希土离子对铁磁共振的影响

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本文利用关联函数的方法(久保理论),讨论了强交换耦合系统的亚铁磁共振,给出了系统总磁化率张量的一般表达式,由此可以定出铁磁支与交换支的共振场H0(或共振频率)和峯宽2△ω。所得结果表明,所谓快弛豫及慢弛豫机理不过是铁磁共振的两个分支(横分支与纵分支)。横分支相应于J及S的横向磁矩之间的耦合运动J,S分别为希土离子及铁离子的磁矩),而纵分支相应于J的纵向分量与S的横向分量之间的耦合运动。 由于晶场及各向异性交换场的作用,J的量子化方向与S的量子化方向偏离一个角度φ。此外由于交换作用的各向异性,在交换作用哈密顿J.λ.S中,张量λ的非对角元可以相当大。结果表明,纵分支对峯宽的贡献近似地正比于φ2及λi3(i=1,2)。 根据2△ω的一般表达式,在极低温下(4.2°K以下),峯宽主要是由横分支决定的。沿某些晶轴方向,当希土离子最低两个能级接近“交叉”时,共振场及峯宽应该出现反常峯值,这在实验上已经得到了证实。当温度升高时,纵分支将逐渐“压过”横分支。当纵向弛豫频率达到高频场的频率ω时,峯宽将出现极大值,一般实验中观察到的就是这个极大值。当温度继续升高时,横分支又将起主要作用。当横向弛豫频率接近相应于希土离子最低两个能级之间的间距ω21时(h=1),峯宽将出现第二个极大值。?
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