Изометричные монокристаллы бората железа - магнитные и магнитоакустические эффекты (1097555), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Именно к таким материаламотносится борат железа. Эксперименты по всестороннему изучению в кристаллахFeBO3 магнитного линейного ДП звука выполнены в ИРЭ НАН Украины [11,12].Однако попытки применения теории Турова для описания этих экспериментов неприводят к удовлетворительному результату. Анализ показал, что проблема можетбыть обусловлена большой величиной МУ связи в борате железа ∆С/С ∼ 1,вызывающей не только эффекты ДП, но и неизбежно приводящей к существенномувлиянию на магнитное состояние кристалла механических граничных условий.
Вэтом случае магнитные свойства оказываются неоднородными по толщине5кристалла, что значительно усложняет теоретическое описание эффектов ДП. Такаяситуация, по-видимому, является общей для всех АФ кристаллов с сильной МУсвязью. Кроме этого для адекватного описания эксперимента в теории должны бытьучтены структурные особенности реального кристалла.Таким образом, важной задачей представляется анализ факторов, которыемогут влиять на величину и характер акустического ДП, разработка с учетом этихфакторов физических моделей и построениена основе последних теории,позволяющей адекватно описывать эффекты ДП звука в борате железа.Всеизложенноевышесвидетельствуетобактуальноститемыдиссертационной работы.
В качестве основного объекта исследований выбраныизометричные монокристаллы бората железа. Отдельные задачи решались сиспользованием тонких базисных пластинок FeBO3 высокого структурногосовершенства. При построении теории ДП звука в ромбоэдрических кристаллах,учитывающей базисную гексагональную анизотропию, автор опирался наимеющиеся экспериментальные результаты для гематита.-----Цель и задачи работыэкспериментальное и теоретическое исследование поверхностного магнетизмабората железа;разработка физических моделей и построение на их основе теории магнитногоДП звука в борате железа, учитывающей механические граничные условия идефектную структуру реального кристалла;компьютерноемоделированиенаосновепостроеннойтеорииэкспериментальных кривых полевой А(Н) и частотной А(ω) зависимостиамплитуды акустической волны в FeBO3, а также резонансных кривых ωrez(Н)для этого кристалла;исследование влияния давления на магнитное состояние и распространениезвука в тригональных антиферромагнетиках;разработка технологии и синтез монокристаллов FeBO3, пригодных для МО иМА экспериментов, исследование их морфологии.Научная новизнаРешение поставленных задач позволило получить следующие новыерезультаты:впервые на естественных небазисных гранях изометричных монокристалловFeBO3 методом порошковых фигур Биттера обнаружена и исследованадоменная структура ЦМД-типа, свидетельствующая о существованииповерхностного магнетизма;впервые проведены МО исследования поверхностного магнетизма боратажелеза в широком температурном диапазоне;6- построена теория поверхностного магнетизма бората железа с учетомреконструкции поверхности и дефектности ееструктуры, позволившаяполучить результаты, коррелирующие с экспериментом;- рассчитана магнитная структура приповерхностного переходного слоя боратажелеза во внешнем магнитном поле;- построена теория магнитного ДП звука в монокристалле бората железа снеоднородной магнитной базисной анизотропией, позволившая адекватноописать эксперименты; для расчета зависимостей А(Н) и А(ω) впервыеприменен известный из оптики метод матриц Джонса;- построенная теория магнитного ДП звука в борате железа обобщена на случайучета многократных переотражений звуковой волны от границ кристаллическихблоков, что позволило получить кривые А(Н) и А(ω) с тонкой структурой,коррелирующие с экспериментом;- построена теория размерного акустического резонанса в неоднороднонамагниченном монокристалле бората железа и на ее основе показано, чтонаблюдаемое смещение акустических резонансов при изменении магнитногополя являетсяследствием возникновения гибридных акустических мод,фазовые скорости которых зависят от магнитного поля;- исследовано влияние давления на магнитное состояние и эффекты ДП звука вромбоэдрических легкоплоскостных антиферромагнетиках;- разработана технология и впервые синтезированы из газовой фазыизометричные монокристаллы бората железа заданной формы с небазиснымигранями оптического качества, пригодные для МО и МА экспериментов.На защиту выносятся результаты- исследования методом порошковых фигур Биттера доменной структуры ЦМДтипа, обнаруженной на небазисных гранях FеВО3, и вывод о существованииповерхностного магнетизма на этих гранях;- изучения поверхностного магнетизма бората железа методами МО эффектовКерра в широком температурном диапазоне;- теоретического исследования поверхностного магнетизма бората железа, в томчисле с учетом реконструкции поверхности и дефектности приповерхностногослоя;- построения теории ДП звука в идеальном кристалле FeBO3 с учетоминдуцированной механическими граничными условиями неоднородноймагнитной анизотропии;- компьютерного моделирования кривых А(Н) и А(ω) на основе построеннойтеории;- разработки теории, описывающей наблюдаемую тонкую структуру кривыхА(Н) и А(ω), основанной на предлагаемой модели дефектной структурыреального кристалла;7- расчета с использованием компьютерного моделирования амплитуды звука вкристалле FеВО3, содержащем кристаллические блоки;- разработки теории размерного акустического резонанса в неоднороднонамагниченном кристалле бората железа, интерпретации на ее основенаблюдающегося смещения резонансов при изменении магнитного поля,компьютерного моделирования полевой зависимости частот акустическихрезонансов;- исследования влияния давления на магнитное состояние и эффекты ДП звука вромбоэдрических слабых ферромагнетиках;- разработки технологии и синтеза из газовой фазы и раствора-расплавамонокристаллов FеВО3 заданных форм, пригодных для МО и МАисследований;- изучения морфологических особенностей синтезированных изометричныхкристаллов бората железа.Достоверность и обоснованность полученных результатов определяетсянадежностью экспериментальных установок и методов; использованием кристалловвысокого качества, аттестованных с помощью апробированных методик;применением хорошо развитых методов теоретической физики; осуществлениемпредельных переходов к результатам других авторов; хорошей корреляцией междутеорией и экспериментом; хорошим согласием с результатами авторов, позжепроводивших исследования аналогичных эффектов.Научное значение диссертационной работы состоит в том, что она вноситсущественный вклад в развитие физических представлений о поверхностноммагнетизме и магнитном ДП звука, модельными объектами для реализации которыхявляются монокристаллы бората железа.
