структури кристалу.

3. Отримано, що в синглетних магнетиках з одноіонною анізотропією легкоплощинного типу магнітне поле, яке направлене уздовж осі важкого намагнічування і яке не понижує симетрії в площині, індукує фазовий перехід до магнітного стану, при якому параметром порядку є величина спінової поляризації, а фазове перетворення відбувається як магнітний фазовий перехід типу зміщення.

4. Побудовано термодинамічну теорію спонтанних магнітних фазових переходів типу зміщення в системах з S=1 і синглетним основним станом, коли параметром порядку є спінова поляризація.

5. Показано, що в одноосьовому феромагнетику конкуренція білінійної та одночастинкової анізотропій другого порядку може призвести до орієнтаційного фазового переходу.

6. Показано, що в системах з S=1 при гідростатичному стиску можуть відбуватися індуковані тиском магнітні фазові переходи типу зміщення, які супроводжуються магнітним колапсом.

7. Отримано, що спонтанне пониження симетрії в легкоплощинному феромагнетику з S=1 при індукованому магнітним полем магнітному фазовому переході типу зміщення супроводжується магнітострикцією, величини якої лінійно залежать від напруженості магнітного поля.

8. Показано, що в феромагнетику з S=1, коли біквадратичний обмін порівнянний чи більший білінійного обміну, має спостерігатися високотемпературна аномалія для магнітострикції, яка відбувається заздалегідь до точки феромагнітного впорядкування.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Калита В.М. Локтєв В.М. Про термодинамічний опис магнітного впорядкування спінових систем з S=1 // УФЖ. -1995. - Т. 40, № 3. - С.235-240.

2. Калита В.М., Лозенко А.Ф. Об особенностях температурной зависимости магнитострикции NiCl₂ // ФНТ. - 1995. - Т.21, № 6. - С.671-674.

3. Калита В.М., Лозенко А.Ф. Проявление негейзенберговских взаимодействий в температурной зависимости частоты ЯМР кристалла NiCl₂ // ФНТ. - 1997. - Т.23, №4. - с.399-401.

4. Калита В.М., Лозенко А.Ф., Рябченко С.М., Троценко П.О. Магнітопружність і доменна структура в антиферомагнітних кристалах групи заліза // УФЖ . - 1998. - Т. 43, № 11. - С. 1469- 1486.

5. Калита В.М., Лозенко А.Ф. Описание упорядочения температурной зависимости восприимчивости и магнитострикции одноподрешеточной системы спинов с S=1 и большим биквадратичным обменом // ФНТ. - 1998. - Т.24, №10. - С.958-964.

6. Калита В.М., Лозенко А.Ф. Рябченко С.М. Температурно-полевые особенности магнитострикции в антиферромагнитной фазе легкоплоскостного антиферромагнетика CoCl₂ // ФНТ. -2000. - Т.26, № .7 - С.671-677.

7. Kalita V.M., Lozenko A.F. Ryabchenko S.M., Trotsenko P.O. Investigation of Magneto-Elastic Domains in Easy-Plane Antiferromagnets // Materials Science Forum. - 2001.- Vol. 373-376. - P.57-62.

8. Калита В.М., Лозенко А.Ф. О магнитоупругой природе антиферромагнитных доменов в легкоплоскостных кристаллах дигалидов группы железа // ФНТ. - 2001. - Т.27, №5. - С.489-494.

9. Калита В.М., Лозенко А.Ф. Магнитострикция при перестройке доменной структуры легкоплоскостного антиферромагнетика в случае магнитоупругого механизма его многодоменности // ФНТ. - 2001. - Т.27, №8. - С.872-878.

10. Калита В.М., Лозенко А.Ф. О негейзенберговском вкладе в межспиновые взаимодействия антиферромагнетика с S=3/2 // ФНТ. - 2002. - Т.28, №1. - С.91-94.

11. Калита В.М., Лозенко А.Ф., Троценко П.А. Магнитострикция антиферромагнетика NiCl₂ в однородном и многодоменном состояниях // ФНТ. - 2002. - Т.28, №4. - С. 378-383.

12. Калита В.М., Иванова И.М., Локтев В.М. Особенности намагничивания антиферромагнетика с одноионной анизотропией типа "легкая плоскость" и со спинами ионов S=1 // ФНТ. - 2002. - Т.28, №6. - С.667-670.

13. Калита В.М., Локтев В.М. К теории магнитных фазовых переходов в магнетиках с большой одноионной анизотропией // ФНТ. - 2002. - Т.28, №.12 - С.1244-1250.

14. Калита В.М. Локтев В.М. О магнитных фазовых переходах типа смещения при спиновом упорядочении в магнетиках с сильной одноионной анизотропией // ФТТ. - 2003. - Т. 45, № 8. - С.1450-1455.

