Особенности влияния спин-поляризованного тока на статические и динамические свойства антиферромагнитного проводника

Развита феноменологическая модель для описания влияния спин-поляризованного тока на свойства антиферромагнитного металла. Показано, что вызванный спин-поляризованным током спиновый крутильный момент зависит от вектора антиферромагнетизма и, следовательно, играет важную роль в магнитной динамике....

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2008
Автори:	Гомонай, Е.В., Локтев, В.М.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України 2008
Назва видання:	Физика низких температур
Теми:	Низкотемпеpатуpный магнетизм
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/116862
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Особенности влияния спин-поляризованного тока на статические и динамические свойства антиферромагнитного проводника / Е.В. Гомонай, В.М. Локтев // Физика низких температур. — 2008. — Т. 34, № 3. — С. 256–267. — Бібліогр.: 20 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-116862
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1168622017-05-17T03:03:05Z Особенности влияния спин-поляризованного тока на статические и динамические свойства антиферромагнитного проводника Гомонай, Е.В. Локтев, В.М. Низкотемпеpатуpный магнетизм Развита феноменологическая модель для описания влияния спин-поляризованного тока на свойства антиферромагнитного металла. Показано, что вызванный спин-поляризованным током спиновый крутильный момент зависит от вектора антиферромагнетизма и, следовательно, играет важную роль в магнитной динамике. Анализ полученных в работе динамических уравнений указывает на возможность существования разнообразных эффектов, аналогичных тем, которые наблюдаются в ферромагнетиках, например, потеря устойчивости определенных направлений, прецессия антиферромагнитного момента вокруг «трудного» направления. В отличие от ферромагнетиков, спин-поляризованный ток в антиферомагнитных металлах влияет на спектр спиновых волн, он может вызвать параметрический резонанс и привести к спин-флоп переходу. Полученные результаты используются для интерпретации недавно наблюдавшегося эффекта гигантского магнитосопротивления антиферромагнитной природы. Розвинуто феноменологічну модель для опису впливу спін-поляризованого струму на властивості антиферомагнітного металу. Показано, що обумовлений спін-поляризованим струмом спіновий обертальний момент залежить від вектора антиферомагнетизму і, внаслідок цього, відіграє суттєву роль в магнітній динаміці. Аналіз отриманих в роботі динамічних рівнянь вказує на можливість існування різноманітних ефектів, аналогічних тим, які спостерігаються в феромагнетиках, наприклад, втрата стабільності певних напрямків, прецесія антиферомагнітного моменту навколо «важкого» напрямку. На відміну від феромагнетиків, спін-поляризований струм в антиферомагнітних металах впливає на спектр спінових хвиль, він здатний збудити параметричний резонанс та призвести до спін-флоп переходу. Отримані результати використані для інтерпретації ефекту гігантського магнітоопору антиферомагн ітної природи, який нещодавно спостерігався експериментально. A phenomenological model is developed to describe the spin-polarized current-induced effects in antiferromagnetic metals. It is shown that the spin torque produced by the spin-polarized current is proportional to the antiferromagnetic vector and thus plays an important role in the magnetic dynamics. Analysis of the deduced dynamic equations suggests that there may exist various effects analogous to those observed in ferromagnets,namely, the loss of stability of certain directions and the precession of the antiferromagnetic moment around an otherwise unstable direction. In contrast to ferromagnets, the spin-polarized current in antiferromagentic metals influences the spinwave spectra, it may also produce a parametric downconversion and induce a spin–flop transition. The results obtained are used for interpretation of the recently observed effect of giant magnetoresistance of an antiferromagnetic nature. 2008 Article Особенности влияния спин-поляризованного тока на статические и динамические свойства антиферромагнитного проводника / Е.В. Гомонай, В.М. Локтев // Физика низких температур. — 2008. — Т. 34, № 3. — С. 256–267. — Бібліогр.: 20 назв. — рос. 0132-6414 PACS: 85.75.–d;75.50.Ee;75.47.–m;75.47.De http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/116862 ru Физика низких температур Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Низкотемпеpатуpный магнетизм Низкотемпеpатуpный магнетизм
spellingShingle	Низкотемпеpатуpный магнетизм Низкотемпеpатуpный магнетизм Гомонай, Е.В. Локтев, В.М. Особенности влияния спин-поляризованного тока на статические и динамические свойства антиферромагнитного проводника Физика низких температур
description	Развита феноменологическая модель для описания влияния спин-поляризованного тока на свойства антиферромагнитного металла. Показано, что вызванный спин-поляризованным током спиновый крутильный момент зависит от вектора антиферромагнетизма и, следовательно, играет важную роль в магнитной динамике. Анализ полученных в работе динамических уравнений указывает на возможность существования разнообразных эффектов, аналогичных тем, которые наблюдаются в ферромагнетиках, например, потеря устойчивости определенных направлений, прецессия антиферромагнитного момента вокруг «трудного» направления. В отличие от ферромагнетиков, спин-поляризованный ток в антиферомагнитных металлах влияет на спектр спиновых волн, он может вызвать параметрический резонанс и привести к спин-флоп переходу. Полученные результаты используются для интерпретации недавно наблюдавшегося эффекта гигантского магнитосопротивления антиферромагнитной природы.
format	Article
author	Гомонай, Е.В. Локтев, В.М.
author_facet	Гомонай, Е.В. Локтев, В.М.
author_sort	Гомонай, Е.В.
title	Особенности влияния спин-поляризованного тока на статические и динамические свойства антиферромагнитного проводника
title_short	Особенности влияния спин-поляризованного тока на статические и динамические свойства антиферромагнитного проводника
title_full	Особенности влияния спин-поляризованного тока на статические и динамические свойства антиферромагнитного проводника
title_fullStr	Особенности влияния спин-поляризованного тока на статические и динамические свойства антиферромагнитного проводника
title_full_unstemmed	Особенности влияния спин-поляризованного тока на статические и динамические свойства антиферромагнитного проводника
title_sort	особенности влияния спин-поляризованного тока на статические и динамические свойства антиферромагнитного проводника