Значительным достоинством работыявляется то, что все экспериментальные результаты анализируются и моделируютсяна основе построенных в работе теорий.Практическая ценность работы заключается в возможности использованияприповерхностного переходного магнитного слоя в качестве среды для храненияинформации с высокой плотностью записи. Построенная теория ДП звука вреальных АФ кристаллах может быть применена при разработке на основе этихкристаллов МА преобразователей. Кроме этого теория ДП позволяет использоватьакустическое зондирование для изучения особенностей магнитного состояния идефектной структуры самих АФ кристаллов.
Разработанная технология синтезамонокристаллов FеВО3 может быть применена для получения образцов,обладающих оптимальными для решения многих научных и прикладных задачпараметрами.Апробация результатовРезультаты диссертационной работы докладывались на следующих научныхконференциях, симпозиумах, совещаниях, школах: II семинар по функциональной8магнитоэлектронике (Красноярск, 1986), Республиканский семинар по физическимсвойствам и применениям ферритов (Донецк, 1987), Всесоюзный семинар"Элементы и устройства на ЦМД и ВБЛ" (Симферополь, 1987), ХVIII Всесоюзнаяконференция по физике магнитных явлений (Калинин, 1988), Всесоюзная школасеминар "Исследование физических свойств магнетиков магнитооптическимиметодами" (Москва, 1988), V Всесоюзное совещание по когерентномувзаимодействию излучения с веществом (Симферополь, 1990), Школа-симпозиум пофизике магнитных явлений (Алушта, 1993), XX International Conference on LowTemperature Physics (Eugene, Oregon, USE, 1993), International Conference andSymposium on Surface Waves in Solid (Moscow-St.Petersburg, Russia, 1994),International Conference on Magnetism ICM’94 (Warsaw, Poland, 1994), XVIВсероссийская конференция с международным участием по акустоэлектронике ифизической акустике твердого тела (Сыктывкар, Россия, 1994), World Congress onUltrasonics (Berlin, Germany, 1995), International Conference on Magnetism (Cairns,Australia, 1997), III International Conference on Electrotechnical Materials andComponents (Moscow, Кlyas’ma, Russia, 1999), XXII International Conference on LowTemperature LT22 (Helsinki, Finland, 1999), 8th European Magnetic Materials andApplications Conference (Kyiv, Ukraine, 2000), First International Conference onCorrelation Optics SPIE (Chernivtsi, Ukraine, 2001), Euro-Asian Symposium "Trends inmagnetism" EASTMAG-2001 (Ekaterinburg, Russia, 2001), International Conference onFunctional Materials ICFM (Partenit, Crimea, Ukraine, 2001, 2003, 2005, 2007), XVIIIмеждународная школа-семинар "Новые магнитные материалы микроэлектроники"(Москва, Россия, 2002, 2004, 2006).ПубликацииПо теме диссертации опубликовано 66 работ.
Основные результаты изложеныв 39 работах: 28 статьях в научных журналах, 4 статьях в сборниках научныхтрудов, 7 тезисах докладов научных конференций. Список основных публикацийприведен в конце автореферата.Структура и объем диссертацииРабота состоит из введения, девяти глав, заключения и списка литературы из318 наименований. Полный объем диссертации с учетом 84 рисунков и 13 таблицсоставляет 324 страницы.ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачиработы, научная новизна и положения, выносимые на защиту.В первой главе рассматривается кристаллическая и магнитная структурабората железа. Кристалл FeBO3 имеет тригональную (ромбоэдрическую)кристаллическую структуру.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
