Анотація до роботи:

Гапон В. І. Вплив світла на індуковані магнітним полем фазові переходи в оксидах марганцю і . - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.11 – магнетизм. - Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України, Харків, 2005.

Проведені експериментальні дослідження впливу світла на індуковані магнітним полем фазові переходи в оксидах марганцю і . Виявлено, що лінійно поляризоване світло може стимулювати або подавляти метамагнітний перехід в АФМ гранаті і приводити тим самим до зменшення або збільшення поля переходу, відповідно. В рамках моделі, що пов’язує зсув поля метамагнітного фазового переходу під дією опромінення, з виникненням у кристалі фотоіндукованого магнітного моменту отриманий вираз для зсуву поля метамагнітного фазового переходу. Фотоіндукований магнітний момент виявлено у гранаті експериментально. Ненульові компоненти фотоіндукованого магнітного моменту отримані в межах феноменологічного підходу, для випадків та .

Виявлено, що опромінення плівок манганіту в магнітному полі при низьких температурах стимулює перехід з АФМ діелектричного до ФМ металічного стану . Встановлено, що фотоіндукований перехід з АФМ діелектричного до ФМ металічного стану в дослідженому манганіті є незворотним. Релаксація фотоіндукованих змін намагніченості та електричного опору при низьких температурах не виявлена. Запропонована модель фотоіндукованого переходу з АФМ діелектричного до ФМ металічного стану та механізм впливу світла на стан манганіту .

1. Виявлено вплив лінійно поляризованого світла на індукований магнітним полем метамагнітний фазовий перехід в АФМ гранаті . Встановлено, що в випадку ( - тетрагональна вісь кристала) опромінювання, в залежності від орієнтації площини поляризації світла відносно кристалографічних осей, може стимулювати або подавляти метамагнітний перехід. В випадку опромінювання призводить до зменшення поля фазового переходу з антиферомагнитного до феромагнітного стану, але величина, на яку зменшується поле переходу, залежить від орієнтації площини поляризації відносно кристалографічних осей.

2. За допомогою прецизійних магнітометричних досліджень експериментально виявлено виникнення фотоіндукованого магнітного моменту в гранаті при опромінюванні кристала лінійно поляризованим світлом. Величина і напрямок фотоіндукованого моменту залежать від орієнтації площини поляризації світла відносно кристалографічних осей. В випадку фотоіндукований магнітний момент виявлений тільки в АФМ стані, а в випадку - як в АФМ, так і в метамагнітному стані. Фотоіндукований магнітний момент має протилежну орієнтацію в двох можливих АФМ станах гранату АФМ⁺ и АФМ^-, які пов'язані між собою операцію симетрії - інверсія часу.

3. Для двох випадків напрямку розповсюдження світла та орієнтації магнітного поля в гранаті ( та ) в рамках феноменологічного підходу знайдені ненульові компоненти фотоіндукованого магнітного моменту та визначена їх залежність від орієнтації площини поляризації світла відносно кристалографічних осей. Отримані вирази для компонент фотоіндукованого магнітного моменту описують спостережувані у експерименті особливості, а саме залежність величини та напрямку фотоіндукованого моменту від орієнтації площини поляризації світла та протилежну орієнтацію фотоіндукованого магнітного моменту в АФМ станах АФМ⁺ и АФМ^-. На мікроскопічному рівні виникнення фотоіндукованого магнітного моменту пов'язується з перерозподілом під впливом лінійно поляризованого світла іонів , які містяться в невеликій кількості в гранаті , між магнітними підґратками кристала (фотоіндукований перенос заряду між іонами та ).

4. В межах феноменологічної моделі отримано вираз для зсуву поля метамагнітного фазового переходу в гранаті під впливом лінійно поляризованого світлового опромінення. Зміна поля переходу під дією світла пов’язана з виникненням у кристалі фотоіндукованого магнітного моменту. З урахуванням отриманих експериментальних величин фотоіндукованого магнітного моменту проведені оцінки величин зсуву поля метамагнітного фазового переходу під впливом опромінення для двох орієнтацій, що вивчалися та , та отримано задовільний збіг з експериментом.

5. Виявлено, що опромінення плівок манганіту в магнітному полі при низьких температурах T < 50 K стимулює індукований магнітним полем фазовий перехід з антиферомагнитного діелектричного до феромагнітного металічного стану. В опромінених плівках фазовий перехід відбувається при менших величинах магнітного поля порівняно с неопроміненими плівками. Опромінення призводить до зростання намагніченості, та зменшення електричного опору .

6. Встановлено, що фотоіндукований перехід з АФМ діелектричного до ФМ металічного стану в манганіті є незворотнім. Зміни стану манганіту, що викликані опромінюванням, залишаються після вимкнення магнітного поля і проявляються при наступному його введенні в тому ж вигляді, в якому вони спостерігалися після опромінення плівки в магнітному полі. Релаксація фотоіндукованих змін намагніченості та електричного опору при низьких температурах не спостерігається.

7. Експериментально виявлено, що при однакових умовах опромінювання фотоіндукована зміна електричного опору плівок досягає насичення значно швидше, ніж фотоіндукована зміна намагніченості. Ця особливість протікання фотоіндукованого фазового переходу в манганіті пов’язується з виникненням перколяційного металічного кластера. Після формування перколяційного кластера при подальшому зростанні об'єму ФМ металічної фази під дією опромінення електричний опір плівки змінюється несуттєво, тоді як намагніченість продовжує зростати пропорційно об'єму ФМ фази.

8. Запропонована модель фотоіндукованого переходу з АФМ діелектричного до ФМ металічного стану в манганіті , що враховує неоднорідний стан кристалу. Відповідно моделі, опромінювання манганіту приводить до утворення нових і зростання існуючих ФМ металічних кластерів всередині АФМ діелектричної фази. Зростання концентрації ФМ металічної фази під дією опромінювання веде до зростання намагніченості і зменшення електричного опору. Таким чином, світло стимулює перехід з АФМ діелектричного до ФМ металічного стану і зміщує його в область менших полів. Механізм впливу світла на стан манганіту може бути пов'язаний з фотоіндукованим переносом заряду між іонами і . Фотоіндуковані зміни порядку розташування іонів і в кристалічній гратці сприяють руйнуванню зарядового упорядкування, яке має місце в АФМ діелектричній фазі, і переходу манганіту до ФМ металічного стану.