Материал: Физика магнитных диэлектриков.

магниченность, достигающая 0.515 ß при 1.46° К. Наблю­ даемый спонтанный момент может быть следствием либо антиферромагнитного упорядочения со слабым ферромаг­ нитным моментом, либо результатом ферримагнитного упорядочения.

Оптическое поглощение RbFeF3 было изучено в области

ъТ„д^> ъЕдъ ионах Fe2+ в октаэдрическом кристаллическом

поле. Наблюдаемое расщепление около 2700 см-1 связано, очевидно, с эффектом Яна—Теллера в возбужденном состоя­ нии ъЕд. При более высоких частотах наблюдаются слабые

максимумы, вызванные спин-запрещенными электрон­ ными переходами.

Кристаллографические искажения RbFeF3 оказались не столь большими и в нем удалось измерить ЭФ [64] и

ЭКМ [65].

Эксперименты по ЭФ были выполнены на образцах с направлением света и магнитного поля вдоль кубической оси [100]. Магнитное вращение при приближении к краю

поглощения возрастает, достигая при 3000 Â значений, порядка 3 400°/см в полях около 0.3 кэ (рис. 5.22).

и поэтому магнитооптические явления в таких кристаллах, как правило, должны сопровождаться естественным дву-

424

показаны на рис. 5.24. За счет высокой точности измерений авторам работы 17U] удалось наблюдать небольшую ано­ мальную дисперсию ЭФ в области полос поглощения на

Отметим, что небольшой по величине ЭФ наблюдался в двух других слабых ферромагнетиках типа «легкая плоскость» в МпС03 [71) и a-Fe20 3 [72].

Магнитооптические явлеппя в скомпенсированных аитінферромагпетнках

Известно значительно меньше магнитооптиче­ ских исследований скомпенсированных антиферромагне­ тиков, чем ферритов или аытиферромагнетиков со слабым ферромагнетизмом. Это можно объяснить тем, что линей­ ные явления должны быть малыми из-за компенсации вкладов двух нодрешеток, а квадратичные по намагничен­ ности эффекты лишь в последнее время привлекли внима­ ние исследователей.

Исследования ЭФ

ЭФ в скомпенсированном антиферромагнетике MnF2 со спинами подрешеток, направленными вдоль оптической оси кристалла (точечная группа D4A

426

TN= 6 6 .5° К), изучался в работе [73] выше и ниже тем­ пературы Нееля. Благодаря тому что ион Мп2+ в основном состоянии М.1і7 (конфигурация 3йъ) не имеет орбитального момента, все внутрикоифигурационные переходы, запре­ щенные по спину и четности, очень слабы и практически не проявляют себя в дисперсионной зависимости ЭФ как в MnF2, так и в RbMnF3 [73] и МпС12 [74]. Это обстоя­ тельство дает возможность изучать в какой-то мере пове­ дение высоколежащих возбужденных состояний, ответ-

Рис. 5.25. Температурная зависимость эф­ фекта Фарадея в.аптнферромагнетпке MnF,, для разных длин воли.

Пунктиром показан температурный ход магниторезопапсного вращения.

ственных за дисперсию ЭФ в областях прозрачности. РІаблюдаемое в видимой области фарадеевское вращение исследованных соединений Мп2+ чрезвычайно мало и ЭФ за счет гироэлектрического и гиромагнитного (магниторезонапсное вращение) вкладов оказывается сравнимым по величине.

Магниторезонансное вращение, будучи положитель­ ным, не зависит от длины волны и пропорционально намагниченности. Эти его свойства приводят к своеобраз­ ным температурным зависимостям общего ЭФ в MiiF2. Fla рис. 5.25 показаны характерные изменения ЭФ при антиферромагнитном упорядочении для двух длин волн

вкрасной и синей областях спектра. В красной области вклад электродипольных переходов мал, ЭФ определяется

вбольшей степени магнитной восприимчивостью кри­ сталла. В синей же области доминирующим является уже отрицательное парамагнитное вращение, пропорциональ­ ное спии-орбитальному расщеплению электронных раз­

28* 427

решенных переходов и намагниченности. Уменьшение его при охлаждении или нагревании ниже или выше ТN увеличивает относительный вклад положительного, не зависящего от температуры диамагнитного вращения, что приводит к росту фарадеевского угла ниже и выше TN.

^Наличие двух соизмеримых вкладов противоположного зпака вызывает также^аномалыюе изменениеj ЭФ при

Рис. 5.26. Эффект Фарадея в FeCl2 при разных значениях магнитного поля и температуры.

опрокидывании спиновой структуры MnF2 во внешнем магнитном поле.

Все измерения ЭФ па соединениях MnF2, RbMnF3 н MnClo говорят о большом удалении сильных электронных переходов в ультрафиолетовую область. Проведенные оценки показывают, что эти переходы лежат при энер­ гиях 9—10 эв.

Измерения ЭФ показывают на изменение коэффициента пропорциональности между парамагнитным ЭФ и намаг­ ниченностью [73], однако получить точные значения этих коэффициентов затруднительно из-за необходимости вы­ читания большого магниторезонаисного вращения.

В соединениях двухвалентного железа Fe2+ ЭФ изу­ чался в FeCOg [75], в FeCl2 и твердом растворе FeCl2 с MgCl2 [76]. Ромбоэдрический хлорид железа обнаружил большое отрицательное магнитное вращение при напра-

428

влепии поля и света вдоль оптической оси. Большая ве­ личина ЭФ была связана с тем, что составляющая орби­ тального момента в направлении оси не полностью замо­ рожена кристаллическим полем. На рис. 5.26 показано изменение вращения как функции поля для разных тем­ ператур. Ниже r N=24° К при переходе из антиферромагпитного в ферромагнитное состояние, что является фазо-

Т,°К

Рис. 5.27. Обратная величина фарадеевского вращения (точки) и перпендикулярной магнит­ ной восприимчивости (сплошная линия) в NiCl2

в зависимости от температуры.

вым переходом первого рода, наблюдалась сильная де­ поляризация света. После перехода вращение изменялось при 4.2° всего па 3% при изменении поля от 20 до 80 кэ.

В работе [77 ] было проведено сравнительное иссле­ дование ЭФ и магнитных свойств хлорида никеля NiCl3 (7’n = 52°K). Хлорид никеля является коллинеарным антиферромагнетиком, взаимодействие внутри слоев иопов Ni2+ является ферромагнитным, а между слоями — антпферромагиитным. Слабое поле анизотропии удерживает моменты в плоскости слоев. Измерения намагниченности дали полное насыщение 2.11 ß на ион Ш2+ в поле 129 кэ при 4.2° К. Измерения ЭФ в импульсных полях показали его пропорциональность с намагниченностью, однако в полях выше 129 кэ ие наблюдалось полного насыщения из-за «диамагнитного» ЭФ, связанного с зеемановским расщеплением основного и возбужденных состояний.

429