ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ;pdf

Магнитное и электрическое упорядочение
Парамагнетики – фазовый переход – магнитное упорядочение
Ферромагнетики, Тс
- температура Кюри
Fe, 1043 K
Ni, 627 K
низкие температуры:
Co, около 1400 K
Dy, около 88 K
Спонтанная намагниченность:
сложнее - геликоидальное
упорядочение
1
Ферримагнетики, Тс
- температура Кюри
магнетит Fe3O4
Антиферромагнетики, ТN
- температура Нееля
Cr, 308 K
MnO, 116 K
NiO, 525 K
MnO
2
1/ 

C
T
C

T  Tc
C

T  TN
CT  B
 2
T  Tc2
TN
0
TN Tc
Tc
T
Температурная зависимость восприимчивости в упорядоченных фазах зависит от
начальных условий.
Более точные теории дают для магнитоупорядоченных материалов зависимости вида
  (T  Tc )

- критический индекс (один из критических индексов)
3
Доменная структура в ферромагнетиках
домены в монокристалле никеля
Монодоменный образец и
магнитное поле вокруг
него
4
доменные стенки
Петля гистерезиса
в ферромагнетике
5
Обменное взаимодействие
Гамильтониан Гейзенберга
Модель Изинга
1
ˆ ˆ
ˆ
H    J ij Si S j
2 i j
1
ˆ
H    J ij Sˆ zi Sˆ zj
2 i j
Фазовый переход – магнитный, без изменения структуры кристаллов.
Спиновое стекло: CuMn, AuFe
фрустрация
Суперпарамагнетизм малых частиц.
6
Спиновые волны в ферромагнетиках
a
Одномерный ферромагнетик, взаимодействие между ближайшими соседями

H n   JSn Sn 1  Sn 1
d
 S 
n
dt
- энергия n-го спина

Sn 1  Sn 1 
H n   n   J
   n Bn
g B 

n  g B Sn
Известно, что

n  Bn - это момент силы, действующий на механический момент

Sn1  Sn1 
  JSn  Sn 1  Sn 1
n  Bn   g  B S n    J
g B 





7
Учтем
Sz ,n
S
dS x ,n J
JS
  2S y ,n S  SS y ,n 1  SS y ,n 1  
2S y ,n  S y ,n 1  S y ,n 1 

dt
dS y ,n
dt

JS
 2S
x,n
 S x,n 1  S x,n 1 
dS z ,n
0
dt
Решение ищется в виде
Sx,n  u exp i( k t  kna )
k 
4 JS
1  cos ka 
S y,n  vexp i( k t  kna )
- дисперсионный закон,
если k мало, то k
k2
v  iu
8



a
a
Квантование спиновых волн, магноны
k
Энергия одного магнона с волновым ветором k
1
nk 
Равновесное число магнонов
exp
Энергия магнонов
k
k BT
1
E   nk k
k
Есть магнонная теплоемкость
cp  T 3 / 2
- закон Блоха
9
Электрическое упорядочение
Сегнетоэлектрики и антисегнетоэлектрики
(ферроэлектрики и антиферроэлектрики)
Сегнетоэлектрики
В результате фазового перехода (Тс) возникает спонтанная поляризация.
Фазовый переход – структурный, изменяется структура кристалла.
Фазовый переход типа смещения
Фазовый переход типа порядок-беспорядок
10
Параметр порядка. Теория Ландау ФП 2-го рода.
ФП 1 и 2-го рода – классификация по Эренфесту.
1
1
2
G     4
2
4
G
0

  0 T  Tc 
 0
2  
0


1
1
2
G     4  
2
4



  2G
 
 2    3 2
 
 
Tc
T
Tc
T
G
    3

1/
1
11
Сверхпроводимость
1911 H. Kamerlingh Onnes
Сверхпроводимость металлов (традиционная) + высокотемпературная
сверхпроводимость и нетрадиционная сверхпроводимость
Сверхпроводимость металлов
По поведению в магнитном поле
сверхпроводники делятся на СП I-го рода и
II-го рода
12
СП I-го рода
Эффект Мейсснера:
B  H  4 M  0
M   H / 4
Глубина
проникновен
ия магнитного
поля
СП II-го рода
13
Между верхним и нижним критическими полями сверхпроводник II-го рода
находится в смешанном состоянии. Магнитное поле проникает внутрь в виде
сверхпроводящих вихрей (вихри Абрикосова). Магнитный поток
hc
Ф
2e
Теплоемкость в нулевом поле
14
Теория БКШ – микроскопическая теория
Куперовские пары. Электронная щель.
k ,k 
Эффект Джозефсона
SQUID
сверхпроводник
сверхпроводник
нормальный металл или диэлектрик
15
Высокотемпературная сверхпроводимость
YBa2Cu3O7-
Относятся к сверпроводникам II рода
16