О роли диполь-дипольного взаимодействия в процессах релаксации при ферромагнитном резонансе

Для качественного улучшения характеристик различных устройств техники СВЧ, работа которых основана на явлении ферромагнитного резонанса (ФМР), необходимо как можно более полное понимание процессов релаксации в ферритах. Для исследования релаксационных процессов при ферромагнитном резонансе использовались монокристаллы железоиттриевого феррита граната (ЖИГ). Выбор данного материала связан с присущими ему малыми потерями и шириной линии ФМР, близкой к минимальным значениям, обусловленным магнон-фононным рассеянием.

Монокристаллы ЖИГ содержат в своём составе только трёхвалентные ионы железа, которые могут обеспечить лишь слабые взаимодействия между возбуждениями спиновой решётки(магнонами) и возбуждениями кристаллической решётки(фононами).

Однако в СВЧ области уровень потерь на распространение определяется процессом магнон-фононного рассеивания. В нашем представлении этот процесс протекает следующим образом. Изотропное обменное взаимодействие приводит к сужению резонансных линий. В статическом подходе к задаче об уширении линий обменное сужение интерпретируется как результат модуляции диполь-дипольного взаимодействия обменным. Дипольное взаимодействие будет перемешивать состояния с различной обменной энергией; появляющиеся из-за этого процесса переходы будут происходить на частотах, отстоящих от резонансной. Эти переходы обуславливают неоднородное уширение линий. Такое уширение приводит к появлению гауссовой части на крыльях кривой поглощения. В то же время феноменологическая теория предсказывает лоренцеву форму кривой ФМР.

В экспериментах исследовались монокристаллические сферы ЖИГ диаметром 0.8 мм.Частота электромагнитного излучения при ферромагнитном резонансе 10 ГГц. Запись линий ФМР производилась при различных ориентациях осей кристалла относительно внешнего подмагничивающего поля. Для обработки первых производных от кривых поглощения,зарегестрированных на радиоспектрометре, применялся метод линейных анаморфоз.

В результате экспериментальных исследований обнаружена анизотропия полуширины гауссовой и лоренцевой части исследованной кривой при различных ориентациях кристалла, а также впервые установлена корреляция формы линии ФМР с внутренней кристаллографической структурой монокристаллов.

Список публикаций: