В последние десятилетия значительно вырос интерес к изучению сегнетомагнетиков - кристаллов со структурой перовскита, у которых наряду с сегнетоэлектрическим упорядочением ниже сегнетоэлектрической точки Кюри существует и магнитное упорядочение ниже магнитной точки Кюри. Вещества с такими магнитоэлектрическими свойствами привлекли к себе главным образом потому, что взаимосвязь между магнитной и сегнетоэлектрической подсистемами дает возможность управлять электрическими и магнитными свойствами кристаллов при помощи соответственно магнитных и электрических полей.

В этой работе мы рассмотрели спектр связанных магнитоэлектрических волн в антисегнетоантиферромагнетиках с двумя эквивалентными магнитными и с двумя сегнетоэлектрическими подрешетками. Путем квантования колебаний намагниченности и электрических поляризаций нашли нормальные моды спиновых и сегнетоэлектрических колебаний и вычислили явную зависимость параметров связи спиновых и сегнетоэлектрических волн от тензоров, характеризующих взаимодействие подсистем. С помощью канонического преобразования Боголюбова получили дисперсионное уравнение, определяющее спектр связанных магнитоэлектрических волн E:

,

где (=1,2) и (=1,2,3,4) - энергия спиновых и сегнетоэлектрических волн соответственно, а - параметр магнитоэлектрической связи. В работе исследовали магнитоэлектрическое взаимодействие при различных направлениях волнового вектора и внешних полях для кристалла с орторомбической симметрией и выяснили условия, когда имеет место обменное усиление магнитоэлектрической связи. Исследования показывают, что возможность обменного усиления магнитоэлектрического взаимодействия в антисегнетоантиферромагнетиках существенно зависит как от величины, так и ориентации внешнего магнитного поля относительно кристаллографических осей. Спектр связанных магнитоэлектрических волн в отсутствие внешнего магнитного поля показано на рис. Штриховыми линиями изображены зависимости частот невзаимодействующих магнитных и сегнетоэлектрических волн; сплошными линиями - связанных магнитоэлектрических волн от волнового вектора.

В области фазового перехода антисегнетоэлектрик - сегнетоэлектрик наблюдается значительное уменьшение щели в спектре первой и второй сегнетоэлектрических ветвей. Так как параметр, характеризующий связь двух подсистем, есть отношение энергии связи этих подсистем к среднему геометрическому их энергии, то при температурах близких к температуре фазового перехода может наблюдаться усиление магнитоэлектрической связи. Следует иметь ввиду, что этот эффект может иметь место только в сегнетомагнетиках, у которых сегнетоэлектрическая точка Нееля ниже магнитной точки Нееля. Расчеты показывают, что если усиленный обменным взаимодействием параметр магнитоэлектрической связи в антисегнетоантиферромагнетиках составляет , то в области фазового перехода она будет стремиться к единице , то есть подойдет к своему максимальному значению. Такое высокое значение магнитоэлектрической связи дает нам возможность без потерь преобразовывать магнитный сигнал в электрический и наоборот.

Литература:

e-mail: asf@asf.e-burg.ru