publisher	Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
publishDate	2008
topic_facet	Низкотемпеpатуpный магнетизм
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/116862
citation_txt	Особенности влияния спин-поляризованного тока на статические и динамические свойства антиферромагнитного проводника / Е.В. Гомонай, В.М. Локтев // Физика низких температур. — 2008. — Т. 34, № 3. — С. 256–267. — Бібліогр.: 20 назв. — рос.
series	Физика низких температур
work_keys_str_mv	AT gomonajev osobennostivliâniâspinpolârizovannogotokanastatičeskieidinamičeskiesvojstvaantiferromagnitnogoprovodnika AT loktevvm osobennostivliâniâspinpolârizovannogotokanastatičeskieidinamičeskiesvojstvaantiferromagnitnogoprovodnika
first_indexed	2025-07-08T11:13:26Z
last_indexed	2025-07-08T11:13:26Z
_version_	1837077062246989824
fulltext	Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 3, ñ. 256–267 Îñîáåííîñòè âëèÿíèÿ ñïèí-ïîëÿðèçîâàííîãî òîêà íà ñòàòè÷åñêèå è äèíàìè÷åñêèå ñâîéñòâà àíòèôåððîìàãíèòíîãî ïðîâîäíèêà Å.Â. Ãîìîíàé Íàöèîíàëüíûé òåõíè÷åñêèé óíèâåðñèòåò Óêðàèíû «ÊÏÈ», ïð. Ïåðåìîãè, 37, ã. Êèåâ, 03056, Óêðàèíà E-mail: malyshen@ukrpack.net Â.Ì. Ëîêòåâ Èíñòèòóò òåîðåòè÷åñêîé ôèçèêè èì. Í.Í. Áîãîëþáîâà ÍÀÍ Óêðàèíû, óë. Ìåòðîëîãè÷åñêàÿ, 14-á, ã. Êèåâ, 03143, Óêðàèíà E-mail: vloktev@bitp.kiev.ua Ñòàòüÿ ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 26 íîÿáðÿ 2007 ã. Ðàçâèòà ôåíîìåíîëîãè÷åñêàÿ ìîäåëü äëÿ îïèñàíèÿ âëèÿíèÿ ñïèí-ïîëÿðèçîâàííîãî òîêà íà ñâîéñòâà àíòèôåððîìàãíèòíîãî ìåòàëëà. Ïîêàçàíî, ÷òî âûçâàííûé ñïèí-ïîëÿðèçîâàííûì òîêîì ñïèíîâûé êðó- òèëüíûé ìîìåíò çàâèñèò îò âåêòîðà àíòèôåððîìàãíåòèçìà è, ñëåäîâàòåëüíî, èãðàåò âàæíóþ ðîëü â ìàã- íèòíîé äèíàìèêå. Àíàëèç ïîëó÷åííûõ â ðàáîòå äèíàìè÷åñêèõ óðàâíåíèé óêàçûâàåò íà âîçìîæíîñòü ñó- ùåñòâîâàíèÿ ðàçíîîáðàçíûõ ýôôåêòîâ, àíàëîãè÷íûõ òåì, êîòîðûå íàáëþäàþòñÿ â ôåððîìàãíåòèêàõ, íàïðèìåð, ïîòåðÿ óñòîé÷èâîñòè îïðåäåëåííûõ íàïðàâëåíèé, ïðåöåññèÿ àíòèôåððîìàãíèòíîãî ìîìåíòà âîêðóã «òðóäíîãî» íàïðàâëåíèÿ. Â îòëè÷èå îò ôåððîìàãíåòèêîâ, ñïèí-ïîëÿðèçîâàííûé òîê â àíòèôåðî- ìàãíèòíûõ ìåòàëëàõ âëèÿåò íà ñïåêòð ñïèíîâûõ âîëí, îí ìîæåò âûçâàòü ïàðàìåòðè÷åñêèé ðåçîíàíñ è ïðèâåñòè ê ñïèí-ôëîï ïåðåõîäó. Ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû èñïîëüçóþòñÿ äëÿ èíòåðïðåòàöèè íåäàâíî íà- áëþäàâøåãîñÿ ýôôåêòà ãèãàíòñêîãî ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèÿ àíòèôåððîìàãíèòíîé ïðèðîäû. Ðîçâèíóòî ôåíîìåíîëîã³÷íó ìîäåëü äëÿ îïèñó âïëèâó ñï³í-ïîëÿðèçîâàíîãî ñòðóìó íà âëàñòèâîñò³ àíòèôåðîìàãí³òíîãî ìåòàëó. Ïîêàçàíî, ùî îáóìîâëåíèé ñï³í-ïîëÿðèçîâàíèì ñòðóìîì ñï³íîâèé îáåð- òàëüíèé ìîìåíò çàëåæèòü â³ä âåêòîðà àíòèôåðîìàãíåòèçìó ³, âíàñë³äîê öüîãî, â³ä³ãðàº ñóòòºâó ðîëü â ìàãí³òí³é äèíàì³ö³. Àíàë³ç îòðèìàíèõ â ðîáîò³ äèíàì³÷íèõ ð³âíÿíü âêàçóº íà ìîæëèâ³ñòü ³ñíóâàííÿ ð³çíîìàí³òíèõ åôåêò³â, àíàëîã³÷íèõ òèì, ÿê³ ñïîñòåð³ãàþòüñÿ â ôåðîìàãíåòèêàõ, íàïðèêëàä, âòðàòà ñòàá³ëüíîñò³ ïåâíèõ íàïðÿìê³â, ïðåöåñ³ÿ àíòèôåðîìàãí³òíîãî ìîìåíòó íàâêîëî «âàæêîãî» íàïðÿìêó. Íà â³äì³íó â³ä ôåðîìàãíåòèê³â, ñï³í-ïîëÿðèçîâàíèé ñòðóì â àíòèôåðîìàãí³òíèõ ìåòàëàõ âïëèâàº íà ñïåêòð ñï³íîâèõ õâèëü, â³í çäàòíèé çáóäèòè ïàðàìåòðè÷íèé ðåçîíàíñ òà ïðèçâåñòè äî ñï³í-ôëîï ïåðå- õîäó. Îòðèìàí³ ðåçóëüòàòè âèêîðèñòàí³ äëÿ ³íòåðïðåòàö³¿ åôåêòó ã³ãàíòñüêîãî ìàãí³òîîïîðó àíòèôå- ðîìàãí³òíî¿ ïðèðîäè, ÿêèé íåùîäàâíî ñïîñòåð³ãàâñÿ åêñïåðèìåíòàëüíî. PACS: 85.75.–d Ìàãíèòîýëåêòðîíèêà, ñïèíòðîíèêà, óñòðîéñòâà, èñïîëüçóþùèå ñïèí-ïîëÿðèçîâàí- íûé òðàíñïîðò; 75.50.Ee Àíòèôåððîìàãíåòèêè; 75.47.–m Ìàãíèòîòðàíñïîðòíûå ÿâëåíèÿ; ìàòåðèàëû äëÿ ìàãíèòîòðàíñïîðòà; 75.47.De Ãèãàíòñêîå ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèå. Êëþ÷åâûå ñëîâà: ñïèíòðîíèêà, àíòèôåððîìàãíèòíûå ìàòåðèàëû, ìàãíèòîòðàíñïîðòíûå ÿâëåíèÿ; ìàòåðèàëû äëÿ ìàãíèòîòðàíñïîðòà, ãèãàíòñêîå ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèå. Ââåäåíèå Â íàñòîÿùåå âðåìÿ áîëüøîå âíèìàíèå óäåëÿåòñÿ èçó÷åíèþ âëèÿíèÿ ñïèí-ïîëÿðèçîâàííîãî òîêà íà ñâîéñòâà ìàãíèòíûõ ìàòåðèàëîâ. Â ÷àñòíîñòè, óñòà- íîâëåíî, ÷òî ïðè ïðîòåêàíèè ÷åðåç ôåððîìàãíèòíûå (ÔÌ) ïëåíêè ñïèí-ïîëÿðèçîâàííûé òîê, ïåðåäàâàÿ © Å.Â. Ãîìîíàé, Â.Ì. Ëîêòåâ, 2008 ñâîé ñîáñòâåííûé ñïèíîâûé — íå îðáèòàëüíûé — ìîìåíò êîëè÷åñòâà äâèæåíèÿ ëîêàëèçîâàííîé ïîäñèñ- òåìå, ìîæåò âûçâàòü ïîâîðîò [1], óñòîé÷èâóþ ïðåöåñ- ñèþ ìàãíèòíûõ ìîìåíòîâ [2] è ãåíåðàöèþ ñïèíîâûõ âîëí [3], ñìåùåíèå äîìåííîé ñòåíêè, ðàçäåëÿþùåé îáëàñòè ÔÌ ñ ïðîòèâîïîëîæíîé îðèåíòàöèåé íàìàã- íè÷åííîñòè [4], ïåðåêëþ÷åíèå ìåæäó äâóìÿ óñòîé÷è- âûìè ñîñòîÿíèÿìè ôåððîìàãíåòèêà [5,6], áèñòàáèëü- íûå ñîñòîÿíèÿ [7] è ïðî÷åå. Òàêîå ðàçíîîáðàçèå ìàãíèòíîé äèíàìèêè, èëè ýôôåêòîâ ñïèíòðîíèêè, èíòåðåñíî íå òîëüêî ñ ôèçè÷åñêîé òî÷êè çðåíèÿ, íî ìîæåò îêàçàòüñÿ ïîëåçíûì è â ïðèëîæåíèÿõ äëÿ ñîç- äàíèÿ ïðèíöèïèàëüíî íîâûõ è óñîâåðøåíñòâîâàíèÿ ñóùåñòâóþùèõ ñèñòåì çàïèñè, îáðàáîòêè è õðàíåíèÿ èíôîðìàöèè. Óñëîâíî ìîæíî âûäåëèòü òðè ñîñòàâëÿþùèå âëèÿ- íèÿ ñïèí-ïîëÿðèçîâàííîãî òîêà íà ìàãíèòíîå ñîñòîÿ- íèå ÔÌ: 1) ïîÿâëåíèå êðóòèëüíîãî ìîìåíòà T, äåéñòâóþùå- ãî íà óïîðÿäî÷åííûå ñïèíû (òàê íàçûâàåìûé spin torque), ÿâíîå âûðàæåíèå äëÿ êîòîðîãî áûëî ïîëó÷åíî Ñëîí÷åâñêèì [1] èç çàêîíà ñîõðàíåíèÿ ñïèíîâîãî ìî- ìåíòà ïðè âçàèìîäåéñòâèè ñïèíîâ ýëåêòðîíîâ ïðîâî- äèìîñòè ñ ëîêàëèçîâàííûìè ñïèíàìè; 2) ýôôåêòèâíîå ìàãíèòíîå ïîëå H 0, ñîçäàâàåìîå ýëåêòðîíàìè ïðîâîäèìîñòè çà ñ÷åò èíæåêöèè ñïèíî- âîãî ìîìåíòà [8]; 3) ïîëå Ýðñòåäà, âîçíèêàþùåå âñëåäñòâèå ïðîòåêà- íèÿ òîêà. Ïîñëåäíèé ýôôåêò èìååò ðåëÿòèâèñòñêóþ ïðèðîäó, îïðåäåëÿåòñÿ êèíåìàòèêîé, à âåëè÷èíà ñîîòâåòñòâóþ- ùåãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ, êàê ïðàâèëî, ïðåíåáðåæèìî ìàëà. Â òî æå âðåìÿ ïåðâûå äâà ýôôåêòà, áóäó÷è íåðå- ëÿòèâèñòñêèìè, ïî ñóòè, îáóñëîâëåíû îäíèì è òåì æå ìåõàíèçìîì — sd-îáìåíîì ìåæäó ëîêàëèçîâàííûìè è ñâîáîäíûìè ýëåêòðîíàìè, îäíàêî ïåðâûé èç íèõ ñâÿçàí ñ ïðîöåññàìè ïåðåâîðîòà ñïèíà ïîäâèæíûõ åëåêòðîíîâ è, ñîîòâåòñòâåííî, ñ äèññèïàöèåé/íàêà÷- êîé ýíåðãèè. Âòîðîé æå ýôôåêò ïðîöåññû ðàññåÿíèÿ íå âêëþ÷àåò. Ñëåäóåò ïîä÷åðêíóòü, ÷òî ïåðå÷èñëåííûå âûøå ÿâ- ëåíèÿ íîñÿò ñîâåðøåííî îáùèé õàðàêòåð, à ðàçëè÷èÿ ìàãíèòíûõ è íåìàãíèòíûõ ìàòåðèàëîâ (òàêèå, êàê âèä ýëåêòðîííûõ âîëíîâûõ ôóíêöèé, ïàðàìåòðû îáìåí- íîãî âçàèìîäåéñòâèÿ, òèï ìàãíèòíîé ñòðóêòóðû) âëèÿþò ëèøü íà âåëè÷èíû èçìåðÿåìûõ õàðàêòåðè- ñòèê. Ýòî ïîçâîëÿåò ñâåñòè îïèñàíèå äèíàìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ â òîíêèõ (îäíîðîäíûõ) ÔÌ ñëîÿõ ê îïèñà- íèþ äâèæåíèÿ â íèõ èõ ìàêðîñêîïè÷åñêîé íàìàãíè- ÷åííîñòè. Äëÿ ÔÌ ýòîò âîïðîñ, â ïðèíöèïå, ðåøåí, îäíàêî îñîáåííîñòè âçàèìîäåéñòâèÿ ñïèí-ïîëÿðèçîâàííîãî òîêà ñ ìàãíåòèêàìè, ìàêðîñêîïè÷åñêàÿ íàìàãíè÷åí- íîñòü êîòîðûõ ïðåíåáðåæèìî ìàëà (íàïðèìåð, ñ àíòè- ôåððîìàãíåòèêàìè (ÀÔÌ)), îñòàþòñÿ òåîðåòè÷åñêè íåèññëåäîâàííûìè. Ýòî òåì áîëåå àêòóàëüíî, òàê êàê â ðÿäå íåäàâíèõ ýêñïåðèìåíòîâ [9–11] áûëî îáíàðó- æåíî, ÷òî òàêîé òîê îêàçûâàåò âîçäåéñòâèå íà ÀÔÌ ñëîè, êîòîðûå îáû÷íî èñïîëüçóþòñÿ â ìíîãîñëîéíûõ ñòóêòóðàõ ëèøü êàê âñïîìîãàòåëüíûå (äëÿ ïîäìàãíè- ÷èâàíèÿ ïðèëåãàþùåãî ñëîÿ «ñâîáîäíîãî» ÔÌ). Ïî- ïûòêè æå ïîñòðîèòü ñîîòâåòñòâóþùèå ìîäåëè äëÿ èí- òåðïðåòàöèè ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ ñòîëêíóëèñü ñ ñóùåñòâåííûìè òðóäíîñòÿìè. Âî-ïåðâûõ, ÀÔÌ èìåþò áîëåå ñëîæíóþ, ÷åì ÔÌ, ìàãíèòíóþ ñòðóêòóðó, õàðàêòåðèçóþùóþñÿ, êàê ìè- íèìóì, äâóìÿ âåêòîðàìè (ÀÔÌ âåêòîðîì, îïèñûâàþ- ùèì ñòåïåíü óïîðÿäî÷åííîñòè, è ìàêðîñêîïè÷åñêîé íàìàãíè÷åííîñòüþ, âîçíèêàþùåé òîëüêî â äèíàìè÷å- ñêèõ ïðîöåññàõ ëèáî ïîä äåéñòâèåì âíåøíåãî ïîëÿ). Ïðè ýòîì îñîáåííî ñëîæíîé â ìàãíèòíîì îòíîøåíèè áûâàåò ñòðóêòóðà ÀÔÌ ìåòàëëîâ, êîòîðûå êàê ðàç è èñïîëüçóþòñÿ â ýêñïåðèìåíòàõ. Âî-âòîðûõ, ìåõàíèç- ìû âçàèìîäåéñòâèÿ ýëåêòðîíîâ ïðîâîäèìîñòè ñ ýëåê- òðîíàìè, ñîçäàþùèìè ìàãíèòíûé ïîðÿäîê â ÀÔÌ, èçó÷åíû â ãîðàçäî ìåíüøåé ìåðå, íåæåëè àíàëîãè÷- íûå ìåõàíèçìû â ÔÌ. Òåì íå ìåíåå â ïîÿâèâøåéñÿ íå- äàâíî ñåðèè òåîðåòè÷åñêèõ ðàáîò [12–15] óæå áûëè ïðåäïðèíÿòû ïîïûòêè îïèñàòü ðàñïðåäåëåíèå ñïèíî- âîé ïëîòíîñòè è êðóòèëüíûõ ñïèíîâûõ ìîìåíòîâ, âîç- íèêàþùèõ ïðè ïðîõîæäåíèè ñïèí-ïîëÿðèçîâàííîãî òîêà ÷åðåç ñèñòåìû ÔÌ/ÀÔÌ, ÀÔÌ/ÔÌ è ÀÔÌ/ÀÔÌ. Ðàñ÷åòû, âûïîëíåííûå íà îñíîâå ìèêðîñêîïè÷åñêèõ ïîäõîäîâ, ïîêàçàëè, ÷òî â íåòðèâèàëüíîì ñëó÷àå êîì- ïåíñèðîâàííîé ÀÔÌ ïëåíêè* ñïèí-ïîëÿðèçîâàííûé òîê ìîæåò ïðèâîäèòü ê âîçíèêíîâåíèþ ìîäóëÿöèè ñïèíîâîé ïëîòíîñòè ñ òåì æå âîëíîâûì âåêòîðîì, ÷òî è âîëíîâîé âåêòîð ÀÔÌ ñòðóêòóðû. Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî òîê äåéñòâèòåëüíî ìîæåò âûçûâàòü âîçìóùåíèÿ, ñâÿ- çàííûå ñ âûñîêîýíåðãåòè÷íûìè îáìåííûìè ìîäàìè ÀÔÌ, ïðè êîòîðûõ íàðóøàåòñÿ àíòèïàðàëëåëüíîå Îñîáåííîñòè âëèÿíèÿ ñïèí-ïîëÿðèçîâàííîãî òîêà íà ñâîéñòâà àíòèôåððîìàãíèòíîãî ïðîâîäíèêà Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 3 257 * Àááðåâèàòóðà îò SPIN TRansport electrONICS. ** Çàìåòèì, ÷òî ìàãíèòíîå ñîñòîÿíèå è ñâîéñòâà äîñòàòî÷íî òîíêîé ÀÔÌ ïëåíêè ìîãóò çàâèñåòü îò êîëè÷åñòâà ìîíîñëîåâ. Òàê, åñëè ÷åðåäîâàíèå ìàãíèòíûõ ïîäðåøåòîê ñ ïðîòèâîïîëîæíûì íàïðàâëåíèåì íàìàãíè÷åííîñòè ïðîèñõîäèò â íà- ïðàâëåíèè, ïåðïåíäèêóëÿðíîì ïëîñêîñòè ïëåíêè, òî ïðè íå÷åòíîì êîëè÷åñòâå ñëîåâ ïëåíêà èìååò íåíóëåâóþ ìàêðîñêî- ïè÷åñêóþ íàìàãíè÷åííîñòü. óïîðÿäî÷åíèå ìàãíèòíûõ ìîìåíòîâ íååëåâñêèõ ïîä- ðåøåòîê. Ñ äðóãîé ñòîðîíû, èçâåñòíî, ÷òî ñëàáûå ìàãíèòíûå è ýëåêòðîìàãíèòíûå ïîëÿ ìîãóò âûçûâàòü â ÀÔÌ è íèçêîýíåðãåòè÷åñêèå âîçìóùåíèÿ («àêóñòè÷åñêèå» ìîäû), â êîòîðûõ ìàãíèòíûå ìîìåíòû ïîäðåøåòîê ïðåöåññèðóþò, îñòàâàÿñü ïðàêòè÷åñêè àíòèïàðàëëåëü- íûìè äðóã äðóãó. Ïî àíàëîãèè ñëåäóåò çàäàòü âîïðîñ: «Ìîæåò ëè ñïèí-ïîëÿðèçîâàííûé òîê ïðèâåñòè ê ïî- äîáíûì ýôôåêòàì?» Îòâåò íà íåãî èíòåðåñåí íå òîëü- êî ñ ÷èñòî ôèçè÷åñêîé, íî è ñ ïðèêëàäíîé òî÷êè çðå- íèÿ, ïîñêîëüêó ïðåäëàãàåò íîâûé ñïîñîá êîíòðîëÿ ñîñòîÿíèÿ ÀÔÌ ñëîÿ íèçêî÷àñòîòíûìè ñèãíàëàìè. Â äàííîé ðàáîòå ðàññìîòðåíà âîçìîæíîñòü âîçáóæ- äåíèÿ ñïèí-ïîëÿðèçîâàííûì òîêîì íèçêî÷àñòîòíûõ êîëåáàíèé ìàãíèòíûõ ìîìåíòîâ â ÀÔÌ ñëîå. Ñ ýòîé öåëüþ ðàçâèâàåòñÿ ôåíîìåíîëîãè÷åñêàÿ òåîðèÿ äëÿ îïèñàíèÿ ìàãíèòíîé äèíàìèêè ÀÔÌ â ïðèñóòñòâèè ñïèí-ïîëÿðèçîâàííîãî òîêà è àíàëèçà âîçíèêàþùèõ ïðè ýòîì ÿâëåíèé. Â îñíîâå òåîðèè ëåæèò åäèíñòâåí- íîå ïðåäïîëîæåíèå: ñîõðàíåíèå ñïèíîâîãî ìîìåíòà ïðè âçàèìîäåéñòâèè ýëåêòðîíà ñ ìàãíèòíûì ìîìåí- òîì êàæäîé ïîäðåøåòêè â îòäåëüíîñòè. Ýòî ïðåäïîëî- æåíèå ïîçâîëÿåò îïèñûâàòü äèíàìèêó ÀÔÌ íà îñíî- âàíèè óðàâíåíèé Ëàíäàó–Ëèôøèöà, äîïîëíåííûõ ñëàãàåìûì Ñëîí÷åâñêîãî äëÿ êðóòèëüíîãî ñïèíîâîãî (òî÷íåå, ÀÔÌ) ìîìåíòà. Íèæå ìû îãðàíè÷èëèñü ñëó- ÷àåì äâóõïîäðåøåòî÷íîãî êîìïåíñèðîâàííîãî ÀÔÌ, îäíàêî ðåçóëüòàòû ìîãóò áûòü ëåãêî îáîáùåíû íà ñëó- ÷àé áîëüøåãî êîëè÷åñòâà ïîäðåøåòîê, à òàêæå ñëàáûõ ÔÌ è ôåððèìàãíåòèêîâ. 2. Ìîäåëü Ðàññìîòðèì ñòðóêòóðó (ðèñ. 1), ñîñòîÿùóþ èç ñëî- åâ ÔÌ è ÀÔÌ ìåòàëëîâ, ðàçäåëåííûõ òîíêîé ïðîâî- äÿùåé ïðîñëîéêîé íåìàãíèòíîãî ìàòåðèàëà. Ïðåäïî- ëàãàåòñÿ, ÷òî òîê ýëåêòðîíîâ ïðîòåêàåò ñëåâà íàïðàâî — îò ÔÌ ñëîÿ ê ÀÔÌ ñëîþ. Áóäåì ñ÷èòàòü, ÷òî, ñ îä- íîé ñòîðîíû, íåìàãíèòíàÿ ïðîñëîéêà äîñòàòî÷íî òîë- ñòàÿ, äëÿ òîãî ÷òîáû èñêëþ÷èòü ïðÿìîå îáìåííîå âçàèìîäåéñòâèå ìåæäó ÀÔÌ è ÔÌ ñëîÿìè, à ñ äðóãîé — íàñòîëüêî òîíêàÿ, ÷òîáû îáåñïå÷èòü áàëëèñòè÷å- ñêèé ðåæèì, ïðè êîòîðîì ïîëÿðèçîâàííûå â ÔÌ ñëîå ýëåêòðîíû, íå ðàññåèâàÿñü, ïîïàäàþò â ñëîé ÀÔÌ. Ïóñòü íàïðàâëåíèå íàìàãíè÷åííîñòè M FM â ÔÌ è, ñîîòâåòñòâåííî, âåêòîðà ñïèíîâîé ïîëÿðèçàöèè* p Mcur \| \| FM (\| \|pcur �1) ýëåêòðîíîâ ïðîâîäèìîñòè ôèê- ñèðîâàíî è íå çàâèñèò îò âåëè÷èíû òîêà I. Ðàññåèâàÿñü íà n-ì àòîìå ñ ëîêàëèçîâàííûì ìàãíèòíûì ìîìåíòîì Sn , ýëåêòðîí ïðîâîäèìîñòè ñîçäàåò (ñîãëàñíî Ñëîí- ÷åâñêîìó [1]) êðóòèëüíûé ñïèíîâûé ìîìåíò, ñîíà- ïðàâëåííûé ñ âåêòîðîì [ [ ]]S S pn n� � cur . Ñòðóêòóðà ýòîãî âûðàæåíèÿ ñâÿçàíà ñ òðåìÿ ôàêòàìè: ïðèâîäÿ- ùåå ê ðàññåÿíèþ âçàèìîäåéñòâèå (sd-îáìåí) ñîõðàíÿ- åò ñóììàðíûé ñïèíîâûé ìîìåíò; ëîêàëèçîâàííûé ìàãíèòíûé ìîìåíò ìîæíî ðàññìàòðèâàòü êàê êëàññè- ÷åñêèé âåêòîð ôèêñèðîâàííîé äëèíû; ïðè ðàññåÿíèè íàïðàâëåíèå ñïèíà ñâîáîäíîãî ýëåêòðîíà ìåíÿåòñÿ íà ïðîòèâîïîëîæíîå. Ñõåìàòè÷åñêè ïðîöåññ ðàññåÿíèÿ èçîáðàæåí íà ðèñ. 2. 258 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 3 Å.Â. Ãîìîíàé, Â.Ì. Ëîêòåâ * Îáðàòèì âíèìàíèå íà òî, ÷òî âñþäó íèæå ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî åäèíè÷íûé âåêòîð p S Scur cur cur� /\| \| ÿâëÿåòñÿ ïñåâäîâåêòîðîì. ÔM A MÔÍM p M 1 M 2 M FM Ðèñ. 1. Ñõåìà ïðîñòåéøåé ìíîãîñëîéíîé ñòðóêòóðû ÔÌ — íåìàãíèòíûé ìàòåðèàë (HM) — ÀÔÌ. s M T s M T = 0 á Ðèñ. 2. Âîçíèêíîâåíèå äåéñòâóþùåãî íà ñïèí êðóòèëüíî- ãî ìîìåíòà: ýëåêòðîí ïðîâîäèìîñòè, ïîëÿðèçîâàííûé ïà- ðàëëåëüíî ëîêàëüíîìó ìàãíèòíîìó ìîìåíòó, íå ðàññåèâà- åòñÿ, êðóòèëüíûé ñïèíîâûé ìîìåíò T íå âîçíèêàåò (à); ýëåêòðîí ïðîâîäèìîñòè, ïîëÿðèçîâàííûé ïåðïåíäèêóëÿð- íî ëîêàëüíîìó ìàãíèòíîìó ìîìåíòó, ïðè ðàññåÿíèè ìåíÿ- åò íàïðàâëåíèå ñïèíà íà ïðîòèâîïîëîæíîå, ëîêàëèçîâàí- íûé ìîìåíò ïîâîðà÷èâàåòñÿ, ÷òîáû ñîõðàíèòü ïîëíûé ñïèíîâûé ìîìåíò (êðóòèëüíûé ñïèíîâûé ìîìåíò T ïðî- ïîðöèîíàëåí ïðèðàùåíèþ M) (á). Ïåðåõîäÿ ê ìàêðîñêîïè÷åñêèì âåêòîðàì M k , k �1 2, , îïèñûâàþùèì (â ðàñ÷åòå íà åäèíèöó îáúåìà) íàìàãíè÷åííîñòè ïîäðåøåòîê, ìîæíî ïðèéòè ê âûðà- æåíèþ äëÿ êðóòèëüíîãî ñïèíîâîãî ìîìåíòà Tk , äåéñò- âóþùåãî íà êàæäóþ ïîäðåøåòêó â îòäåëüíîñòè: T M M pk k kI /M� � �� [ [ ]]cur 0 , (1) ãäå ïîñòîÿííàÿ � � �� 0 02g M Ve/ ( ) çàâèñèò îò ýôôåê- òèâíîñòè � ïðîöåññîâ ðàññåÿíèÿ è îáúåìà V ÀÔÌ ïðî- ñëîéêè. Çäåñü � — ïîñòîÿííàÿ Ïëàíêà, g — ãèðîìàã- íèòíîå îòíîøåíèå, e — çàðÿä ýëåêòðîíà, M k0 � \| \|M . Çàìåòèì, ÷òî, êàê è â ÔÌ, âåëè÷èíà êðóòèëüíîãî ìî- ìåíòà Tk çàâèñèò îò