Acoustic birefringence at electromagnetic excitation of sound in iron borate crystals

Abstract

Высокотемпературные антиферромагнетики (борат железа, гематит и др.) обладают большой величиной магнитоупругой связи. В условиях эффекта двулучепреломления имеется возможность управления параметрами звуковых волн малым внешним магнитным полем. Большая величина магнитоупругой связи повышает чувствительность магнитной системы образца к внешним механическим воздействиям, например со стороны акустических контактов с пьезопреобразователями. Авторами эксперименталь-но изучен эффект бесконтактной (электромагнитной) генерации звука во внешнем магнитном поле при минимальном влиянии внешних механических напряжений на магнитные свойства образца. Обнаружен эффект двулучепреломления при электромагнит-ной генерации высокочастотной ультразвуковой волны, представляющий интерес с точки зрения его приборного приложения. Проведено сравнение теории эффекта двулучепреломления с данными эксперимента. Получена величина магнитоупругой щели для бората железа. Ил. 2. Библиогр.: 12 назв.Ключевые слова: борат железа, акустическое двулучепреломление, электромагнитное возбуждение звука.Физический интерес к исследованиям акустического двулучепреломления (АД) в маг-нетиках связан с тем, что этот эффект позволяет управлять параметрами звуковой волны неболь-шим внешним магнитным полем. С точки зрения приложений в микро-и акустоэлектронике, осо-бенно интересны магнетики с большой величи-ной эффекта АД. Таковыми являются высокотем-пературные антиферромагнетики (АФМ) со сла-бым ферромагнетизмом (ФМ) и большой величи-ной магнитоупругой (МУ) связи. Например, бо-рат железа ( . Для этого типа образцов нами были обнаружены существенные отличия теории АД [2] и экспери-мента. Их удалось объяснить наличием эффектов наведенной магнитной поверхностной анизотро-пии, вызванной механическими граничными усло-виями, и блочной структуры образцов [4]. Задача данных исследований состояла в изучении эф-фекта АД в совершенном монокристалле FeBO 3 с минимальным влиянием механических напря-жений со стороны акустических контактов на магнитное состояние поверхности образца, т. е. при бесконтактном электромагнитном возбужде-нии звука (ЭМВЗ) в монокристаллическом образ-це [5]. Заметим, что при ЭМВЗ в борате железа, с учетом требований кристалломагнитной симмет-рии и стрикционной МУ связи, должна возбуж-даться только одна магнитная поперечная звуковая мода при q || C 3 (где q -волновой вектор звука, C 3 -тригональная ось кристалла). Поэтому обна-ружение и исследование эффекта АД при ЭМВЗ, связанного с интерференцией двух поперечных мод -магнитной и немагнитной, представляет значительный интерес.1. Выполнение эксперимента. Для из-мерений нами был использован образец бората железа высокого магнитного качества, который имел вид плоскопараллельной пластинки тол-щиной d ≈ 50 мкм. Поверхность пластинки пло-щадью ≈10 мм 2 совпадала с базисной плос-костью (XY) кристалла и была нормальна к главной оси симметрии С 3 . Эксперимент проведен в им-пульсном режиме генерации на частоте f ∼ 170 МГц при температуре 77 К. Методика измерений под-робно описана в [5]. Вкратце она такова. Акус-тич...