Реальные магнетики всегда содержат дефекты кристаллической структуры. Наиболее важным из них в силу дальнодействующего характера вызываемых искажений решетки являются линейные или плоскостные дефекты — дислокации. Имеющиеся исследования влияния кристаллических дефектов на релаксационные и кинетические процессы в упругой и электронной спиновой системах, а также воздействие указанных систем на. дислокации относятся к условиям, когда магнйтоупругая связь мала. Взаимодействие ядерной спиновой системы с дислокациями в магнитоупорядоченных кристаллах вообще изучено крайне мало.
В данной диссертации изучается влияние дефектов кристаллической решетки на релаксационные и кинетические явления в упругой электронной и ядерной спиновых системах с учетом обменного усиления магнитоупругого и сверхтонкого взаимодействия.
В первой главе рассмотрено взаимодействие упругих колебаний с дислокационными деформациями через магнитную систему, которая вносит в свою очередь в упругую систему эффективный ангормонизм.
Впервые в условиях сильной магнитоупорной связи учтена пространственная неоднородность распределения равновесной намагниченности антиферромагнитной системы, содержащий дефект, что позволило учесть вклад магнитной системы в нелинейные взаимодействия квазизвуковых волн с дефектом в кристалле.
В диссертации рассмотрена релаксация магнонов, обусловленная магнон-магнонными, магнон-фононными и магнон-дислокационными процессами в кубической антиферромагнитной системе. Показано, что роль дислокаций в затухание спиновых волн является определяющей у при плотности дислокаций n > 10 см" .
Показано, что наличие сильной динамической связи между электронной и ядерной спиновыми системами приводит к возникновению новых коллективных возбуждений — ядерных спиновых волн.
Получен спектр связанных колебаний электронных и ядерных спиновых систем.
Также в первой главе рассматривается взаимодействие системы электронных спинов с системой ядерных спинов в антиферромагнетиках типа «легкая плоскость» в случае опрокидывания спина (спин-флип фаза), что является весьма важным для изучения термодинамических и кинетических свойств ядерных систем. В главе исследованы равновесные конфигурации электронных и ядерных намагниченностей. Найдена связь электронной и ядерной спиновых систем с упругими полями, создаваемыми дефектами в кристалле.
Кроме того, в первой главе рассматриваются связанные колебания электронной и ядерной систем в антиферромагнетике типа «легкая плоскость» в сильных магнитных полях. На основе «u-v"-преобразования Боголюбова найден спектр этих колебаний и найдена новая мода е2к коллективных колебаний в антиферромагнетике. Найден динамический сдвиг частоты ядерного магнитного резонанса, связанный с этой модой. Также изучается релаксация ядерной „спин-флип“ моды обусловленная сверхтонким взаимодействием. Исследована область параметров con2″ g>noWa, для которой выполнено условие Q2nk» S2k-Показано, что для ядерных спиновых волн с волновым вектором к~ 105 см'1 основным является рассеяние на тепловых флуктуациях продольного компонента ядерных спинов. Определены гамильтонианы взаимодействий, отвечающие трехи четырехчастичным магнон-магнонным и магнон-фононным процессам, а также процессам рассеяния магнонов на неоднородных деформациях. Вычислены вклады от перечисленных взаимодействий в декременте затухания магнонов обеих ветвей спектра кубического антиферромагнетика.
Вторая глава посвящена исследованию локализованных колебаний спиновой системы в кристаллах с линейными дефектами и возникновению связанных двухмагнонных состояний на дислокациях.
Во второй главе на основе модифицированного гамильтониана Гейзенберга исследована возможность возникновения состояний двух магнонов, локализованных на дефекте (дислокации) в ферромагнитном кристалле. Рассматриваются локальные и квазилокальные магнонные состояния и находятся параметры, при которых происходит их разделение.
Рассматривается ферромагнитный кристалл, содержащий линейный дефект (дислокацию) и исследуется возможность двухмагнонных состояний при определенных параметрах обменных взаимодействий. Найдено, что такие состояния существуют при величине? < -0,41.
В третьей главе диссертации рассматривается спиновая система, находится спектр спиновых флуктуаций в отсутствии внешнего магнитного поля, находится ветвь колебаний при ненулевом внешнем магнитном поле в области волновых векторов k.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
.
1. В диссертационной работе исследованы равновесные конфигурации электронных и ядерных намагниченностей. Найдена связь электронной и ядерной спиновых систем с упругими полями, создаваемыми дефектами в кристалле.
2. На основе «и-v» — преобразования Боголюбова найден спектр связанных колебаний электронной и ядерных систем в антиферромагнетике типа «легкая плоскость» в сильных магнитных полях и найдена новая мода е2к. коллективных колебаний в антиферромагнетике.
3. Изучена релаксация ядерной «спин-флип» моды обусловленная сверхтонким взаимодействием. Исследована область параметров con2 «cono^a > Для которой выполнено условие П2пк «б2к. Показано, что для ядерных спиновых волн с волновыми вектором к~ 105 см'1 основным является рассеяние на тепловых флуктуациях продольного компонента ядерных спинов.
4. Исследована возможность двухмагнонных состояний в ферромагнитном кристалле, содержащем линейный дефект (дислокацию), при определенных параметрах обменных взаимодействий. Найдено, что такие состояния существуют при величине ?<-0,41.
