Материал: Гуревич, А. Г. Магнитный резонанс в ферритах и антиферромагнетиках

Как следует из приведенных выше примеров, величины намагни­ ченности насыщения ферримагнетиков при низких температурах находят хорошее объяснение на основе подрешеточной модели. Эта модель была введена в § 4.1 и использовалась в §§ 4.2 и 4.3 для частного случая двух идентичных подрешеток. Напомним, что число подрешеток, вообще говоря, равно числу ионов в элементар­ ной ячейке, но во многих случаях ионы, имеющие параллельные моменты, могут быть объединены в одну подрешетку. Тогда для коллинеарных структур мы приходим к модели двух подрешеток с антипараллельными моментами.

Особенностью ферримагнетиков является неидентичность под­ решеток. Как уже указывалось, подрешетки могут отличаться числом ионов, их моментами, а также окружением в кристалле. В результате при континуальной трактовке различными оказы­ ваются намагниченности подрешеток Л/;0, величины магнито­ механического отношения у,-, обменные константы и другие пара­ метры, входящие в уравнения движения (4.1.25).

Неидентичность подрешеток ферримагнетика приводит к тому, что результирующий механический момент и результирующая намагниченность, вообще говоря, отличны от нуля. Однако при некоторых температурах или определенных составах они могут обращаться в нуль. Такие температуры или составы называются точками компенсации. В этих точках ферримагнетик приближает­ ся по своим свойствам к антиферромагнетику. Однако подрешетки ферримагнетика и в точках компенсации остаются неидеитичнымп. Различие g-факторов подрешеток приводит к тому, что точки

3

соответственно, магнитной и механической точками компенсации. Ограничиваясь пока случаем низких температур, остановимся несколько подробнее на точках компенсации по составу. Пусть имеются две антипараллельные подрешетки, и момент одной из них \M1 I превышает момент другой | Мг |. Будем замещать ионы первой подрешетки немагнитными ионами. В качестве примера остановимся на замещении железа галлием в гранатах. Рас­ смотрим сначала иттрий-железный гранат. Ионы Ga3+ предпочи­ тают тетраэдрическое окружение [102]. Если бы такое предпочте­ ние было абсолютным, гранат {Y3} (Fe3_KGaK) [Fe21012 имел бы точку компенсации при х = 1. Экспериментальная зависимость

х) Среди них, как уже отмечалось, имеются и ферромагнетики.

§ 4.4] ФЕРРИМ АГНЕТИКИ 205

намагниченности рассматриваемых твердых растворов от х при­ ведена на рис. 4.4.1. Из этого рисунка видно, что компенсация магнитного момента в действительности происходит при х ^ 1,3* что, конечно, объясняется некоторым «проникновением» ионов Ga в октаэдрическую подрешетку. В данном случае g-факторы обеих подрешеток, состоящих из одинаковых магнитных ионов,

момент, но в кристалле ионы европия будут иметь некоторый маг­ нитный момент, наведенный эффективным полем. Таким образом, g-фактор подрететки европия оказывается очень большим. При хм Ä 0,7 намагниченность железной подрешетки (рис. 4.4.2) становится равной по величине намагниченности подрететки европия, т. е. наступает магнитная компенсация. Механическая

двухподрешеточный ферримагнетик и пренебрежем для простоты

208 А Н Т И Ф Е Р Р О М А Г Н Е Т И К И И Ф Е Р Р И М А Г Н Е Т И К И [ Г Л . 4

дельном и захлопнутом состояниях М = не зависит от Н 0, а в иеколлинеарном состоянии, как легко убедиться,

Учет кристаллографической анизотропии и размагничиваю­ щих полей, обусловленных формой образца, существенно изме­ нит основное состояние при малых полях — меньше или поряд­ ка полей анизотропии и размагничивающих полей (т. е. значитель­ но меньших, чем первое обменное поле). Будет возникать доменная структура, направления векторов М10 и М,„ будут отличаться от направления Н0. Однако при этом поведение ферримагнетика будет совершенно аналогично поведению ферромагнетика с на­ магниченностью {Мч 0—М 20). В сильных же полях влияние ани­ зотропии и формы на полученные выше основные состояния будет несущественным.

континуальной подрешеточной модели. Для области температур вблизи или выше температуры упорядочения этот вопрос уже рассматривался в § 4.1. Было показано, что температура упоря­ дочения (температура Кюри или температура Нееля) двухподрешеточного антиферроили ферримагнетика может быть полу­ чена из условия равенства нулю определителя системы (4.1.18). Если внутриподрешеточиые обменные взаимодействия намного

восприимчивости двухподрешеточного ферримагнетика выше точ­ ки Кюри. В случае малого внутриподрешеточного обменного взаимодействия с учетом (4.4.8)

■\Г Т{СХ+ Сг) - Т с у с 1сг

(4.4.9)

Из выражения (4.4.9) видно, что зависимость %оХот Т для фер-