Ферромагнитный резонанс наблюдают в дециметровом или сан-тиметровом диапазоне волн (при Яо - З-10*4-3-Ю А/м (Ио/(2зт;) =. = 10э10оГц).

Релаксация поперечной и продольной составляющих намагниченности определяется суммарным влиянием опин-спиновых и спин-решеточных процессов, скорости которых в отличие от скоростей в парамагнетиках близки, и, следовательно, для характеристики динамики ферромагнитного резонанса можно использовать один параметр r~(i~X2. Другой особенностью ферромагнитного резонанса является сравнительно узкая ширина резонансной кривой, что обусловлено достаточно высокой скоростью процессов релаксации. Однако на ширину полосы резонанса и ее зависимость от температуры существенное влияние может оказать дополнительный канал релаксации из-за наличия спин-спиновой релаксации, связанной с неоднородностью кристалла. Это приводит к расширению резонансной кривой.

ФЕРРИМАГНИТНЫИ РЕЗОНАНС

Сущность ферримагнитнего резонанса состоит в резонансном поглощении электромагнитной энергии ферримагнетиком вследствие взаимосвязанной прецессии магнитных моментов его подрешеток при воздействии постоянного магнитного поля Но. Процессы, происходящие при этом, определяются намагниченностью, полем анизотропии отдельных подрешеток и их влиянием друг на друга (обменное взаимодействие) .

Отличительная особенность фер- г. римагнитного резонанса заключается в наличии нескольких резко отличных друг от друга резонансных частот.

Для двухрешеточного ферримаг-нетика (рис. 1.60) с намагничен-ностями подрешеток h, /2 и с гиромагнитными отношениями Yb Y2 ВО внешнем постоянном магнитном поле Яо характерны две ветви свободных колебаний намагниченности т: правополяризован-ная низкочастотная т+ и левополяриэованная высокочастотная т~.

Собственная частота правополяриэованного колебания, называемого ферромагнитным, линейно зависит от внешнего поля Яо:

Рис. 1.60. Упрощенная модель процессов при ферримагнитном резонансе

(1.220а)

где эф=

ho - 20

/10/Y1-20/Y2 римагнетика.

; Яа - эффективное поле анизотропии фер-

Собственная частота левополяризованного колебания, называемого обменным, не зависит от внешнего поля Яо и определяется следующим образом: •

io-=8(Y2/io-Yi/2o). (1.2206)

где б - коэффициент, учитывающий обменную связь между под-решетками.

Электромагнитное поле /г, приложенное перпендикулярно к Яо, вызовет взаимосвязанные вынужденные колебания намагниченности каждой из подрешеток /ni±, соответственно.

В течение периода низкочастотных правополяризованных колебаний амплитуды колебаний намагниченностей подрешеток связаны соотношением

те+/ш+=-Ао 20, (1-221)

что означает сохранение антипараллельности намагниченностей 1] и h за время прецессии (рис. 1.60, а).

Намагниченности высокочастотных левополяризованных колебаний подрешеток связаны соотношением

/•V«r=-Yi/Y2. (1-222)

откуда следует, что во время прецессии нарушается антипараллельность намагниченностей подрешеток (рис. 1.60, б).

Низкочастотная ферромагнитная магнитная восприимчивость

7.+=Тэф(/10-/2о)/К-")- (1-223)

Обменная высокочастотная магнитная восприимчивость

X-=(Vi - ViflMCo - (Y2Лo -Yi/20). (1-224)

Из (1.223) и (1.224) следует, что при частоте внешнего поля ю, равной 0)0+ или ао", наступает резонанс, сопровождающийся резким увеличением магнитной восприимчивости.

Низкочастотные колебания ферромагнитного типа в поле Яо= = 10 А/м происходят с частотой соо""/(2я) = 10--10° Гц.

Обменный резонанс наблюдают в ферримагнетиках с сильно различающимися ё-факторами ионов подрешеток. Частота обменного резонанса на несколько порядков выше, чем у ферромагнитной моды, и смещена в высокочастотную инфракрасную область [соо-/(2п)>102 Гц].

Ширина кривой поглощения для каждого типа колебаний различна из-за отличия процессов релаксаций.

АНТИФЕРРОМАГНИТНЫИ РЕЗОНАНС

Резонансные процессы в антиферромагнетиках с весьма малым значением суммарного магнитного момента, возникающие под воздействием электромагнитного поля, в основном обусловлены внутренними эффективными полями: полем анизотропии Яа и обменным

полем Яобм. Характер резонансных колебаний зависит от числа магнитных подрешеток и от типа анизотропии. Если двухподрешеточ-ный антиферромагнетик (с параметрами решеток 1=72=7. /10= = 120-1) с анизотропией типа «легкая ось» поместить во внешнее постоянное магнитное поле Яо, параллельное легкой оси анизотропии, то возникнут свободные колебания намагниченности с двумя право- и левополяризованными модами.

Собственные частоты, с которыми прецессируют взаимосвязанные намагниченности подрешеток 1\ и /2, определяются выражением

a>i,2=co±=Yfo 2ИИ,,+ Н1 ± Y>o o. (1.225)

Из (1.225) следует, что с ростом поля Яо частота cd+ линейно возрастает, а со- - уменьшается и становится равной нулю при Яо= =К2ЯаЯоб„. В последнем случае происходит опрокидывание магнитных моментов подрешеток вследствие анизотропии магнитной восприимчивости, и антиферромагнетик переходит в состояние, когда вектор антиферромагнетизма L=: I1-Ь перпендикулярен Но.

Вид собственных колебаний на-магниченностей подрешеток показан на рис. 1.61, а, б. Векторы Ii и

I2 прецессируют под углом друг к Рис. 1.6h Упрощенная модель про-другу, который зависит от значения ~"

к-Н/У2ННоби- Для большинст-. ва антиферромагнетиков Яа~10 А/м, Яобм-Ю А/м, т. е. kO,l, следовательно, отклонение от антипараллельности незначительное.

Электромагнитное поле, приложенное перпендикулярно легкой оси анизотропии, вызывает вынужденные колебания намагниченности с правой и левой поляризацией т±, причем при совпадении частоты приложенного поля с частотами прецессий возникает резонансное поглощение высокочастотной энергии. При этом происходит резкое возрастание высокочастотной восприимчивости:

цессов

при антиферромагнитном резонансе

(1.226).

Диапазон частот, в которых наблюдается антиферромагнитный резонанс, лежит в области миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов волн [(и/(2я) 3-10" Гц].

Магнитные резонансы широко используются для исследования структуры вещества, определения магнитных параметров. На их основе создан ряд технических устройств.

Подробно с теорией рассмотренных типов резонансов можно ознакомиться в [1.15, 1.17, 1.19].