Спиновые волны

Прецессия магнитных моментов в спиновой волне

Спи́новые во́лны — волны намагниченности в ферро-, антиферро- и ферримагнитных материалах с большими волновыми числами. Впервые были предсказаны Феликсом Блохом для ферромагнетиков в 1930 году. В отличие от магнитостатических волн, при изучении распространения спиновых волн является важным учёт не только магнитостатического, но и обменного взаимодействия. Согласно принципу корпускулярно-волнового дуализма им соответствуют квазичастицы магноны.

Применение

Спиновые волны применяются для создания линий задержек и фильтров СВЧ диапазона. В последнее время большой интерес к спиновым волнам вызван развитием новой области физики конденсированного состояния —магноники, в рамках которой исследователи стремятся создать КМОП-комплиментарные устройства обработки информационного сигнала.

Классическая теория спиновых волн

Спиновые волны рассматриваются как волны намагниченности в непрерывной среде с постоянной намагниченностью. Уравнение движение намагниченности имеет вид:$\frac{dM}{dt}=-\gamma M\times H_{eff}+R$, где $\gamma$ — магнитомеханическое отношение, $R$ — диссипативный член, учитывающий потери энергии, $H_{eff}$ — эффективное поле.. В случае бесконечного изотропного ферромагнетика, намагниченного до состояния насыщения постоянным однородным полем $H_0$ в результате решения уравнения Максвелла в магнитостатическом приближении получается дисперсионное соотношение:$w^2=(w_H+\eta k^2)(w_H+\eta k^2+w_M{\sin }^2{\theta }_k)$, где $w_M=\gamma 4\pi M_0$, а ${\theta }_k$ — угол между направлением распространения спиновой волны и постоянной намагниченностью $M_0$

Квантовая теория спиновых волн

Для неметаллических ферромагнетиков используется модель Гейзенберга, представляющая собой решетку спиновых магнитных моментов, связанных между собой обменным взаимодействием. На этой модели получен квадратичный закон дисперсии $ϵ=\hslash \eta k^2$.

Литература

1. Шаблон:Книга
2. Шаблон:Книга

Ссылки

• Шаблон:Из