1tom - 0312.htm
38
ас
U ш
Т
О
> ас
С. А. Альтшулером (1952). AIIP можно рассматривать как акустич. аналог электронного парамагнитного резонанса (ЭПР). Передача энергии эл.-магн. колебаний парамагнитным частицам при ЭПР происходит непосредственно, в то время как передача акустич. энергии при АПР происходит посредством спин-фо-HOHHOSO взаимодействия.
Известно неск. механизмов сггии-фононного взаимодействия. В парамагнетиках наиб, существен механизм, при к-ром акустич. волна гиперзвуковой частоты модулирует ему тр акр металлическое поле, а появляющееся при этом эл.-магн. ноле той жо частоты взаимодействует со спином. Поглощенно энергии ги-иерзвуковой волны (фононов) возникает при совпадении частоты поля с разностью выраженных в частотах энергетич. уровней спина в приложенном магн, поле. Др, возможные механизмы спин-фононного взаимодействия ≈ акустич. модуляция магн. диполь-диполь-ыого (или обменного) взаимодействия между электронными спинами; модуляция тонкого или сверхтонкого взаимодействия электронных и ядерных спинов.
A1IP наблюдается по изменению поглощения акустич. волны данной частоты в образце парамагнетика в зависимости от напряж╦нности приложенного магн. поля. Дополнит, поглощение звука характеризуется коаф. «р
44
где W ≈ вероятность перехода между спиновыми уровнями пат под действием гипсрзвука с частотой to, Дп≈ Nn ≈ Nm ≈ разность нас еле' иное т ей спиновых уровней, v ≈ скорость распространения акустич. вол-
ны, V ≈ объ╦м образца, р ≈ его плотность. Получение значений ар и его зависимости от взаимной ориентации кристаллографич. осей образца и направлений магн. поля и волнового вектора УЗ-волны ≈ цель
измерений при исследова-Блок-схема спектрометра для НИЯх АПР изучения акустического пара- ¥.
магнитного резонанса. Измерения поглощения
звука обычно выполняются
эх о- импульсным методом на частотах ~ 101Й Гц. Для уменьшения основного реш╦точного поглощения звука, маскирующего эффект АПР, измерения проводят при гелиевых темперах, Акустич. импульсы излучаются и принимаются пьезоэлектрич. пл╦ночными преобразователями 2 (рис.), нанес╦нными на противоположные плоско параллельные торцы образца 3. Возбужд╦нные СВЧ-генератором 1 акустич. импульсы распространяются через образец, многократно отражаясь от его торцов. Серия эхо-сигналов поступает в при╦мник 4, где и регистрируется. Для наблюдения АПР на частотах 10П ≈ Ю*3 Гц используются методы излучения и при╦ма упругих колебаний с помощью сверхпрово-дящих пл╦нок, нанес╦нных на торцы исследуемого образца, В таких устройствах электроны сверхпроводника переводятся в возбужд╦нное состояние за сч╦т электрич, или лазерного нагрева. Рекомбинация возбужденного состояния сопровождается излучением монохроматич, фононов с частотой, определяемой шириной сверхпроводящей щели.
С помощью АПР определяют энергетич. спектры парамагнитных ионов, исследуют механизмы счин-фононпого взаимодействия, изучают динамику электронно-ядерных взаимодействий и нелинейных процессов.
Как спектроскопии, метод АПР существенно дополняет и расширяет возможности ЭПР, поскольку при акустич. резонансе разрешены практически все перо-ходы между энергетич. уровнями спинов, а в ЭПР ≈ только магн. дипольггые переходы. Наиболее важно изучение с помощью АПР энергетич. спектров конов
с четным числом электронов (Gr2 + , Fe2'b и др.), для к-рых характер спектра определяется Яна ≈ Теллера эффектом. Использование акустич, фононов с частотами 1012 Гц позволило определить особенности энергетич. спектров ионов с большим нач. расщеплением уровней но внутрикристаллич, поле. Исследовано большое число парамагнитных ионов, содержащихся в диамагнетиках, полупроводниках и магне-тиках, имеющих синглетное, дублетное и триплетное орбитальные состояния.
С помощью АПР проведены прямые измерения компонент тензора электронного сщш-фононного взаимодействия, тогда как с помощью ЭПР определяют только интегральные кинетич. характеристики спин-решеточного взаимодействия. Информацию об искажении сим-мотрии локального внутрикристаллич. поля парамагнетика в результате наличия дислокаций, примесных центров и др. дефектов структуры да╦т изучение формы линий АПР. На этом основан метод контроля качества кристаллов, Одноврем. возбуждение системы ядерных и электронных спинов акустич. и эл.-магн. полями созда╦т дополнит, возможность исследования особенностей электронно-ядерных взаимодействий.
Развитие исследований по АПР и спиновой динамике привело к созданию квантовых усилителей и генераторов УЗ. Поскольку коаф. сс? ~ (Nn≈Nт], то при создании инверсии насел╦нности спиновых уровнен он становится отрицательным. Благодаря этому в условиях инвертирования при достаточно сильной сшп-фононной связи происходит усиление акустич. волн на частоте АПР.
Если усиление превосходит затухание упругих волн в кристалле, наступает самовозбуждение системы, сопровождающееся генерацией когерентных фононов. Увеличение мощности распространяющихся через образец акустич, импульсов в условиях АПР позволило обнаружить ряд новых явлений, имеющих место в когерентной оптике,≈ ультразвуковые спиновое эхо и самоиндуцированную прозрачность. Значительно большее время прохождения акустич. импульса через среду но сравнению с опткч. импульсом да╦т возможность получить о этих случаях более точную информацию о механизмах взаимодействия волн ра-зл. природы со средой. При исследовании АПР в кристаллах с параэлектрич. центрами обнаружено взаимодействие гиперзвука с параэлектрич, центрами ≈ модуляция диполь-дипольных связей.
Лит.: Альтшулер С. А., Козырев Б. М., Электронный парамагнитный резонанс соединений элементов промежуточных групп, 2 изд., М., 1972; Т а к е р Д ж., Р э м п-т о и В., Гиперзвук в физике твердого тепа, пер. с англ., М., 1975; Физика фононов больших энергий, пер. с англ., М., 197(5; Магнитная квантовая акустика, М., 1977; К о п в и л-л е м У. X., Сабурова Р. В., Шраэлсктрический резонанс, М., 1982. В. А. Голенищев-Кутузов.
АКУСТИЧЕСКИЙ ПРОБОЙ ≈ искажение траекторий электронов в металле в магн. поле, сопровождающееся изменением их топологии, под действием интенсивной УЗ-волны. При внутризонном А. ц, под действием периодиЧ, деформации » звуковой волне энергетич. зона металла расщепляется на ряд подзон, с каждой из к-рых связаны свои траектории электронов во внеш. магн. поле. Мсжзонный А. п, возникает, когда квазиимпульс звуковой волны близок к миним. расстоянию можду электронными траекториями в импульсном пространстве в отсутствие явука. Мсжзонный А. и. всегда проявляется в комбинации с магнитным пробоем: в присутствии звука переходы, связанные с магн. пробоом, происходят при существенно меньших магн. полях и могут приводить к изменению топологии электронных траекторий. А. п. приводит к появлению новых периодов осцилляции Шубникова≈ дс Хааяа (см. Шубпикова≈ де Хааза эффект], а также к изменению плавной части тензора электропроводности в сильных магн. полях.
Лит..- БрандтН. Б. и др., Изменение топологии поверхности Ферми в кристаллах с дополнительным длинным
")
}
