Спиновые волны в легкоосном антиферромагнетике с прецессирующей доменной стенкой

Abstract

В рамках уравнений для вектора антиферромагнетизма исследованы спектр спиновых волн и их рассеяние на доменной стенке с прецессирующими спинами в легкоосном антиферромагнетике в постоянном магнитном поле, направленном вдоль легкой оси. Показано, что такое магнитное поле может быть полностью исключено из уравнений движения, в результате чего они могут быть приведены к лоренцинвариантному виду. Решена задача о спектре слабых возбуждений прецессирующей доменной стенки и найдены точные решения линеаризованных уравнений, описывающие распространение спиновых волн в антиферромагнетике с такой доменной стенкой. Получено явное выражение для коэффициента отражения спиновых волн от доменной стенки как функции волновых векторов падающей и прошедшей волны и его зависимость от частоты спиновых волн. Найден интервал частот, в котором происходит их полное отражение, и продемонстрировано резкое убывание коэффициента отражения выше верхней границы этого интервала. Показано, что полученные результаты могут быть обобщены на случай движущейся доменной стенки в трехмерном кристалле.

У рамках рівнянь для вектора антиферомагнетизму досліджено спектр спінових хвиль та їх розсіяння на доменній стінці зі спінами, що здійснюють прецесію у легковісному антиферомагнетику у постійному магнітному полі, яке спрямоване уздовж легкої вісі. Показано, що таке магнітне поле може бути повністю виключено з рівнянь руху, внаслідок чого вони можуть бути приведені до лоренц-інваріантної форми. Розв'язано задачу щодо спектра слабких збуджень доменної стінки з прецесією та знайдено точні розв'язки лінеаризованих рівнянь, які описують розповсюдження спінових хвиль у антиферомагнетику з такою доменної стінкою. Отримано явний вираз для коефіцієнта відбиття спінових хвиль від доменної стінки як функції хвильових векторів падаючої хвилі та тієї, що пройшла крізь стінку, і його залежність від частоти спінових хвиль. Знайдено інтервал частот, в якому відбувається їх повне відбиття, та продемонстровано різке спадання коефіцієнта відбиття вище верхньої межі цього інтервалу. Показано, що отримані результати можуть бути узагальнені на випадок рухомої доменної стінки в тривимірному кристалі.

The equations for antiferromagnetism vector are used to investigate the spectrum of spin waves and their scattering by the domain wall with the precessing spins in an easy-axis antiferromagnet at a constant magnetic field applied along the easy axis. It is shown that the magnetic field can be completely eliminated from the equations of motion whereupon they can be reduced to the Lorentz-invariant ones. The problem on a small excitation spectrum of the precessing domain wall is solved and exact solutions of the linearized equations describing the propagation of spin waves in the antiferromagnet with the domain wall are found. An explicit expression for the reflection coefficient of spin waves from the domain wall as a function of wave vectors of incident and transmitted waves, and its dependence on frequency of spin waves are obtained. A frequency range within which they are fully reflected is found and a dramatic decrease of the reflection coefficient above the upper limit of the interval is demonstrated. It is shown that the results can be generalized to the case of a moving domain wall in a three-dimensional crystal.