СЛОИСТЫЕ МАГНЁТИКИ

СЛОИСТЫЕ МАГНЁТИКИ

- кристаллич. вещества, в к-рых обменное взаимодействиевнутри слоев (плоскостей), содержащих магн. ионы, существенно превышаетмежплоскостные обменные взаимодействия (энергии взаимодействий соответственноJ_E и J'). Малость межплоскостных взаимодействий обычно вызванаотносит. удалённостью магн. плоскостей друг от друга, а также типом магн. <упорядочения. Так, в K₂NiF₄, кристаллич. решёткак-рого показана на рис., антиферромагн. обмен внутри плоскости и относительноерасположение магн. слоев приводят к ослаблению межплоскостного магн. взаимодействия.

Кристаллическая структура соединения K₂NiF₄.

В простейших моделях С. м. можно рассматривать как систему независимыхдвумерных (2D-)магнетиков. Различают след. типы внутриплоскостного магн. <упорядочения: а )гейзенберговский, б) х - y, или пленарный, е )изинговский (см. Двумерные решёточные модели). Их реализациязависит от характера энергии спиновой магнитной анизотропии. В случае а )эта энергия пренебрежимо мала, случаи б )и в )соответствуютт. н. анизотропии типа «лёгкая плоскость» и «лёгкая ось». Типичными дляслучая а) являются вещества, в к-рых магн. подрешётки составлены из ионов или По Хундаправилу орбитальный момент обоих ионов L =0, а анизотропия, <вызываемая эффектами внутри-кристаллического поля, отсутствует. <Те же эффекты отсутствуют и для магн. ионов ,имеющих спин S= 1/2. Единств. источник анизотропии в этих веществах- слабое магн. диполь-диполъное взаимодействие. Типичными для случая б )являются магн. ионы И ,а для случая в) - ионы

В 2d-гейзенберговских Магнетиках (см. Гейзенберга модель )магн. <упорядочение отсутствует при отличной от нуля темп-ре [1]. В 2d- пленарныхмагнетиках также отсутствует спонтанная намагниченность, но существуетнизкотемпературная магн. фаза, характеризующаяся «магнитной жёсткостью»[2] и испытывающая фазовый переход Березинского - Костерлица - Таулеса[3] в разупорядоченное состояние (см. Магнитный фазовый переход). В2D-изинговских магнетиках при низких темп-pax спонтанная намагниченностьотлична от нуля, т. е. они упорядочены (см. Изинга модель).

В случаях а )и 6 )учёт слабых внеш. (по отношению к внутриплоскостномувзаимодействию) полей приводит к сильному нелинейному отклику системы. <В качестве таких полей можно рассматривать слабые межплоскостные взаимодействия[4]. В изинговских магнетиках эти взаимодействия оказываются существеннымив малой окрестности темп-ры Т _с фазового перехода [5]:

где критич. флуктуации (см. Критические явления )становятся трёхмерными.

Примером изинговского магнетика может служить CeSb. Для него характерноферромагн. изинговское упорядочение в плоскостях с перпендикулярным к плоскостямнаправлением намагниченности. Слабый обмен между ближайшими и следующимиза ближайшими магн. слоями обусловливает сложную периодич. магн. структуру. <Фазовая диаграмма «температура Т - магн. поле Н»CeSb насчитывает14 разл. магнитоупорядоченных структур [6], периодичность к-рых достигает13 периодов решётки (см. Магнитная атомная структура).

К слоистым пленарным магнетнкам относится ( п= 1, 2, 3, 4, 5, 6, 10) [7]. Внутриплоскостное обменное взаимодействиеприводит к ферромагн. упорядочению. Благодаря слабой анизотропии этоговзаимодействия такие магнетики оказываются пленарными. Отношение энергиианизотропии J_A к энергии внутриплоскостного обменноговзаимодействия J _Е составляет по порядку 10^-4-10^-3.Межплоскостные взаимодействия в несколько раз меньше поля анизотропии и в соединении (CH₃NH₃)₂CuCl₄ имеютферромагн. характер, а в остальных соединениях этого типа - антиферромагнитный.

В сравнительно широкой области полей (до 1000 Э) ферромагнетик K₂CuF₄[8] с кристаллич. структурой, аналогичной K₂NiF₄ (отношение взаимодействий:, ведёт себя как пленарный.

Особо следует выделить интерполированные соединения. Процесситеркалирования графита позволяет приготовлять С. м. с хорошо выдержаннойпериодичностью в расположении магн. ионов и с варьируемым значением межплоскостнойсвязи. Впервые в таких соединениях с внедрённым СоС1₂ была найденасущественно нелинейная зависимость намагниченности М от магн. поляH [9]:, что характерно для поведения 2й-гейзенберговских магнетиков.

Лит.:1) Mermin N., W а g n е r Н., Absence of ferromagnetismor antiferroinagnetism in оnе-or two-dimensional isotropic Heisenberg models,«Phys. Rev. Lett.», 1966, v. 17, p. 1133; 2) Березинский В. Л., Разрушениедальнего порядка в одномерных и двумерных системах с непрерывной группойсимметрии, «ШЭТФ», 1970, т. 59, с. 907; 3) Kosterlitz J. M., Т h о и 1е s s D. 1., Ordering metastability and phase transition in two-dimensionalsystems, «J. Phys.», 1973, v. C6, p. 1181; 4) П о к р о в с к и й В. Л.,У й м и н Г. В., Магнитные свойства плоских и слоистых систем, «ЖЭТФ»,1973, т. 65, с. 1691; 5) Onsager L., Crystal statistics. 1. A two-dimensionalmodel with an order-disorder transition, «Phys. Rev.», 1944, v. 65, p.117; 6) Rossat-Mignod J. и д p., Magnetic properties of cerium monopnictides,«J. Magn. and Magn. Mater.», 1983, v. 31-34, p. 398; 7) D e J о n g h L.J., v a n A m s t e 1 W. D., Miedema A. R., Magnetic measurements on (C₂H₅NH₃)₂CuCl₄:ferromagnetic layers coupled by a very weak antiferromagnetic interaction,«Physica», 1972, v. 58, p. 277; 8) H i r k a w a K., Ubukoshi K., Magnetizationmeasurements of two-dimensional planar ferromagnet K₂CuFj, «J.Phys. Soc. Japan», 1981, v. 50, p. 1909; 9) К а р и м о в Ю. С., Исследованиенеупорядоченного состояния двумерных ферромагнетиков, «ЖЭТФ», 1973, т.65, с. 261. Г. В. Уймин.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.