èíòåíñèâíîé âåëè÷èíû: îòíîøå- íèÿ ïëîòíîñòè òîêà \| \| /j � I S AFM ê òîëùèíå d AFM ÀÔÌ ñëîÿ (S AFM — ïëîùàäü åãî ïîïåðå÷íîãî ñå÷å- íèÿ). Îäíàêî äëÿ òîíêèõ (ìåíüøå èëè ïîðÿäêà äëèíû ñâîáîäíîãî ïðîáåãà ýëåêòðîíîâ ïðîâîäèìîñòè) ÀÔÌ ñëîåâ âñëåäñòâèå îäíîðîäíîñòè ìàãíèòíîãî ñîñòîÿ- íèÿ óäîáíåå èñïîëüçîâàòü ýêñòåíñèâíûå âåëè÷èíû: ïîëíûé òîê I è îáúåìV S dAFM AFM� ÀÔÌ ïðîñëîéêè. Èçâåñòíî (ñì., íàïðèìåð, [16]), ÷òî ëèíåéíàÿ è íå- ëèíåéíàÿ äèíàìèêà ìàãíèòíûõ âåêòîðîâ â ÀÔÌ êðè- ñòàëëàõ ìîæåò áûòü ïîñëåäîâàòåëüíî îïèñàíà ñ ïîìî- ùüþ óðàâíåíèé Ëàíäàó–Ëèôøèöà äëÿ êàæäîé èç ïîäðåøåòîê. Ñ ó÷åòîì êðóòèëüíîãî ìîìåíòà (1), ïåðå- äàâàåìîãî êàæäîé èç ïîäðåøåòîê, ýòè óðàâíåíèÿ ïðè- íèìàþò âèä � [ ] [ [ ]] [ � ] , M M H M M p M M k k k k k G k k g I M M � � � � � � � 0 0 cur (2) ãäå H Mk kw� �� / — «îáîáùåííàÿ ñèëà» (ýôôåêòèâ- íîå ëîêàëüíîå ïîëå, äåéñòâóþùåå íà ìàãíèòíûé ìî- ìåíò ïîäðåøåòêè), à w — ïëîòíîñòü ïîòåíöèàëüíîé (ñâîáîäíîé) ýíåðãèè ÀÔÌ ñëîÿ. Â óðàâíåíèÿõ (2) ó÷- òåíû ïðîöåññû ðåëàêñàöèè íàìàãíè÷åííîñòåé ïîäðå- øåòîê â ôîðìå Ãèëüáåðòà ñ ñîîòâåòñòâóþùèì êîíå÷- íûì ïàðàìåòðîì çàòóõàíèÿ G . Ñëåäóåò íàïîìíèòü, ÷òî ìåõàíèçìû ðåëàêñàöèè â ÀÔÌ êðèñòàëëàõ âåñüìà ñëîæíû è ðàçíîîáðàçíû (ñì., íàïðèìåð, [17]), ïîýòî- ìó äëÿ ÿñíîñòè èçëîæåíèÿ îãðàíè÷èìñÿ íàèáîëåå ïðî- ñòîé èõ ôîðìîé. Êàæäîå èç óðàâíåíèé (2) ïî âèäó ñîâïàäàåò ñ óðàâ- íåíèåì Ëàíäàó–Ãèëüáåðòà–Ñëîí÷åâñêîãî, èñïîëüçóå- ìûì äëÿ îïèñàíèÿ äèíàìèêè ÔÌ â ïðèñóòñòâèè ñïèí-ïîëÿðèçîâàííîãî òîêà, è ïåðåõîäèò â íåãî, åñëè ïåðåíåáðå÷ü ðàçëè÷èåì ìåæäó ìàãíèòíûìè ïîäðå- øåòêàìè (ò.å. ïîëîæèòü M M1 2� ). Äëÿ äàëüíåéøåãî óäîáíî ïåðåïèñàòü óðàâíåíèÿ (2) â òåðìèíàõ ìàêðîñêîïè÷åñêîé íàìàãíè÷åííîñòè M M M� 1 2 è ÀÔÌ âåêòîðà (ïàðàìåòðà ïîðÿäêà) L M M� �1 2: � ([ ] [ ]) ([ � ] [ � ]) ([ M H M H L M M L L� � � � � g M I M M L G 2 2 2 0 0 � M M p L L p� � � �[ ]] [ [ ]]) ,cur cur (3) � ([ ] [ ]) ([ � ] [ � ]) ([ L H L H M M L L M� � � � � g M I M M L G 2 2 2 0 0 � M L p L M p� � � �[ ]] [ [ ]]) .cur cur (4) Çäåñü H MM w� �� / — ýôôåêòèâíîå ìàãíèòíîå ïîëå âíóòðè ÀÔÌ, H LL w� �� / — ïîëå, ñîïðÿæåííîå ÀÔÌ âåêòîðó. Ïîëå H M ìîæåò âêëþ÷àòü ìàãíèòíîå ïîëå, ñîçäàâàåìîå êàê âíåøíèìè èñòî÷íèêàìè, òàê è ñïèí-ïîëÿðèçîâàííûì òîêîì (ñì. âûøå). Ïðè òåìïå- ðàòóðàõ ñóùåñòâåííî íèæå òåìïåðàòóðû Íååëÿ óðàâ- íåíèÿ (3) äîëæíû ðåøàòüñÿ ñ ó÷åòîì äîïîëíèòåëüíûõ îãðàíè÷åíèé: M L 2 2 0 24 � M è ( , )M L � 0, ñâÿçàííûõ ñ óñëîâèÿìè ñîõðàíåíèÿ âåëè÷èíû ìàãíèòíûõ ìîìåí- òîâ ïîäðåøåòîê. Óæå èç àíàëèçà óðàâíåíèé (3) è (4) âèäíî, ÷òî ñïèí-ïîëÿðèçîâàííûé òîê íå íàðóøàåò ðàâíîâåñíîãî ñîñòîÿíèÿ êîìïåíñèðîâàííîãî ÀÔÌ (M � 0) òîëüêî â òîì ñëó÷àå, êîãäà âåêòîð ñïèíîâîé ïîëÿðèçàöèè p Lcur \| \| (â ýòîì ñëó÷àå âñå ñëàãàåìûå â ïðàâîé ÷àñòè òîæäåñòâåííî îáðàùàþòñÿ â íóëü). Ó÷èòûâàÿ òîò ôàêò, ÷òî âåêòîð pcur îáëàäàåò òàêèìè æå òðàíñôîðìà- öèîííûìè ñâîéñòâàìè, êàê è ìàãíèòíîå ïîëå, ñëåäóåò îæèäàòü, ÷òî â òàêîé êîíôèãóðàöèè òîê ìîæåò ïðèâî- äèòü ê íàðóøåíèþ óñòîé÷èâîñòè ðàâíîâåñèÿ è ïåðå- õîäó òèïà ñïèí-ôëîïà. Ïîäðîáíåå ýòîò âîïðîñ áóäåò îáñóæäàòüñÿ íèæå. Ïîä÷åðêíåì ëèøü, ÷òî â ÔÌ êîí- ôèãóðàöèÿ ñ p Mcur \| \| òàêæå ðàâíîâåñíà, íî åå óñòîé÷è- âîñòü çàâèñèò îò íàïðàâëåíèÿ ïðîòåêàíèÿ òîêà è îïðå- äåëÿåòñÿ îòíîñèòåëüíî ñëàáûìè ðåëÿòèâèñòñêèìè âçàèìîäåéñòâèÿìè. Ïðè îïèñàíèè äâèæåíèé, ñîõðàíÿþùèõ ÀÔÌ óïî- ðÿäî÷åíèå ïîäðåøåòîê, óðàâíåíèÿ (3) è (4) ìîæíî ñó- ùåñòâåííî óïðîñòèòü [18]. Äåéñòâèòåëüíî, â ýòîì ñëó- ÷àå âåëè÷èíà âåêòîðà íàìàãíè÷åííî ñòè ìàëà, \| \| \| \|M L�� 2 0M , â ì å ð ó ì à ë î ñ ò è ñ ò à ò è ÷ å ñ êî é âîñïðèèì÷èâîñòè �� , îïðåäåëÿþùåé ïîäâîðîò ìàã- íèòíûõ ïîäðåøåòîê âî âíåøíåì ìàãíèòíîì ïîëå H 0. Ñîîòâåòñòâåííî, â ïîòåíöèàëüíîé ýíåðãèè w äîñòà- òî÷íî îãðàíè÷èòüñÿ ñëàãàåìûìè w A M w� � � � M L L MH 2 0 2 2 0 2 8� ( ) ( ) ,an (5) ãäå A — êîíñòàíòà íåîäíîðîäíîãî îáìåíà, à ýíåðãèÿ àíèçîòðîïèè wan ( )L çàâèñèò òîëüêî îò êîìïîíåíò ÀÔÌ âåêòîðà. Ïîñëåäíåå ñëàãàåìîå â (5) ñîîòâåòñòâó- åò çååìàíîâñêîé ýíåðãèè âî âíåøíåì ìàãíèòíîì ïîëå. Îñîáåííîñòè âëèÿíèÿ ñïèí-ïîëÿðèçîâàííîãî òîêà íà ñâîéñòâà àíòèôåððîìàãíèòíîãî ïðîâîäíèêà Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 3 259 Èç âûðàæåíèÿ (5) ëåãêî ïîëó÷èòü, ÷òî H M � � � �H M0 / � . Ó÷èòûâàÿ äàëåå òîò ôàêò, ÷òî îñíîâíîé âêëàä â ñòàòè÷åñêóþ âîñïðèèì÷èâîñòü �� îáóñëîâëåí îáìåííûìè âçàèìîäåéñòâèÿìè, âåëè÷èíà êîòîðûõ ñó- ùåñòâåííî ïðåâûøàåò ýíåðãèþ ìàãíèòîé àíèçîòðî- ïèè, 4 0 2M w/ �� an , â ïðàâîé ÷àñòè óðàâíåíèÿ (4) ìîæíî ïðåíåáðå÷ü âñåìè ñëàãàåìûìè, êðîìå ïåðâîãî, è ïîëó÷èòü ÿâíîå âûðàæåíèå äëÿ íàìàãíè÷åííîñòè: M L L L H L� � � �� 2 40 2 0 2 0 gM M [ � ] [ [ ]] . (6) Ïîäñòàâëÿÿ âûðàæåíèå (5) â óðàâíåíèå (3), ïîëó÷àåì óðàâíåíèå, îïèñûâàþùåå âðåìåííóþ äèíàìèêó âåê- òîðà ÀÔÌ: [�� ] ( � ( , ) [ [ � ]]) [ ]( , ) L L L H L L H L H L H L � � � � � � � � g g 2 2 4 0 0 2 0 0 � � � � � � � g M gM gM I L G 2 0 2 0 0 � � � � [ ] [ � ] [ [ ]] . H L L L L L pcur (7) Óðàâíåíèå (7) ìîæåò ðàññìàòðèâàòüñÿ êàê óðàâíåíèå Ëàãðàíæà 2-ãî ðîäà ïðè íàëè÷èè ñòîðîííèõ ñèë: L L L L L� � � � � � � � �� d dt RAFM AFM AFM A� � � � FM � � . L (8) Ñîîòâåòñòâóþùàÿ ôóíêöèÿ Ëàãðàíæà, ïîëó÷åííàÿ â [19], èìååò âèä �AFM Mg A M gM M � � � � � � � � � 2 8 2 8 2 2 0 2 2 0 2 0 0 2 � — ( ) ( � , , )L L L L H 0 2 0 2[ ] ( ) ,L H L� �wan (9) à äèññèïàòèâíàÿ ôóíêöèÿ, îïèñûâàþùàÿ ìîùíîñòü ñòîðîííèõ ñèë, êîòîðûå ñâÿçàíû ñ òîêîì è ïðîöåññàìè ðåëàêñàöèè, ñîîòâåòñòâåííî R gM I gM AFM G� � � 2 0 2 0 � ( , � , )L L L pcur . (10) Çàìåòèì, ÷òî ýòà ôóíêöèÿ îáóñëîâëåíà ýíåðãåòè÷å- ñêèìè ïîòåðÿìè â ÀÔÌ, ÷òî íàõîäèò ñâîå âûðàæåíèå â ñîîòíîøåíèè � � � R dw dt AFM � � . L L (11) Àíàëèç äèññèïàòèâíîé ôóíêöèè (10) îáíàðóæèâàåò ñëåäóþùèå îñîáåííîñòè äèíàìèêè ÀÔÌ âåêòîðà â ïðèñóòñòâèè ñïèí-ïîëÿðèçîâàííîãî òîêà. 1. Êàê è â ñëó÷àå ÔÌ ìåòàëëîâ, ïåðåíîñèìûé ïîëÿ- ðèçîâàííûì ýëåêòðè÷åñêèì òîêîì êðóòèëüíûé ìî- ìåíò ìîæåò èãðàòü ðîëü êàê «ïîëîæèòåëüíîãî», òàê è «îòðèöàòåëüíîãî» òðåíèÿ, çíàê êîòîðîãî îïðåäåëÿåò- ñÿ áàëàíñîì ìåæäó âíóòðåííèìè äèññèïàòèâíûìè ïðîöåññàìè (ñëàãàåìîå ñ G ) è «íàêà÷êîé», ò.å. òîêîì. Îäíàêî â îòëè÷èå îò ÔÌ íàêà÷êà âîçìîæíà òîëüêî äëÿ îïðåäåëåííûõ òèïîâ äâèæåíèé, íàïðèìåð äëÿ òàêèõ, â êîòîðûõ ÀÔÌ âåêòîð ïðåöåññèðóåò âîêðóã íàïðàâëå- íèÿ ñïèíîâîé ïîëÿðèçàöèè, L L p� �� cur . Ïðè ïåðå- ìåííîì òîêå íàêà÷êà âîçìîæíà â ñëó÷àå òîêîâûõ îñ- öèëëÿöèé íà ÷àñòîòå ïàðàìåòðè÷åñêîãî ðåçîíàíñà äëÿ êîìïîíåíòû âåêòîðà L p� cur . 2. Â îòëè÷èå îò ÔÌ â ÀÔÌ óñëîâèÿ âîçíèêíîâåíèÿ «îòðèöàòåëüíîãî» òðåíèÿ íå çàâèñÿò îò çíàêà ñïèíî- âîé ïîëÿðèçàöèè (ïðè èçìåíåíèè íàïðàâëåíèÿ pcur íà ïðîòèâîïîëîæíîå ìåíÿåòñÿ òîëüêî íàïðàâëåíèå ïðå- öåññèè). 