15. Калита В.М., Лозенко А.Ф., Троценко П.А., Яткевич Т.М. Феноменологическое описание многодоменного состояния легкоплоскостного антиферромагнетика NiCl₂ // ФНТ. - 2004. - Т.30, №1. - С.38-46.

16. Калита В.М., Лозенко А.Ф., Рябченко С.М., Троценко П.А., Яткевич Т.М. Влияние многодоменности на полевые зависимости намагниченности и вынужденной стрикции в легкоплоскостных антиферромагнетиках // ФТТ. - 2004. - Т.46, №2. - С.317-324.

17. Калита В.М., Локтев В.М. Многоподрешеточная магнитная фаза, индуцированная внешним полем в синглетном магнетике // ЖЭТФ. - 2004. - Т.125, №5. - С.1149-1158.

18. Калита В.М., Лозенко А.Ф., Рябченко С.М., Троценко П.А. Роль дефектов в формировании многодоменного состояния легкоплоскостных антиферромагнетиков с магнитоупругим взаимодействием // ЖЭТФ. - 2004. - Т.126, №11. - С.1209-1220.

19. Kalita V.M., Lozenko A.F., Ryabchenko S.M., Trotsenko P.O., Yatkevich T.M. Anomalously large magnetostriction caused by rearrangement of magnetoelastic domains // Functional Materials. - 2004. - Vol.11, № 3. - P. 446-450.

20. Калита В.М., Локтев В.М. Температурные магнитные фазовые переходы при конкуренции одно- и межионной магнитных анизотропий // ФТТ. - 2005. - Т.47, №4. - С. 666-672.

21. Калита В.М., Локтев В.М. О последовательности квантовых (мета)магнитных переходов в изинговских антиферромагнетиках с одноионной анизотропией // ФНТ. - 2005. - Т.31, №7. - С.815-819.

22. Калита В.М., Лозенко А.Ф., Рябченко С.М., Троценко П.А. Магнитоупругость и доменная структура в антиферромагнитных кристаллах дигалидов группы железа // ФНТ. - 2005. - Т.31, №8/9. - С. 1042 - 1058.

23. Калита В.М., Иванова И.М., Локтев В.М. К теории квантовых магнитных фазовых переходов, индуцированных давлением в сильноанизотропных магнетиках // УФЖ. - 2005. - Т.50, №8А. - С. А45-А51.

24. Калита В.М., Иванова И.М., Локтев В.М. К теории магнитострикции при квантовых фазовых переходах в ван-флековских ферромагнетиках // УФЖ. - 2005. - Т.50, №.10 - С. 1159-1164.

25. Gomonaj E.V., Loktev V.M., Ryabchenko S.M., Lozenko A.F., Trozenko P.A., Kalita V.M. Reversible behavior of magneto-elastic domain structure in the leyered antiferromagnet of CoCl₂-type//The Europen Conference physics of magnetism 99, June 21-25, Poznan, Poland, 1999. - P.151.

26. Ryabchenko S.M., Lozenko A.F., Trotsenko P.O., Kalita V.M. Investigation of Magneto-Elastic Domains in Easy-Plane Antiferromagnets//In: Book of Abstract of EMMA 2000.-Kiev. 2000. - P.132.

27. Kalita V.M., Lozenko A.F., Ryabchenko S.M., Trotsenko P.O., Yatkevich T.M. Anomalously large magneto-striction caused by transfoma-tion of the magnrtoelastic domains// International Conference "Functional Materials", Ukraine, Crimea, Partenit, 2003, P.-9.

28. Kalita V.M., Lozenko A.F., Trotsenko P.O., Yatkevich T.M.Influence of the magnetic field on the multidomain state of the layered antiferromagnets// International Conference "Functional Materials", Ukraine, Crimea, Partenit, 2003, P.-40.

29. Калита В.М., Лозенко А.Ф., Рябченко С.М., Троценко П.А., Погорілий А.М., Шипіль О.В. Дослідження багатошарової магнітної наносистеми Fe/Au/Tb// Нанорозмірні системи: електронна, атомна будова і властивості, НАНСИС 2004. Київ, 2004, С. - 183.

30. Kalita V.M., Lozenko A.F., Ryabchenko S.M., Trotsenko P.O., Pogorilyy A.M., Shypil E.V. Investigation of the magnetization of multilayer Fe/Au/Tb films // The 1^st Ukraine-Korea Seminar on Nanophotonics and Nanophysics, Ukraine, Kiev, 21-23 June 2005, P.-35.

31. Kalita V.M., Loktev V.M. Quantum (meta)magnetic transitions in Ising model with single-ion anisotropy// Annual Conference in Ukraine StatPhys 2005, Ukraine, Lviv, 2005, P.-36.

