臨界場

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YIG單晶薄膜在垂直泵下鐵磁共振摺疊效應的實驗結果 已被報道了。進一步分析這些實驗結果和討論薄膜樣 品的第二級自旋波不穩定性的臨界場。分析結果表明，連續波高功率激發的鐵磁共振摺疊效應主要是由於樣品發熱引起的。是在脈衝微波功率激發下，當靜磁場平行薄膜平面時，鐵磁共振不存在明顯的摺疊效應，但對靜磁場垂直 於薄膜平面的鐵磁共振觀察到摺疊效應。 ^[1] 

根據實驗事實，通過對YIG單晶薄膜在垂直泵下的FMR吸收曲線形狀的進一 步分析得出： 在連續波下高功率FM R摺疊效應主要來自樣品的熱效應。在低佔空因數、 高峯值脈衝功率激發下，對靜磁場處於薄膜平面內的FMR，不 存在明顯的摺疊效應，FMR的主要表現是共振線寬變寬。只有對靜磁場垂直於薄膜平面的FMR才觀察到真實的摺疊效應，這種情況與Anderson一Suhl的結論是 一致的。但是在確定第二級自旋波不穩定性臨界場時，採用給出的式 子，得到的臨界場值與實驗結果符合得較好。 ^[1] 

Suhl首先用自旋波不穩定性過程來解釋垂直泵下高功率FMR非線性效應，並對均勻磁化樣品和圓盤狀樣品分別給出了第二 級自旋波臨界場的計算公式。Schlomann給出了平行泵下非線性效應的自旋波臨界場的計算公式。Patton在這兩個理論的基礎上，對小橢球鐵氧體樣品，把計算第一級自旋波不穩定臨界場的公式推廣到任意泵的情況。對YIG單晶薄膜樣品在忽略立方晶體磁晶各向異性和外延單晶薄膜的感生各向異性，僅考慮樣品形狀各向異性的影響，對樣品在三種不同場結構組成的垂直泵下的第二級自旋波不穩定性臨界場作了詳細的計算，得到如下的結果：當靜磁場平行樣品平面，交變磁場垂直或平行於樣品平面時，計算臨界場與實驗結果偏離較大。 ^[1] 

從三種場結構的垂直泵下得到的臨界場的計算值和實驗值可以看出，當交變磁場處於樣品平面時，無論靜磁 場是平行樣品平面還是垂直樣品平面，從得到的臨界場值是十分接近的，實驗給出的兩個臨界場值又是相同的，而 且這兩種情況下臨界場的計算值和實驗值都比交變磁場垂直於樣品平面時獲得臨界場的計算值和實驗值要小30多左右。這説明垂直泵下的第二級自旋波不穩定臨界場與施加交變磁場的方位有關，交變磁場在樣品平面內激發自旋 波不穩定性增長要比交變磁場垂直的情況來得容易。這個理論分析的結果和實驗事實與Patton的預言是完全一致的。 ^[1] 

測量了鐵電液晶SmC相在交變電場作用下展開螺旋結構的臨界場與温度和頻率的變化關係，在實驗過程中觀察到了滯後現象和重入現象。另外給出了高頻臨界的理論計算結果 、理論和實驗符合得較好。 ^[2] 

在直流電場作用下已有人測得了臨界場滯後效應，而關於交變電場的臨界場滯後效應尚未見諸報道。着重討論交變電場作用下臨界場的滯後現象。

定義展開臨界E_r(unwinding)為最後一條螺距條紋消失時的電場；定義回覆臨界場E_r(unwinding)為螺距完全展開後緩慢降下電場至第一條條紋出現時的電場。那麼△E_c=△E_u-△E_r 即為臨界場的滯後部分。在實驗中發現交變電場的低頻區和高頻區都存在臨界場的滯後現象，並且臨界場的滯後部分△E_c正比於臨界場的大小。在高頻區由於臨界場比低頻要高得多，相應臨界場的滯後△E_c也比低頻區高得多。在中頻區發現不存在滯後現象，這主要是因為在中頻區液晶分子較容易跟上電場的振動，其螺旋結構的展開是通過近晶層的形變來實現的，完全不同於低頻區和高頻區通過螺距條紋的消失來實現螺旋結構的展開。

理論上對直流臨界的滯後效應也還沒有和實驗符合較好的模型，S^。Kai等把滯後歸結於自發極化矢量排列引起的內電場；而Dumrongrattana等人認為根據Glogrova提出的向錯模型，±2π向錯對的湮滅和產生之間也應該存在滯後。怎樣在理論上更好地解釋直流臨界場的滯後效應並對交流臨界的滯後效應作出解釋是一個值得進一步探討的問題。 ^[2] 

實驗測得的在50Hz和20kHz電場作用下其臨界電場和温度的關係。50Hz和20kHz交變電場使螺旋結構展開臨界場在温度離T_c較遠時，兩者相差不多；在T—T_c附近，20Hz、50Hz的臨界場都在T—T_c時趨近於零，而20kHz的臨界場在T —T_c附近時突然升到很高，這是高頻電場下的重入現象。 ^[2] 

△E_c與頻率之間的關係，橫座標已取為對數。在低頻區臨界場隨頻率的升高而增加：在高頻時，△E_c基本不隨頻率變化，成為飽和展開臨界場；在中間區域有兩個極值峯：一個在40Hz處，另一個在700Hz處。這兩個峯的形成主要是因為近晶層的形變所致，近晶層形變如果產生了網格圖案或λ圖案時，這兩種結構都比較穩定，難以展開，所以電場要一直增強到使尖刀型圖案，出現而使網格圖案或入圖案展開。這兩個極大峯正好對應於λ圖案和網格圖案，而在其中間的區域400—650Hz處近晶層的形變既不能形成網格圖案，也不能形成λ圖案，這樣臨界場在這個頻區就有了大幅度的降低。另一個極小值在1.5kHz左右，也對應於近晶層發生彎曲而形成網格圖案和近晶層由於外場頻率太高而不能發生彎曲的轉變點。當頻率高於這個值時，彎曲閾值E_b就超過螺距展開的臨界場，使近晶層不能產生彎曲。當頻率進一步升高，由於自發極化項不起作用，所以在高頻端螺距展開的臨界場趨於飽和。以前認為在f >400Hz時分子跟不上電場振動，根據測量的結果，至少在f >500Hz以後分子才難以跟上電場振動，當f ≥4kHz時，分子完全跟不上電場振動而使臨界場達到飽和。 ^[2]