3. Íàêîíåö, â ÀÔÌ (òàêæå â îòëè÷èå îò ÔÌ) ñïèí- ïîëÿðèçîâàííûé òîê ìîæåò âëèÿòü íà äèíàìèêó ñèñòå- ìû, íå ìåíÿÿ ïðè ýòîì åå ïîëíîé ýíåðãèè. Òàê, åñëè âåêòîð pcur ëåæèò â ïëîñêîñòè, ãäå ïðîèñõîäÿò êîëåáà- íèÿ ÀÔÌ âåêòîðà, òî ïîñëåäíåå ñëàãàåìîå â (10) â òî÷íîñòè ðàâíî íóëþ. Âìåñòå ñ òåì îáóñëîâëåííàÿ òî- êîì îáîáùåííàÿ ñèëà, ïðîïîðöèîíàëüíàÿ L p� cur , ìî- æåò áûòü îòëè÷íà îò íóëÿ. Äàëåå ýôôåêòû, ñâÿçàííûå ñ ïðèñóòñòâèåì ñïèí- ïîëÿðèçîâàííîãî òîêà â ÀÔÌ, áóäóò ðàññìîòðåíû áî- ëåå ïîäðîáíî. 3. Óñòîé÷èâûå ñòàòè÷åñêèå ñîñòîÿíèÿ è ñïåêòð ñïèíîâûõ âîëí 3.1. Ëèíåàðèçîâàííûå óðàâíåíèÿ äâèæåíèÿ Ïîëó÷åííûå âûøå âûðàæåíèÿ (9) è (10) ïîçâîëÿþò ðåøèòü çàäà÷ó îá óñòîé÷èâîñòè ÀÔÌ ñîñòîÿíèÿ â ïðèñóòñòâèè ïîñòîÿííîãî òîêà â äîñòàòî÷íî îáùåì âèäå, íå êîíêðåòèçèðóÿ òî÷íûé âèä âûðàæåíèÿ äëÿ ïî- òåíöèàëüíé ýíåðãèè. Ïóñòü âíåøíåå ïîëå H 0 0� , à âåêòîð pcur ïàðàëëåëåí ðàâíîâåñíîìó ÀÔÌ âåêòîðó L ( )0 . Ðàâíîâåñèå ìîæåò áûòü êàê óñòîé÷èâûì (òîãäà L ( )0 ñîîòâåòñòâóåò ìèíèìóìó ýíåðãèè àíèçîòðîïèè wan ), òàê è íåóñòîé÷èâûì (â ñëó÷àå ìàêñèìóìà wan ). Ðàññìîòðèì ìàëûå îòêëîíåíèÿ îò ïîëîæåíèÿ ðàâíî- âåñèÿ. Âûáåðåì îñè äåêàðòîâîé ñèñòåìû êîîðäèíàò òàê, ÷òîáû p Lcur \| \| \| \|( )0 Z, à îñè X Y, íàïðàâèì âäîëü âåê- òîðîâ, ñîîòâåòñòâóþùèõ íîðìàëüíûì ìîäàì êîëåáà- íèé ÀÔÌ âåêòîðà). Òîãäà â ãàðìîíè÷åñêîì ïðèáëè- æåíèè ýíåðãèÿ àíèçîòðîïèè ìîæåò áûòü çàïèñàíà êàê w K L K L M X X Y Y an � 2 2 0 28 , (12) 260 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 3 Å.Â. Ãîìîíàé, Â.Ì. Ëîêòåâ Èçâåñòíî, ÷òî â êîìïåíñèðîâàííîì ÀÔÌ â îòñóòñòâèå ïîëÿ íîðìàëüíûå ìîäû êîëåáàíèé ëèíåéíî ïîëÿðèçîâàíû. ãäå â ñëó÷àå óñòîé÷èâîãî ðàâíîâåñèÿ K KX Y, � 0, à â ñëó÷àå íåóñòîé÷èâîãî — õîòÿ áû îäíà èç êîíñòàíò K KX Y, îòðèöàòåëüíà. Â òîì æå ïðèáëèæåíèè óðàâíåíèÿ (8) ïðèîáðåòàþò âèä �� , �� L gM L c L g K L gM I LX G X AFM X X X Y � � � � � � � 0 2 2 2 0 4 0 � � � � L gM L c L g K L gM I LY G Y AFM Y Y Y X � � � � � � 0 2 2 2 0 4 0 � � � � � , (13) ãäå ââåäåíà ñêîðîñòü ñïèíîâûõ âîëí c g AAFM � �/ � . 3.2. Óñòîé÷èâîñòü ñòàòè÷åñêèõ ñîñòîÿíèé â ïðåíåáðåæåíèè ðåëàêñàöèåé Ïðè G � 0 óðàâíåíèÿ (13) îïðåäåëÿþò ñîáñòâåí- íûå ÷àñòîòû äâóõ âåòâåé ñïèíîâûõ âîëí ñ âîëíîâûì âåêòîðîì k: �1 2 2 2 1 2 4 1, ( ) ( ( ) \| \| —k) � � � � � � � � � � � � � � g K K K K I I X Y X Y� thr � � � � � � � � c AFM 2 2 k , (14) ãäå ââåäåíà âåëè÷èíà ïîðîãîâîãî òîêà I g K K M X Y thr ( ) \| \| . 1 02 � � � (15) Èç âûðàæåíèé (14) ëåãêî âèäåòü, ÷òî çíà÷åíèå ïî- ðîãîâîãî òîêà I thr ( )1 îïðåäåëÿåò ãðàíèöó óñòîé÷èâîñòè ðàâíîâåñíîé îðèåíòàöèè âåêòîðà L ( )0 â ïðèñóòñòâèè ñïèí-ïîëÿðèçîâàííîãî òîêà. Çäåñü ñëåäóåò ðàçëè÷àòü òðè ñèòóàöèè. 1. Âåêòîð ñïèíîâîé ïîëÿðèçàöèè pcur ïàðàëëåëåí «ëåãêîìó» íàïðàâëåíèþ ÀÔÌ âåêòîðà, ò.å. áåç òîêà ðàâíîâåñíîå ñîñòîÿíèå óñòîé÷èâî, K KX Y, � 0. Â ýòîì ñëó÷àå òîê íå íàðóøàåò óñòîé÷èâîñòè ðàâíîâå- ñèÿ äî òåõ ïîð, ïîêà I I thr ( )1 . 2. Âåêòîð pcur ïàðàëëåëåí îäíîìó èç «òðóäíûõ» íà- ïðàâëåíèé ÀÔÌ âåêòîðà, â êîòîðîì â îòñóòñòâèå òîêà ðàâíîâåñíîå ñîñòîÿíèå íåóñòîé÷èâî, K X � 0, íî K KY X� �\| \| 0 (ñåäëîâàÿ òî÷êà ïîòåíöèàëà ýíåðãèè). Â ýòîì ñëó÷àå òîê ìîæåò ñòàáèëèçèðîâàòü ýòî ñîñòîÿ- íèå, åñëè I g K K M I I X Y thr thr ( ) ( )\| \| . 2 0 1 2 � � (16) 3. Âåêòîð pcur ïàðàëëåëåí «ñàìîìó òðóäíîìó» íà- ïðàâëåíèþ, äëÿ êîòîðîãî K KX Y, � 0; ïðè ëþáîì çíà- ÷åíèè òîêà ýòî ñîñòîÿíèå áóäåò íåóñòîé÷èâûì. Êàê ñëåäóåò èç ñêàçàííîãî âûøå, äèíàìèêà ÀÔÌ âåêòîðà â ïðèñóòñòâèè ñïèí-ïîëÿðèçîâàííîãî òîêà â êîðíå îòëè÷àåòñÿ îò äèíàìèêè âåêòîðà íàìàãíè÷åííî- ñòè â ÔÌ. Íà÷íåì ñ òîãî, ÷òî â ÔÌ êðóòèëüíûé ñïèíî- âûé ìîìåíò âñåãäà ïðèâîäèò ê èçìåíåíèþ ýíåðãèè ñèñòåìû, ïîýòîìó çíà÷åíèÿ ïîðîãîâûõ òîêîâ ñòàáèëè- çàöèè îïðåäåëÿþòñÿ, â ïåðâóþ î÷åðåäü, êîíñòàíòàìè ðåëàêñàöèè. Â ÀÔÌ, êàê óæå îòìå÷àëîñü, íàêà÷êà òî- êîì çàâèñèò îò òèïà êîëåáàíèé ÀÔÌ âåêòîðà è äëÿ ëè- íåéíî-ïîëÿðèçîâàííûõ ìîä îòñóòñòâóåò. Êðóòèëüíûé ñïèíîâûé ìîìåíò â ýòîì ñëó÷àå èãðàåò ðîëü «âîçâðà- ùàþùåé» ñèëû, à âåëè÷èíà ïîðîãîâûõ òîêîâ îïðåäåëÿåòñÿ êîíêóðåíöèåé ìåæäó âêëàäàìè â âîç- âðàùàþùóþ ñèëó ìàãíèòíîé àíèçîòðîïèè è òîêà. Èíòåðåñíî, ÷òî â ÀÔÌ ïîðîãîâûå òîêè I thr ( , )1 2 çàâè- ñÿò íå ïðîñòî îò ìàãíèòíîé àíèçîòðîïèè êðèñòàëëà, à îò «àíèçîòðîïèè» àíèçîòðîïèè: ! � �( ) /K K KY X Y . Íà ðèñ. 3 ñõåìàòè÷åñêè èçîáðàæåíà îáëàñòü óñòîé÷è- âîñòè ðàâíîâåñíûõ ñîñòîÿíèé íà ïëîñêîñòè I,!. Îá- ëàñòü 1 (! 1) ñîîòâåòñòâóåò îðèåíòàöèè pcur âäîëü «ëåãêîé» îñè, à îáëàñòü 2 (! � 1) — âäîëü «òðóäíîé». Âèäíî, ÷òî ÷åì áîëåå àíèçîòðîïåí êðèñòàëë, òåì ñëà- áåå âëèÿíèå òîêà — ïîðîãîâûå òîêè óâåëè÷èâàþòñÿ ñ óâåëè÷åíèåì !. Â èçîòðîïíîì êðèñòàëëå (! � 0) ñêîëü óãîäíî ìàëûé òîê íàðóøàåò ðàâíîâåñèå. Ýòîò ýôôåêò âïîëíå ïîíÿòåí. Åñëè ïîñìîòðåòü íà ñòðóêòóðó óðàâ- íåíèé (13), òî âèäíî, ÷òî òîê «ïåðåïóòûâàåò» ëèíåé- íî-ïîëÿðèçîâàííûå êîëåáàíèÿ, ñîîòâåòñòâóþùèå íîðìàëüíûì ìîäàì ïðè I � 0, è óìåíüøàåò ðàçíèöó ñîáñòâåííûõ ÷àñòîò. Êàê òîëüêî ÷àñòîòû îáåèõ ìîä ñðàâíèâàþòñÿ, ñòàíîâèòñÿ âîçìîæíûì âîçáóæäåíèå êàê ëèíåéíî-, òàê è öèðêóëÿðíî-ïîëÿðèçîâàííûõ ìîä. Îñîáåííîñòè âëèÿíèÿ ñïèí-ïîëÿðèçîâàííîãî òîêà íà ñâîéñòâà àíòèôåððîìàãíèòíîãî ïðîâîäíèêà Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 3 261 2 Ithr (1) Ithr (2) ! 0 1 2 I I = gK (2M )Y 0� –1 1 Ðèñ. 3. Îáëàñòü óñòîé÷èâîñòè ðàâíîâåñíûõ ñîñòîÿíèé â çàâèñèìîñòè îò âåëè÷èíû òîêà I è ïàðàìåòðà ! � �( ) /K K KY X Y . Äëÿ îïðåäåëåííîñòè ïðèíÿòî K KY X" �\| \| 0. Îáëàñòü 1: pcur ïàðàëëåëåí «ëåãêîé» îñè, îáëàñòü 2: pcur ïàðàëëåëåí «òðóäíîé» îñè ÀÔÌ. Ïîñëåäíèå ïðè âçàèìîäåéñòâèè ñ òîêîì ìîãóò àêòèâ- íî ïîãëîùàòü ýíåðãèþ, âñëåäñòâèå ÷åãî âîçíèêàåò ïî- òåðÿ óñòîé÷èâîñòè. Â èçîòðîïíîì êðèñòàëëå ÷àñòîòû îáåèõ ìîä ñîâïàäàþò è â îòñóòñòâèå òîêà, ÷òî è ïðèâî- äèò ê ïîòåðå óñòîé÷èâîñòè ïðè ëþáîì çíà÷åíèè I # 0. Îòìåòèì, íàêîíåö, åùå íåñêîëüêî îòëè÷èé â ïîâå- äåíèè ÀÔÌ è ÔÌ êðèñòàëëîâ: ñòàáèëèçàöèÿ/äåñòàáè- ëèçàöèÿ ðàâíîâåñíûõ ñîñòîÿíèé â ÀÔÌ îïðåäåëÿåòñÿ òîëüêî âåëè÷èíîé ïðîïóñêàåìîãî òîêà è íå çàâèñèò îò íàïðàâëåíèÿ (èçìåíåíèÿ çíàêà òîêà); â ÀÔÌ âîçìîæ- íà ñòàáèëèçàöèÿ òîêîì íåóñòîé÷èâûõ ñòàòè÷åñêèõ ñî- ñòîÿíèé, à â ÔÌ — òîëüêî äèíàìè÷åñêèõ. 3.3. Ãðàíèöû óñòîé÷èâîñòè ñ ó÷åòîì ðåëàêñàöèè Íàéäåííûå â ïðåäûäóùåì ðàçäåëå óñëîâèÿ ïîòåðè óñòîé÷èâîñòè ðàâíîâåñíîãî ñîñòîÿíèÿ íå ó÷èòûâàþò íàëè÷èÿ â ÀÔÌ âíóòðåííèõ ïðîöåññîâ ðåëàêñàöèè. Óðàâíåíèÿ (13) ïîçâîëÿþò ëåãêî îáîáùèòü ïîëó÷åí- íûå ðåçóëüòàòû íà ñëó÷àé G # 0. Ïðåäâàðèòåëüíî çà- ìåòèì, ÷òî ñíîâà-òàêè â îòëè÷èå îò ÔÌ ñîáñòâåííàÿ øèðèíà $ AFM ëèíèè ÀÔÌ ðåçîíàíñà (îïðåäåëÿþùàÿ äîáðîòíîñòü ÀÔÌ êàê êîëåáàòåëüíîé ñèñòåìû) îïðå- äåëÿåòñÿ íå òîëüêî ïàðàìåòðîì Ãèëüáåðòà G , íî è ñòàòè÷åñêîé âîñïðèèì÷èâîñòüþ �� : $ �AFM GgM� �0 2/ ( ) (17) (â òî âðåìÿ êàê äëÿ ÔÌ $ FM GgM� 0 ). Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî ïðè îäèíàêîâîé äîáðîòíîñòè è ñðàâíèìûõ ÷àñòî- òàõ ÔÌ è ÀÔÌ ïàðàìåòð Ãèëüáåðòà â ÀÔÌ ïî àáñî- ëþòíîé âåëè÷èíå ãîðàçäî ìåíüøå, ÷åì â ÔÌ. Ïîëàãàÿ äàëåå, ÷òî çàòóõàíèå ìàëî, ò.