Программа спецкурса МАГНИТНЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКИ (9 семестр, 36 часов, экзамен) Часть 1. Магнитохалькогенидные полупроводники и манганиты 1. Магнитные полупроводники: монохалькогениды европия, халькогенидные шпинели - магнитные свойства. Применение модели s-d-обмена к магнитным полупроводникам. Гигантский красный сдвиг края оптического поглощения и его связь с магнитным порядком. Понятие о ферронах. Свободные, примесные, индивидуальные и коллективные ферроны. Два вида неоднородных магнитных состояний в антиферромагнитных вырожденных полупроводниках. 2. Электрические свойства ферромагнитных полупроводников с электронным и дырочным типами проводимости. Гигантский максимум электросопротивления в районе точки Кюри и гигантские отрицательное и положительное магнитосопротивления в районе температуры Кюри в ферромагнитных полупроводниках n-типа. S-d-обмен и аномалии температурной зависимости электро- и магнитосопротивления. 3. Экспериментальные доказательства магнитно-двухфазного состояния в вырожденном EuSe. Переход металл-полупроводник в сильно легированных ферромагнитных полупроводниках и его объяснение образованием коллективных ферронов при температуре перехода. 4. Аномалии фотоэлектрического эффекта в слабо легированной галлием кадмий-хромовой халькошпинели. Гигантские отрицательное и положительное фотомагнитосопротивления в области точки Кюри. Фотомагнитный эффект. Повышение парамагнитной точки Кюри с увеличением уровня легирования в магнитных полупроводниках. Объяснение указанных явлений с помощью примесных ферронов. 5. Гигантский сдвиг края оптического поглощения в ферромагнитных полупроводниках CdCr2S4 и CuCr2S4-хSeх, связанный с ферромагнитным порядком. Его объяснение с помощью межзонного s-d обмена. Антиферронные состояния носителей тока в ферромагнитных полупроводниках с «синим сдвигом» ширины запрещенной зоны. Объяснение аномалий магнитных свойств CdCr2S4 и CuCr2S4-хSeх с помощью антиферронов. 6. Афмонные состояния носителей тока в антиферромагнитных полупроводниках с высокими температурами Нееля. Экспериментальные свидетельства их существования в антиферромагнитных халькошпинелях. 7. Кристаллографические свойства манганитов. Антиферромагнитная структура соединений LaMnO3, CaMbO3 и SrMnO3. Магнитно-двухфазные ферро- и антиферромагнитные состояния в La1-xAxMnO3 (Az, Ca,Sr ), его экспериментальные доказательтства. Колоссальное магнитосопротивление при комнатной температуре в системе La1-xAxMnO3 Зависимость кристаллической структуры от магнитного поля в La0,83Sr0,17MnO3 Особенности теплового расширения и объемной магнитострикции в районе точки Кюри в La1-xAxMnO3 8. Описание состояния «спиновое стекло». Фрустрация связей. Магнитные свойства и данные нейтронной диффракции, при наличии которых материал считают спиновым стеклом. Суперпарамагнетизм. Основные неразрешенные проблемы спинстеклообразного состояния. Состояние спинового стекла в разбавленных изоляторах с конкурирующими обменными взаимодействиями между первыми и следующими за ближайшими соседями. Магнитоконцентрированные спиновые стекла со знакопеременными обменными взаимодействиями в полупроводниковых халькошпинелидах. Экспериментальные доказательства существования фазового перехода спиновое стекло-парамагнетик в этих спиновых стеклах. Участие ферронов в создании спинстеклообразного состояния в спиновых стеклах - халькошпинелидах. Возможные применения магнитных полупроводников. Литература к части 1 спецкурса 1. Белов К.П., Королева Л.И. и др. Магнитные полупроводники - халькогенидные шпинели.- М., МГУ, 1981. 2. Метфессель З., Маттис Д. Магнитные полупроводники.- М., Мир, 1979. 3. Нагаев Э.Л. Физика магнитных полупроводников.- М., Наука, 1979 4. Нагаев Э.Л. Манганиты лантана и другие магнитные полупроводники с гигантскими магнитосопротивлениями. - УФН, т.166, № 8, с.833. 1979. Часть 2. Ферриты - аномальные магнитные полупроводники 1. Ферриты-шпинели, гексаферриты, ферриты-гранаты, монооксиды переходных элементов. Координационные многогранники: тетра-, окта и додекаэдры. Нормальная, обращенная и смешанная шпинели. Валентность магнитных катионов. Влияние кристаллического поля на магнитные моменты катионов. Ферриты со «слабой» подрешеткой. Низкотемпературный переход магнитный порядок-беспорядок (точки ТВ). Аномалии температурных зависимостей спонтанной намагниченности при низких температурах. 2. Электропроводность ферритов. Донорные и акцепторные катионы. «Перескоковый механизм проводимости в ферритах. Аномально низкая подвижность носителей тока в ферритах. Методы определения концентрации и подвижности носителей тока в ферритах. 3. Магнитосопротивление в ферритах: анизотропное и изотропное. Сопоставление полевых и температурных зависимостей магнитосопротивления ферромагнетика (Ni) и феррита марганца и др. Две компоненты изотропного отрицательного магнитосопротивления в ферритах. Локализация электронов проводимости под влиянием «антиферромагнитного» s-d обмена. Делокализационный механизм изотропного магнитосопротивления и аномалий магнитосопротивления в ферритах. 4. Объяснение низкой подвижности носителей тока в ферритах и антиферромагнитных монооксидах. Интерпретация гигантских значений низкочастотной диэлектрической проницаемости в ферритах-шпинелях 5. Магнитные аномалии в магнетите и других ферритах, обусловленные электронными процессами. Модель магнитоэлектронной подрешетки. Объяснение аномалии («занижения») магнитного момента насыщения при 0 К в ферритах-шпинелях. Интерпретация аномалий спонтанной намагниченности, восприимчивости парапроцесса и магнитокалорического эффекта в магнетите в области низкотемпературного превращения (Т=120 К). Объяснение заниженных величин одноионной магнитострикции и магнитной анизотропии в магнетите. Новая концепция низкотемпературного превращения в магнетите (Тt = 120 К). 6. Магнитная вязкость в ферритах, обусловленная электронной диффузией. СВЧ-потери, обусловленные электронной релаксацией. 7. Фотоиндуцированные магнитные эффекты в феррите-гранате иттрия при введении в него донорных катионов. Литература к части 2 спецкурса 1. Крупичка С. Физика ферритов.- М., Мир, 1976. 2. Белов К.П. Ферриты в сильных магнитных полях. - М.: Наука (1972). 3. Белов К.П. Электронные процессы в ферритах.- М., Изд. физфак МГУ (1996). 4. Белов К.П. Редкоземельные магнетики и их применение. - М.: Наука )1980). Стр.146-149. Авторы программы: профессор К.П.Белов, профессор Л.И.Королева