АНОТАЦІЯ

Калита В.М. Ефекти магнітопружності та анізотропії в магнітних властивостях феро- та антиферомагнетиків. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наук по спеціальності 01.04.07 - фізика твердого тіла. - Інститут фізики НАН України, Київ, 2005.

Дисертаційна робота присвячена опису впливу магнітострикції та анізотропії на магнітні властивості високосиметричних феро- та антиферомагнетиків, в яких має місце багатократне просторове виродження для параметра порядку. Розглянуто легкоплощинні феро- та антиферомагнетики. Показано, що в легкоплощинних антиферомагнетиках дигалідів групи заліза багатодоменний стан має магнітопружну природу, коли термодинамічно рівноважний багатодоменний стан забезпечується узгодженням стрикції доменів з пружними полями дефектів. У феро- та антиферомагнетиках з S=1 і з одноіонною анізотропією легкоплощинного типу, порівнянною з обмінною взаємодією, спонтанне магнітне впорядкування, а також впорядкування, яке здійснюється під дією магнітного поля чи гідростатичного стиску, відбувається у вигляді “магнітних фазових переходів типу зміщення”, коли параметром порядку є спінова поляризація одноіонних станів.

Ключові слова: феромагнетик, антиферомагнетик, фазовий перехід, доменна структура, магнітострикція.

АННОТАЦИЯ

Калита В.М. Эффекты магнитоупругости и анизотропии в магнитных свойствах ферро- и антиферромагнетиков. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора физико-математических наук по специальности 01.04.07 - физика твердого тела. - Институт физики НАН Украины, Киев, 2005.

Диссертационная работа посвящена описанию влияния магнитострикции и анизотропии на магнитные свойства высокосимметричных ферро- и антиферромагнетиков, в которых имеет место многократное пространственное вырождение для параметра порядка.

Рассмотрены легкоплоскостные ферро- и антиферромагнетики. Показано, что в легкоплоскостных антиферромагнетиках дигалидов группы железа многодоменное состояние имеет магнитоупругую природу, когда термодинамически равновесное многодоменное состояние обеспечивается согласованием стрикции доменов с упругими полями дефектов.

При этом домены свободны и в них реализуется спонтанная анизотропная магнитострикция. Стабилизация многодоменного состояния осуществляется не понижающими симметрию изотропно деформирующими решетку дефектами структуры.

Установлено, что в CoCl₂ и NiCl₂ преобладают двухчастичные (межспиновые) магнитоупругие взаимодействия.

Разработана теория описания магнитного упорядочения в ферро- и антиферромагнетиках с одноионной анизотропией легкоплоскостного типа и с S=1, когда параметром порядка является спиновая поляризация, а фазовые переходы из синглетного состояния в магнитоупорядоченное протекают как магнитные фазовые переходы типа смещения.

В этой теории учтен квантовый характер поляризации одноионных состояний. Показано, что магнитные фазовые переходы типа смещения могут быть индуцированы магнитным полем или давлением при гидростатическом сжатии кристаллов.

При индуцировании магнитным полем фазового перехода из синглетного состояния в ферромагнитное состояние происходит спонтанное понижение симметрии кристалла, которое сопровождается анизотропной стрикцией, величины которой линейно зависят от величины напряженности магнитного поля.

Также показано, что в магнетиках с большим биквадратичным обменом, превосходящим билинейный гейзенберговский обмен, возможна аномалия в температурной зависимости магнитострикции, вызванная образованием квадрупольной спиновой фазы, которая предшествует магнитоупорядоченному состоянию.

Ключевые слова: ферромагнетик, антиферромагнетик, фазовый переход, доменная структура, магнитострикция.

ABSTRACT

Kalita V.M. Magnetoelasticity and anisotropy phenomena in magnetic properties of ferro- and antiferromagnetics. - Manuscript.

Dissertation for a doctor of sciences degree of physics-mathematical sciences by speciality 01.04.07 - solid state physics. - Institute of Physics of National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, 2005.

The dissertation is devoted to description of magnetostriction and anisotropy impact on magnetic properties of high symmetric ferro- and antiferromagnetics with the property of multiple spatial degeneration of the order parameter. Easy plane ferro- and antiferromagnetics have been considered. It is shown that in easy plane antiferromagnetics of iron group dihalides multidomain state is of magnetoelastic nature when thermodynamically equilibrium multidomain state is caused by coordination of domain striction with defects' elastic fields. In ferro- and antiferromagnetics with S=1 and with single-ion easy plane anisotropy comparable with an exchange interaction, spontaneous magnetic ordering and ordering due to magnetic field or hydrostatic pressure occurs as magnetic phase transitions of displacement type, when order parameter is spin polarization of single-ion states.

Keywords: ferromagnetic, antiferromagnetics, phase transition, domain structure, magnetostriction.

Размещено на Allbest.ru