å. $ % �AFM X Y X Yg K�� , , / 4 , ïîëó÷àåì ñëåäóþùåå çíà÷åíèå ïîðîãîâîãî òîêà: I I K K M G X Y thr thr ( ) ( ) [ ] ( ) . 3 1 2 2 0 2 28 � � � � (18) Äëÿ èçîòðîïíîãî ÀÔÌ I thr ( )1 0� è ïîðîãîâûé òîê, êàê è â ñëó÷àå ÔÌ, ïîëíîñòüþ îïðåäåëÿåòñÿ ïðîöåññàìè ðåëàêñàöèè: I gM G X AFM X thr ( ) . 3 0 2� � � % � � $ % � (19) Âèäíî, ÷òî ïðè îäèíàêîâîé äîáðîòíîñòè è ðåçîíàíñ- íîé ÷àñòîòå êîëåáàíèé ïîðîãîâûé òîê â ÀÔÌ äîëæåí áûòü ñóùåñòâåííî ìåíüøå, ÷åì â ÔÌ, çà ñ÷åò äîïîë- íèòåëüíîãî ìíîæèòåëÿ �� — ñòàòè÷åñêîé âîñïðèèì- ÷èâîñòè, êîòîðàÿ â ÀÔÌ ñóùåñòâåííî ìåíüøå åäèíèöû (òàê íàçûâàåìîå îáìåííîå óñèëåíèå, õàðàê- òåðíîå äëÿ ìíîãèõ ðåçîíàíñíûõ ÿâëåíèé â ÀÔÌ). 3.4. Ïàðàìåòðè÷åñêèé ðåçîíàíñ Ïðè àíàëèçå óðàâíåíèé (13) ïðîÿâëÿåòñÿ åùå îäíà èíòåðåñíàÿ îñîáåííîñòü äèíàìèêè ÀÔÌ â ïðèñóòñò- âèè ñïèí-ïîëÿðèçîâàííîãî òîêà. Åñëè òîê ïåðåìåí- íûé, I I t� 0 cos %cur , òî, î÷åâèäíî, â ñèñòåìå âîçìîæåí ïàðàìåòðè÷åñêèé ðåçîíàíñ, â êîòîðîì ðîëü âíåøíåãî ïàðàìåòðà èãðàåò àìïëèòóäà I 0. Ðàññìîòðèì ýòîò âîïðîñ íåñêîëüêî äåòàëüíåå. Ïå- ðåïèøåì óðàâíåíèÿ (13), èñïîëüçóÿ îáîçíà÷åíèÿ (17) äëÿ êîýôôèöèåíòà çàòóõàíèÿ, % �X Y X Yg K, , /� �4 — äëÿ ñîáñòâåííûõ ÷àñòîò ÀÔÌ (êîëåáàíèÿ ñ÷èòàåì îäíîðîäíûìè) è & � �� gM I0 0 / — äëÿ âíåøíåãî ïà- ðàìåòðà: �� cos , �� L L L L t L L L X AFM X X X Y Y AFM Y Y � 2 2 2 2 $ % & % $ % cur Y XL t� �& %cos .cur (20) Èç ñòðóêòóðû ýòèõ óðàâíåíèé âèäíî, ÷òî äëÿ ðåçî- íàíñà íåîáõîäèìî âîçáóæäåíèå îáîèõ òèïîâ êîëåáà- íèé (L LX Y, ). Â ñîîòâåòñòâèè ñ òåîðåìîé Ôëîêå áóäåì èñêàòü ðåøåíèå óðàâíåíèé (20) â âèäå L M i t a i nt L M i t b X n n Y n n � � '2 2 0 0 exp ( ) exp ( ) exp ( ) cur� � % , ' exp ( )curi nt% . (21) Ïîäñòàíîâêà (21) â (20) ïðèâîäèò ê ñèñòåìå çàöåïëÿþ- ùèõñÿ óðàâíåíèé äëÿ êîýôôèöèåíòîâ a0 , b � 1, a � 2, ...; b0, a � 1, b � 2, ... : [ ( ) ( )] ( ) % % $ % & X AFM n n n n i n a b b 2 2 1 1 2 2 � �� cur cur 0 2 2 2 2 1 1 , [ ( ) ( )] ( % % $ % & Y AFM n n n n i n b a a � � � � � �cur cur ) .� 0 (22) Ñòàíäàðòíûé àíàëèç óñëîâèé, ïðè êîòîðûõ âîçíèêàåò ýêñïîíåíöèàëüíîå âîçðàñòàíèå àìïëèòóäû êîëåáàíèé L X Y, (Im � 0), ïîêàçûâàåò, ÷òî ìèíèìàëüíàÿ ðåçî- íàíñíàÿ ÷àñòîòà%cur ðàâíà (èëè ïî÷òè ðàâíà) ðàçíîñòè ñîáñòâåííûõ ÷àñòîò ÀÔÌ: \| \| \| \| ,% % % % % % % % % % X Y X Y X Y I I � � � � � � �� ! ! ! cur crit 0 2 �1 , (23) ãäå êðèòè÷åñêîå çíà÷åíèå òîêà I G X Ycrit � � % % (24) îãðàíè÷èâàåò îáëàñòü âîçíèêíîâåíèÿ ïàðàìåòðè÷åñ- êîãî ðåçîíàíñà, I I0 " crit . Êàê è ïîðîãîâûé òîê I thr ( )3 (ñì. 262 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 3 Å.Â. Ãîìîíàé, Â.Ì. Ëîêòåâ (18)), êðèòè÷åñêîå çíà÷åíèå Icrit îïðåäåëÿåòñÿ âíóò- ðåííèìè ïðîöåññàìè ðåëàêñàöèè, à â ïðåäåëå èçî- òðîïíîãî ÀÔÌ* îáå âåëè÷èíû ñîâïàäàþò, I Icrit thr � ( )3 . Òàêèì îáðàçîì, äåñòàáèëèçàöèÿ ðàâíîâåñíîãî ñî- ñòîÿíèÿ ÀÔÌ ìîæåò îñóùåñòâëÿòüñÿ íå òîëüêî ïîñòî- ÿííûì, íî è ïåðåìåííûì òîêîì. 4. Äèíàìè÷åñêèå óñòîé÷èâûå ñîñòîÿíèÿ Íàéäåííûå ðàíåå âûðàæåíèÿ (15), (16) è (18) äëÿ êðèòè÷åñêèõ òîêîâ ïîêàçûâàþò, ÷òî â ñëàáîàíèçî- òðîïíûõ ÀÔÌ ñïèí-ïîëÿðèçîâàííûé òîê äîëæåí ïðè- âîäèòü ê îòêëîíåíèþ ÀÔÌ âåêòîðà îò «ëåãêîé» îñè. Âîçíèêàåò âîïðîñ, êàêîå æå ñîñòîÿíèå ïðè ýòîì áóäåò óñòîé÷èâûì. Ïîñêîëüêó ñëàáîàíèçîòðîïíûå ÀÔÌ èìåþò íåñêîëüêî âûðîæäåííûõ íàïðàâëåíèé «ëåã- êîé» îñè, òî, â ïðèíöèïå, âîçìîæíû äâà ñöåíàðèÿ: 1) îñóùåñòâëÿåòñÿ ïåðåõîä òèïà ñïèí-ôëîï, ïðè êîòî- ðîì âåêòîð ÀÔÌ îðèåíòèðóåòñÿ âäîëü îäíîé èç «ëåã- êèõ» (èëè áëèçêîé ê íåé) îñåé, ñîñòàâëÿþùåé íåíóëå- âîé óãîë ñ âåêòîðîì pcur ; 2) âîçíèêàåò äèíàìè÷åñêè óñòîé÷èâîå ñîñòîÿíèå ïðåöåññèè ÀÔÌ âåêòîðà âî- êðóã ðàâíîâåñíîãî (íå îáÿçàòåëüíî óñòîé÷èâîãî íà- ïðàâëåíèÿ) L p ( ) \| \|0 cur . Äëÿ îïðåäåëåííîñòè ðàññìîòðèì ïðîñòåéøóþ ìî- äåëü «ïî÷òè» êóáè÷åñêîãî ÀÔÌ, êàêîâûì ÿâëÿåòñÿ, íàïðèìåð, ÷àñòî èñïîëüçóåìûé â ýêñïåðèìåíòàõ ñïëàâ Fe Mn5050 , äëÿ êîòîðîãî ýíåðãèÿ àíèçîòðîïèè ìîæåò áûòü çàïèñàíà â âèäå w K M L K M L L LX X Y Zan � � 2 0 2 2 4 0 4 4 4 4 4 16 ( ) , (25) ãäå K 4 — êîíñòàíòà ñîáñòâåííîé (êóáè÷åñêîé) ìàã- íèòíîé àíèçîòðîïèè «îáúåìíîãî» ÀÔÌ, à ïîñòîÿííàÿ K K2 4�� ó÷èòûâàåò ñëàáóþ îðòîðîìáè÷íîñòü, ñîçäà- âàåìóþ, íàïðèìåð, ôîðìîé ÀÔÌ ñëîÿ, âçàèìîäåéñò- âèåì ñ ñîñåäíèìè íåìàãíèòíûìè èëè ÔÌ ñëîÿìè è ò.ï. Àíèçîòðîïèÿ (25) ïîçâîëÿåò ïðîàíàëèçèðîâàòü ïî- âåäåíèå ÀÔÌ ñðàçó â äâóõ ïðåäåëüíûõ ñëó÷àÿõ, ñîîò- âåòñòâóþùèõ íàïðàâëåíèþ pcur êàê âäîëü «ëåãêîé» ( )K 4 0� , òàê è âäîëü «òðóäíîé» (K 4 0� ) îñåé. Äëÿ äàëüíåéøèõ ðàñ÷åòîâ óäîáíî ïåðåéòè ê ñôåðè- ÷åñêèì êîîðäèíàòàì ( è ): L M L M L MX Y Z� ) � ) �2 2 20 0 0sin cos , sin sin , cos .( ( (\| (26) Âåêòîð ñïèíîâîé ïîëÿðèçàöèè, êàê è ïðåæäå, íàïðàâ- ëåí âäîëü îñè Z. Ôóíêöèÿ Ëàãðàíæà (9) è äèññèïàòèâ- íàÿ ôóíêöèÿ (10) â ïåðåìåííûõ ( è ) ïðèíèìàþò âèä �AFM g K K � ) � ) � � �2 2 1 2 4 2 2 2 2 2 2 4 � ( ( (( � � sin ) sin ( cos ) sin 2 2 28 7 4( ( (( sin sin cos ) ,� ) (27) R M g IAFM G� ) � ) 2 20 2 2 2 2[ ( � � sin ) � sin ] . ( ( � ( (28) Ïîñêîëüêó ìû îãðàíè÷èâàåìñÿ ðàññìîòðåíèåì îäíî- ðîäíûõ êîëåáàíèé, â âûðàæåíèè (27) îïóùåíû ñëàãàå- ìûå ñ ïðîñòðàíñòâåííûìè ïðîèçâîäíûìè. Ïðîàíàëèçèðóåì äèíàìè÷åñêèå óðàâíåíèÿ �� sin cos � [ ( cos )( $ ( ( ( � �) ) * + , -, � 2 1 22 2 2 4 AFM g K K ( sin sin cos )] ,4 7 4 02 2� � ) . / 0 �( ( (29) � � sin sin �� [ sin sin ) ) ) * + - � ) � ( ( ( $ � 2 2 2 2 2 2 4 AFM g K K 2 04 0( � � sin ] .) � . / , 0, � � gM I (30) Â ñòàòè÷åñêîì ñëó÷àå èìååòñÿ íåñêîëüêî ðåøåíèé, ñîîòâåòñòâóþùèõ óñòîé÷èâûì ðàâíîâåñíûì ñîñòîÿ- íèÿì â ïðèñóòñòâèè òîêa (ðèñ. 4): 1 ) ( � 0, ÷ òî ñ î îò âå ò ñ ò âóå ò L p ( ) \| \| \| \|0 Z cur ( ñ ì . ðèñ. 4,á); óñòîé÷èâîñòü ýòîãî ñîñòîÿíèÿ îáñóæäàëàñü âûøå; 2) ( 1� / 2, ) � 1 4 2 1 44 4 arcsin èëè arcsin thr thr I I I I ( ) ( ) , 1 (31) ãäå ââåäåíî åùå îäíî êðèòè÷åñêîå çíà÷åíèå òîêà I gK M thr ( ) / ( ) 4 4 0� � è ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî K K2 4�� \| \|. Êàê âèäíî íà ðèñ. 4,â, ýòî ñîîòâåòñòâóåò êîíôèãóðà- öèè, â êîòîðîé âåêòîð L ( )0 îáðàçóåò íåáîëüøîé óãîë ) ñ «ëåãêîé» îñüþ, ïåðïåíäèêóëÿðíîé âåêòîðó ñïèíî- âîé ïîëÿðèçàöèè pcur . Åñëè K 4 0� , òî òàêîå ñîñòîÿíèå óñòîé÷èâî ïðè I I thr ( )4 . Çàìåòèì, ÷òî ýòî ïîðîãîâîå çíà÷åíèå ñóùåñòâåííî áîëüøå êðèòè÷åñêîãî òîêà, ïðè êîòîðîì ïðîèñõîäèò ïîòåðÿ óñòîé÷èâîñòè ñîñòîÿíèÿ L p ( ) \| \| \| \|0 Z cur : I I thr thr ( ) ( )4 1�� . Â ðåçóëüòàòå â ÀÔÌ ñ äèñêðåòíî âûðîæäåííûì íà- ïðàâëåíèåì «ëåãêîé» îñè ñïèí-ïîëÿðèçîâàííûé òîê Îñîáåííîñòè âëèÿíèÿ ñïèí-ïîëÿðèçîâàííîãî òîêà íà ñâîéñòâà àíòèôåððîìàãíèòíîãî ïðîâîäíèêà Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 3 263 * Â ýòîì ñëó÷àå ðåçîíàíñíàÿ ÷àñòîòà áëèçêà ê íóëþ, % %cur ! , è ïðàâèëüíåå ãîâîðèòü íå î ïàðàìåòðè÷åñêîì ðåçîíàíñå, à î ñîçäàâàåìîé òîêîì íåóñòîé÷èâîñòè. ìîæåò ïðèâîäèòü ê ïåðåõîäó òèïà «ñïèí–ôëîï», ïðè êîòîðîì âåêòîð ÀÔÌ îðèåíòèðóåòñÿ ïåðïåíäèêóëÿð- íî âåêòîðó ïîëÿðèçàöèè òîêà. Çàìåòèì, ÷òî â îòëè÷èå îò «ñïèí–ôëîï» ïåðåõîäà, èíèöèèðîâàííîãî ïîñòîÿí- íûì ìàãíèòíûì ïîëåì, êîíå÷íîå («ôëîï») íàïðàâëå- íèå âåêòîðà ÀÔÌ îòêëîíÿåòñÿ îò «ëåãêîãî», à óãîë îò- êëîíåíèÿ ïðîïîðöèîíàëåí âåëè÷èíå òîêà. Ñðåäè âîçìîæíûõ äèíàìè÷åñêèõ ðåøåíèé ðàñ- ñìîòðèì òàêèå, êîòîðûå ñîîòâåòñòâóþò óñòîé÷èâîé ïðåöåññèè ñ ïîñòîÿííîé ÷àñòîòîé % � )�. Â ïðèáëèæå- íèè ìåäëåííî ìåíÿþùåéñÿ àìïëèòóäû �( %�� â óðàâ- íåíèè (29) ìîæíî ïðåíåáðå÷ü îñöèëëèðóþùèìè ñëà- ãàåìûìè. Òîãäà, î÷åâèäíî, èìååòñÿ ñòàöèîíàðíîå ðåøåíèå (ñì. ðèñ. 4,ã) ñ % � � $ ( � % � � � � �gM I g KAFM 0 2 0 2 2 4 2 4 7 7 , sin . (32) Íåòðóäíî óáåäèòüñÿ, ÷òî ýòî ðåøåíèå óñòîé÷èâî ëèøü â ñëó÷àå, êîãäà âåêòîð pcur íàïðàâëåí âäîëü «òðóäíîé» îñè ÀÔÌ (K 4 0� ). Äèíàìè÷åñêè óñòîé÷èâîñòü òàêîé ïðåöåññèè ïî îò- íîøåíèþ ê ìàëûì èçìåíåíèÿì àìïëèòóäû êîëåáàíèé (ò.å. óãëà () îïðåäåëÿåòñÿ óñëîâèåì I I gM G X AFM X � � �thr ( ) . 5 0 3 2 2 3 2 % � � $ % � (33) Çäå ñü â âåäåíà ÷àñòîò à ñïèíîâûõ âîëí %X 2 � � �8 32 4g K\| \|/ � , ðàññ÷èòàííàÿ äëÿ ïîòåíöèàëà (25) ïðè óñëîâèè K 4 0� . Âèäíî, ÷òî I thr ( )5 íåñêîëüêî áîëüøå êðèòè÷åñêîãî çíà÷åíèÿ I thr ( )3 , îïðåäåëÿþùåãî ãðàíèöó óñòîé÷èâîñòè ñòàòè÷åñêîãî ñîñòîÿíèÿ ÀÔÌ, â êîòîðîì âåêòîð ÀÔÌ êîëëèíåàðåí âåêòîðó ñïèíîâîé ïîëÿðèçàöèè è íàïðàâ- ëåí âäîëü «ëåãêîé» îñè. Ïîëó÷åííûå ñîîòíîøåíèÿ (32) ñâèäåòåëüñòâóþò î òîì, ÷òî ñïèí-ïîëÿðèçîâàííûé òîê â ÀÔÌ ìîæåò ïðè- âåñòè ê êîãåðåíòíîìó âðàùåíèþ ìàãíèòíûõ ìîìåí- òîâ, àíàëîãè÷íîìó òîìó, êîòîðîå íàáëþäàëîñü â ÔÌ ïëåíêàõ [2], ïðè÷åì, êàê è â íèõ, ÷àñòîòà ïðåöåññèè ëèíåéíî âîçðàñòàåò ñ âåëè÷èíîé òîêà. 5. Îáñóæäåíèå è âûâîäû Õîòÿ ðàññìîòðåííàÿ íàìè ìîäåëü äâóõïîäðåøåòî÷- íîãî ÀÔÌ äîñòàòî÷íî ïðîñòà, îíà, òåì íå ìåíåå, ïî- çâîëÿåò èíòåðïðåòèðîâàòü íàáëþäàåìûå îñîáåííîñòè ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèÿ ñïèíîâûõ âåíòèëåé, ñîäåðæà- ùèõ â êà÷åñòâå ÀÔÌ ñëîÿ Fe Mn5050 [9–11]. Â ÷àñòíîñòè, â íåäàâíî âûøåäøåé ðàáîòå [9] íà- áëþäàëîñü ãèãàíòñêîå ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèå ìåæäó äâóìÿ ñëîÿìè ÀÔÌ, êàæäûé èç êîòîðûõ, â ñâîþ î÷å- ðåäü, ñîñåäñòâîâàë ñî ñëîåì ÔÌ (ñì. ðèñ. 5,à). Â ðå- çóëüòàòå ýêñïåðèìåíòà áûëî óñòàíîâëåíî, ÷òî ìàêñè- ìàëüíîå ïî âåëè÷èíå ïðèðàùåíèå ñîïðîòèâëåíèÿ âîçíèêàåò ïðè ïðîïóñêàíèè òîêà ÷åðåç ñòðóêòóðó, â êîòîðîé ÔÌ ñëîè óïîðÿäî÷åíû ïàðàëëåëüíî* (ñì. ðèñ. 5,ã). Íà ðèñ. 6 (òî÷êè) ïðèâåäåíà îäíà èç òèïè÷- íûõ çàâèñèìîñòåé ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèÿ îò òîêà, ïî- ëó÷åííàÿ àâòîðàìè [9]. Òàêîå ïîâåäåíèå ñîãëàñóåòñÿ ñ ïðåäñêàçàíèÿìè ðàçâèòîé âûøå ìîäåëè. Äåéñòâèòåëü- íî, êàæäûé — ëåâûé è ïðàâûé — èç ÀÔÌ ñëîåâ èñïû- òûâàåò êðóòèëüíûé ìîìåíò, ñîçäàâàåìûé ñïèí-ïîëÿ- ðèçîâàííûìè ýëåêòðîíàìè, ïðîøåäøèìè ÷åðåç ïðèëåãàþùèé ÔÌ. Íàïðàâëåíèå êðóòèëüíîãî ìîìåí- òà, êàê âèäíî èç óðàâíåíèÿ (3), çàâèñèò è îò íàïðàâëå- íèÿ âåêòîðà ñïèíîâîé ïîëÿðèçàöèè pcur , è îò íàïðàâ- ëåíèÿ òîêà (çíàê I). Ïîñêîëüêó, â ñèëó ðàñïîëîæåíèÿ ïàð ÔÌ L–ÀÔÌ L è ÔÌ R –ÀÔÌ R , íàïðàâëåíèå òîêà â ñëîÿõ ÀÔÌ L è ÀÔÌ R ñëåäóåò ïîëîæèòü ïðîòèâîïî- ëîæíûì (ðèñ. 5), òî î÷åâèäíî, ÷òî íàïðàâëåíèå êðó- 264 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 3 Å.Â. Ãîìîíàé, Â.Ì. Ëîêòåâ * Â ñòðóêòóðå, ñîäåðæàùåé òîëüêî ÔÌ ñëîè, ìàêñèìàëüíîå ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèå íàáëþäàåòñÿ ïðè àíòèïàðàëëåëüíîì óïîðÿäî÷åíèè ìàãíèòíûõ ìîìåíòîâ. Z Y X EA EA L Z Y X EA EA L Z Y X EA EA ÔM AÔM HAL a á â ã ÍM cur p cur p cur p (2 ) I Ðèñ. 4. Ðàâíîâåñíûå ñîñòîÿíèÿ ÀÔÌ ïðè íàëè÷èè ñïèí-ïîëÿðèçîâàííîãî òîêà. Òðåõìåðíîå èçîáðàæåíèå ìíîãîñëîéíîé ñòðóêòóðû, ïîëîæèòåëüíîå íàïðàâëåíèå òîêà I îò ÔÌ ê ÀÔÌ ñëîþ (à); ñòàòè÷åñêèå ñîñòîÿíèÿ, âåêòîð ñïèíîâîé ïîëÿðèçàöèè òîêà pcur ïàðàëëåëåí «ëåã- êîé îñè» (EA) (á, â); äèíàìè÷åñêè óñòîé÷èâîå ñîñòîÿíèå, pcur ïàðàëëåëåí «òðóäíîé» îñè (HA) (ã). òèëüíîãî ìîìåíòà â êàæäîì èç ÀÔÌ ñëîåâ áóäåò îäè- íàêîâûì â ñëó÷àå, åñëè íàïðàâëåíèÿ âåêòîðîâ M FM L è M FM R â ÔÌ ñëîÿõ (è, ñîîòâåòñòâåííî, pcur ) áóäóò ïðîòèâîïîëîæíû (ðèñ. 5,â). È íàîáîðîò, ïðè ïàðàë- ëåëüíîé îðèåíòàöèè ÔÌ âåêòîðîâ â ñëîÿõ ÔÌ L è ÔÌ R íàïðàâëåíèÿ ñîîòâåòñòâóþùèõ êðóòèëüíûõ ìîìåíòîâ áóäóò ïðîòèâîïîëîæíû (ðèñ. 5,ã). Òåïåðü îáðàòèìñÿ ê ðåçóëüòàòàì ðàñ÷åòîâ. Â îòñóò- ñòâèå òîêà ÀÔÌ âåêòîðû ñëîåâ ÀÔÌ L è ÀÔÌ R ïà- ðàëëåëüíû ñîñåäíèì ÔÌ âåêòîðàì âñëåäñòâèå ýôôåê- òà ïîäìàãíè÷èâàíèÿ (ðèñ. 5,á). Ïðè ïðîïóñêàíèè ñïèí-ïîëÿðèçîâàííîãî òîêà ÀÔÌ âåêòîðû «îïðîêè- äûâàþòñÿ», ò.å. îðèåíòèðóþòñÿ ïåðïåíäèêóëÿðíî ÔÌ âåêòîðàì, îáðàçóÿ ïðè ýòîì óãîë ) ñ «ëåãêîé» îñüþ X . Âåëè÷èíà ), ñîãëàñíî (31), çàâèñèò îò ñèëû òîêà, à åå çíàê (ò.å. íàïðàâëåíèå âðàùåíèÿ) — îò íàïðàâëåíèÿ êðóòèëüíîãî ìîìåíòà. Òàêèì îáðàçîì, ïðè ïàðàëëåëü- íîé îðèåíòàöèè ÔÌ ñëîåâ ÀÔÌ âåêòîðû â ñëîÿõ ÀÔÌ L è ÀÔÌ R ðàçâîðà÷èâàþòñÿ â ïðîòèâîïîëîæ- íûå îò îñè X ñòîðîíû íà îäèíàêîâûé óãîë ). Âåëè÷èíà ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèÿ !R, êàê ñëåäóåò èç ñèììåòðèé- íûõ ñîîîáðàæåíèé, çàâèñèò îò óãëà ìåæäó ÀÔÌ âåê- òîðàìè ñîñåäíèõ ñëîåâ êàê !R 3 )sin 2 2 . Îòñþäà ñ ó÷å- òîì çàâèñèìîñòè (31) ëåãêî ïîëó÷èòü ñâÿçü ìåæäó òîêîì è ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèåì: ! ! R R I Isat thr � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 1 2 1 1 4 2 ( ) , (34) ãäå !Rsat — ìàêñèìàëüíîå çíà÷åíèå ìàãíèòîñîïðî- òèâëåíèÿ ïðè âçàèìíî ïåðïåíäèêóëÿðíîé îðèåíòàöèè ÀÔÌ âåêòîðîâ. Ðàññ÷èòàííàÿ ïî ôîðìóëå (34) çàâèñèìîñòü ñ !Rsat � 0 26, ìÎì, I thr ( )4 39� ìÀ èçîáðàæåíà íà ðèñ. 6 (ñïëîøíàÿ ëèíèÿ). Óäîâëåòâîðèòåëüíîå ñîãëàñèå ìåæ- äó ðàñ÷åòíûìè è ýêñïåðèìåíòàëüíûìè çíà÷åíèÿìè â îáëàñòè ìàëûõ òîêîâ ïîçâîëÿåò ïðåäïîëîæèòü, ÷òî ðàçâèòàÿ âûøå ìîäåëü, ïî êðàéíåé ìåðå â îáùèõ ÷åð- òàõ, àäåêâàòíî îïèñûâàåò âëèÿíèå ñïèí-ïîëÿðèçîâàí- íîãî òîêà íà ÀÔÌ. Îòêëîíåíèå îò ïðåäñêàçûâàåìîé òåîðèåé çàâèñèìîñòè âáëèçè ïîðîãîâûõ çíà÷åíèé � I thr ( )4 òîêà, âîçìîæíî, îáóñëîâëåíî âëèÿíèåì òîêà íà ñîñòîÿíèå ÔÌ ñëîåâ, íå ó÷èòûâàåìîãî äàííîé ìîäå- ëüþ. Èòàê, íàìè ðàññìîòðåí ðÿä îñîáåííîñòåé, âîçíè- êàþùèõ â ïîâåäåíèè ÀÔÌ ïîä äåéñòâèåì ñïèí-ïîëÿ- ðèçîâàííîãî òîêà. Êàê âèäíî èç èçëîæåííîãî, â ÀÔÌ ñ ëîêàëèçîâàííûìè ìàãíèòíûìè ìîìåíòàìè êðóòèëü- íûé ñïèíîâûé ìîìåíò, ñîçäàâàåìûé ýëåêòðîíàìè Îñîáåííîñòè âëèÿíèÿ ñïèí-ïîëÿðèçîâàííîãî òîêà íà ñâîéñòâà àíòèôåððîìàãíèòíîãî ïðîâîäíèêà Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 3 265 –60 –40 –20 0 20 40 60 0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 I thr R = 1 Îì, I = 39 A,thr ì !R = 0,26sat ìÎì I, mA ! R , ì Î ì Ðèñ. 6. Çàâèñèìîñòü ìàãíèòîñîïðîòèâëåíèÿ îò òîêà. Òî÷êè — äàííûå, âçÿòûå èç ðàáîòû [9], ëèíèÿ — ðàñ÷åò ïî ôîð- ìóëå (34). a I I = 0 á â ã I V L L Y Z I I I ÔÌL AÔÌL AÔÌL ÔÌRAÔÌR AÔÌR X cur p cur p cur p cur p MFM L MFM L MFM R MFM R Ðèñ. 5. Ïåðåîðèåíòàöèÿ ÀÔÌ âåêòîðîâ ïîä äåéñòâèåì ñïèí-ïîëÿðèçîâàííîãî òîêà â 5-ñëîéíîé ñòðóêòóðå: âçàèì- íîå ðàñïîëîæåíèå ñëîåâ è íàïðàâëåíèå òîêà (à); â îòñóò- ñòâèå òîêà ÀÔÌ âåêòîðû â ÀÔÌ ñëîÿõ (AÔML, AÔMR) ïàðàëëåëüíû (á); ïðè àíòèïàðàëëåëüíîé îðèåíòàöèè íà- ìàãíè÷åííîñòåé M FM L è M FM R ÀÔÌ âåêòîðû îòêëîíÿþòñÿ â îäíó è òó æå ñòîðîíó, ñîïðîòèâëåíèå ìåæäó ÀÔÌ ìèíè- ìàëüíî (â); ïðè ïàðàëëåëüíîé îðèåíòàöèè íàìàãíè÷åííî- ñòåé M FM L è M FM R ÀÔÌ âåêòîðû îòêëîíÿþòñÿ â ïðîòèâî- ïîëîæíûå ñòîðîíû, ñîïðîòèâëåíèå ìåæäó ÀÔÌ ìàêñèìàëüíî (ã). ïðîâîäèìîñòè, ïðîïîðöèîíàëåí ïàðàìåòðó ìàãíèòíî- ãî ïîðÿäêà (ÀÔÌ âåêòîðó) è ïîýòîìó ïî âåëè÷èíå ìî- æåò áûòü ñðàâíèì ñ êðóòèëüíûì ìîìåíòîì â ÔÌ. Ñî- îòâåòñòâåííî, â ÀÔÌ ñëåäóåò îæèäàòü âñåõ òåõ ýôôåêòîâ, êîòîðûå íàáëþäàþòñÿ â ÔÌ â ïðèñóòñòâèè òîêà. Ðàñ÷åò ïîêàçûâàåò, ÷òî äåéñòâèòåëüíî â ÀÔÌ ñïèí-ïîëÿðèçîâàííûé òîê ìîæåò ïðèâîäèòü ê íåóñ- òîé÷èâîñòè è ïåðåîðèåíòàöèè ÀÔÌ âåêòîðà, à òàêæå ê óñòîé÷èâîé ïðåöåññèè ÀÔÌ âåêòîðà è, âîçìîæíî, ñâÿçàííîé ñ íåé ãåíåðàöèè ñïèíîâûõ âîëí. Âìåñòå ñ òåì, â ñèëó ðàçëè÷èé ìåæäó ÀÔÌ è ÔÌ (ñèììåòðèéíûå ñâîéñòâà ÀÔÌ è ÔÌ âåêòîðîâ, îòñóò- ñòâèå/íàëè÷èå ìàêðîñêîïè÷åñêîé ñòàòè÷åñêîé íà- ìàãíè÷åííîñòè, êîëè÷åñòâî ñòåïåíåé ñâîáîäû, îïðå- äåëÿåìîå êîëè÷åñòâîì ìàãíèòíûõ ïîäðåøåòîê, èíåð- öèîííàÿ äèíàìèêà ÀÔÌ è ò.ï.) ñïèí-ïîëÿðèçîâàííûé òîê â ÀÔÌ ìîæåò ïðèâåñòè ê íîâûì (ïî ñðàâíåíèþ ñ ÔÌ) ýôôåêòàì. Òàê, â ñèëüíîàíèçîòðîïíûõ ÀÔÌ òîê èçìåíÿåò ñïåêòð ñïèíîâûõ âîëí («ñáëèæàåò» ÷àñòîòû àêóñòè÷åñêîé è îïòè÷åñêîé ìîä). Â èçîòðîïíûõ ÀÔÌ òîê ïðèâîäèò ê ôàçîâîìó ïåðåõîäó òèïà «ñïèí–ôëîï», êîãäà îðèåíòàöèÿ ÀÔÌ âåêòîðà ìåíÿåòñÿ íà 90° (â îò- ëè÷èå îò 180°-ãî ðàçâîðîòà â ÔÌ). Êðîìå òîãî, â ÀÔÌ ïåðåìåííûé òîê äîëæåí âûçûâàòü ïàðàìåòðè÷åñêèé ðåçîíàíñ, â êîòîðîì ó÷àñòâóþò îáå ìàãíèòíûå ìîäû (ýòîò ýôôåêò ïîäîáåí ýôôåêòó ïàðàìåòðè÷åñêîé ãåíå- ðàöèè îïòè÷åñêèõ âîëí â íåëèíåéíûõ êðèñòàëëàõ). Çàìåòèì, ÷òî, êðîìå êà÷åñòâåííî íîâûõ ýôôåêòîâ, â ÀÔÌ äîëæíî íàáëþäàòüñÿ òàê íàçûâàåìîå «îáìåí- íîå óñèëåíèå» õàðàêòåðíûõ çíà÷åíèé ÷àñòîò è òîêîâ (ïî ñðàâíåíèþ ñ òàêèìè æå âåëè÷èíàìè â ÔÌ). Ýòî ñâÿçàíî ñ íàëè÷èåì ñèëüíîé îáìåííîé ñâÿçè ìåæäó íååëåâñêèìè ïîäðåøåòêàìè, êîòîðàÿ íåèçáåæíî «âñòóïàåò â èãðó» âî âñåõ äèíàìè÷åñêèõ ÿâëåíèÿõ. Óæå íåáîëüøîå «ñêàøèâàíèå» (ïîäâîðîò) ìàãíèòíûõ ïîäðåøåòîê, âûçâàííîå ñïèí-ïîëÿðèçîâàííûì òîêîì, ïðèâîäèò ê âðàùåíèþ ÀÔÌ âåêòîðà, íåñìîòðÿ íà ìà- ëóþ àáñîëþòíóþ âåëè÷èíó âûçâàííîé òîêîì íàìàãíè- ÷åííîñòè. Òàêèì îáðàçîì, ïðè ïðî÷èõ ðàâíûõ óñëîâè- ÿõ (ò.å. îäèíàêîâîé ÷àñòîòå ìàãíèòíîãî ðåçîíàíñà è øèðèíå ëèíèè) çíà÷åíèÿ ïîðîãîâûõ òîêîâ â ÀÔÌ äîëæíû áûòü ñóùåñòâåííî íèæå, ÷åì â ÔÌ (ñì., íà- ïðèìåð, (19)). Àâòîðû áëàãîäàðÿò À.Í. Ñëàâèíà çà ïëîäîòâîðíîå îáñóæäåíèå è êðèòè÷åñêèå çàìå÷àíèÿ. Ðàáîòà âûïîë- íåíà ïðè ÷àñòè÷íîé ôèíàíñîâîé ïîääåðæêå ãîñóäàð- ñòâåííîãî ôîíäà ôóíäàìåíòàëüíûõ èññëåäîâàíèé Óêðàèíû ÄÔÔÄ, ïðîåêò N25.2/043. Å.Ã. áëàãîäàðèò À. Ìàëûøåíêî çà ôèíàíñîâóþ è òåõíè÷åñêóþ ïîä- äåðæêó. 1. J.C. Slonczewski, JMMM 159, L1 (1996). 2. W.H. Rippard, M.R. Pufall, S. Kaka, S.E. Russek, and T.J. Silva, Phys. Rev. Lett. 92, 027201 (2004). 3. M. Tsoi, A.G.M. Jansen, J. Bass, W.-C. Chiang, M. Seck, V. Tsoi, and P. Wyder, Phys. Rev. Lett. 80, 4281 (1998). 4. À. Yamaguchi, T. Ono, S. Nasu, K. Miyake, K. Mibu, and T. Shinjo, Phys. Rev. Lett. 92, 077205 (2004). 5. H. Dassow, R. Lehndorff, D.E. Burgler, M. Buchmeie- rand, P.A. Grünberg, C.M. Schneider, and A. van der Hart, Scientific report, IFF, Julich Research Centre (2004/2005). 6. I.K. Yanson, Yu.G. Naidyuk, V.V. Fisun, A. Konova- lenko, O.P. Balkashin, L.Yu. Triputen, and V. Koreniv- ski, NanLetters 7, 927 (2007). 7. A.N. Slavin and V.S. Tiberkevich, Phys. Rev. B72, 094428 (2005). 8. Þ.Â. Ãóëÿåâ, Ï.Å. Çèëüáåðìàí, Å.Ì. Ýïøòåéí, Äæ. Ýëëèîò, Ïèñüìà â ÆÝÒÔ 76, 189 (2002). 9. Z. Wei, A. Sharma, J. Bass, and M. Tsoi, cond-mat/0711.0059 (2007). 10. Z. Wei, A. Sharma, A.S. Núnez, P.M. Haney, R.A. Duine, J. Bass, A.H. MacDonald, and M. Tsoi, Phys. Rev. Lett. 98, 116603 (2007). 11. S. Urazhdin and N. Anthony, Phys. Rev. Lett. 99, 046602 (2007). 12. A.S. Núnez, R.A. Duine, P.M. Haney, and A.H. Mac- Donald, Phys. Rev. B73, 214426 (2006). 13. P.M. Haney, D. Waldron, R.A. Duine, A.S. Núnez, H. Guo, and A.H. MacDonald, Phys. Rev. B75, 174428 (2007). 14. P.M. Haney and A.H. MacDonald, cond-mat/0708.3231v1 (2007). 15. Yuan Xu, Shuai Wang, and Ke Xia, cond-mat/0708.2143v1 (2007). 16. Å.À. Òóðîâ, À.Â. Êîë÷àíîâ, Â.Â. Ìåíüøåíèí, È.Ô. Ìèð- ñàåâ, Â.Â. Íèêîëàåâ, Ñèììåòðèÿ è ôèçè÷åñêèå ñâîé- ñòâà àíòèôåððîìàãíåòèêîâ, Ôèçìàòëèò, Ìîñêâà (2001). 17. Â.Ã. Áàðüÿõòàð, ÆÝÒÔ 87, 1501 (1984). 18. À.Ì. Êîñåâè÷, Á.À. Èâàíîâ, À.Ñ. Êîâàëåâ, Íåëèíåéíûå âîëíû íàìàãíè÷åííîñòè. Äèíàìè÷åñêèå è òîïîëîãè÷å- ñêèå ñîëèòîíû. Íàóêîâà äóìêà, Êèåâ (1983). 19. È.Â. Áàðüÿõòàð, Á.À. Èâàíîâ, ÔÍÒ 5, 759 (1979). 20. À.È. Àõèåçåð, Â.Ã. Áàðüÿõòàð, Ñ.Â. Ïåëåòìèíñêèé, Ñïèíîâûå âîëíû, Íàóêà, Ìîñêâà (1967). The peculiarities of the effect of spin-polarized current on the static and dynamical properties of an antiferromagnetic metal E.V. Gomonay and V.M. Loktev A phenomenological model is developed to describe the spin-polarized current-induced effects in antiferromagnetic metals. It is shown that the spin torque produced by the spin-polarized current is proportional to the antiferromagnetic vector and thus plays an important role in the magnetic dy- namics. Analysis of the deduced dynamic equa- tions suggests that there may exist various effects analogous to those observed in ferromagnets, 266 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 3 Å.Â. Ãîìîíàé, Â.Ì. Ëîêòåâ namely, the loss of stability of certain directions and the precession of the antiferromagnetic mo- ment around an otherwise unstable direction. In contrast to ferromagnets, the spin-polarized current in antiferromagentic metals influences the spin- wave spectra, it may also produce a parametric downconversion and induce a spin–flop transition. The results obtained are used for interpretation of the recently observed effect of giant magnetoresis- tance of an antiferromagnetic nature. PACS: 85.75.–d Magnetoelectronics; spintronics: devices exploiting spin polarized transport or integrated magnetic fields; 75.50.Ee Antiferromagnetics; 75.47.–m Magnetotransport phenomena; materials for magnetotransport; 75.47.De Giant magnetoresistance. Keywords: spintronics, antiferromagnetic materi- als, magnetotransport phenomena; materials for magnetotransport, giant magnetoresistance. Îñîáåííîñòè âëèÿíèÿ ñïèí-ïîëÿðèçîâàííîãî òîêà íà ñâîéñòâà àíòèôåððîìàãíèòíîãî ïðîâîäíèêà Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2008, ò. 34, ¹ 3 267

Особенности влияния спин-поляризованного тока на статические и динамические свойства антиферромагнитного проводника

Репозитарії

Схожі ресурси