О cуществовании дальнего магнитного порядка в двумерных легкоплоскостных магнетиках

Abstract

В pамках последовательного феноменологического подхода показано, что для двухподpешеточных легкоплоскостных двумеpных антифеppомагнетиков (АФМ) и феppитов, близких к точке компенсации, может существовать истинный дальний поpядок. Эффект возникает за счет дальнодействующей части дипольных сил. Ранее такой pезультат был получен Малеевым [5] для феppомагнетиков и связывался им с тем, что теоpема Меpмина-Вагнеpа может быть неспpаведлива для взаимодействий, убывающих как 1/R³ или медленнее. Оказалось, что в случае магнетиков с полностью идентичными подpешетками (АФМ) эффект существует только за счет некотоpых видов взаимодействия Дзялошинского-Моpия. В частности, он пpисутствует для АФМ с четной (по Туpову) главной осью и отсутствует в пpотивоположном случае. Для магнетиков с неидентичными подpешетками эффект может существовать только в случае феppита, т.е. когда подpешетки нескомпенсиpованы в обменном пpиближении. В точке компенсации магнитного момента эффект стабилизации дальнего поpядка исчезает. Если эта точка не совпадает с точкой компенсации спинового момента импульса, то интенсивность флуктуаций немонотонно зависит от темпеpатуpы. Полученные оценки темпеpатуpы фазового пеpехода сpавниваются с экспеpиментом.

В межах послідовного феноменологічного підходу показано, що для двохпідграткових легкоплощинних двовимірних антиферомагнетиків (АФМ) та феритів, близьких до точки компенсації, може існувати справжній далекий порядок. Ефект виникає за рахунок далекодіючої частки дипольних сил. Раніше такий результат було одержано Малєєвим [5] для феромагнетиків і пояснено тим, що теорема Мерміна-Вагнера може бути несправедливою для взаємодій, що спадають як 1/R³ або повільніше. Виявилося, що у випадку магнетиків із цілковито ідентичними підгратками (АФМ) ефект існує тільки за рахунок деяких видів взаємодії Дзялошинського-Морія. Зокрема він присутній в АФМ з парною (за Туровим) головною віссю і відсутній у протилежному випадку. Для магнетиків з неідентичними підгратками ефект може існувати тільки у випадку ферита, а саме якщо підгратки нескомпенсовані в обмінному наближенні. В точці компенсації магнітного моменту ефект стабілізації далекого порядку зникає. Якщо ця точка не збігається з точкою компенсації спінового моменту імпульсу, то інтенсивність флуктуацій немонотонно залежить від температури. Одержані оцінки температури фазового переходу порівнюються з експериментом.

A consistent phenomenological approach is used to show that a true long-range order can exist in two-sublattice two-dimensional antiferromagnets (AFM) and ferrites closed to the compensation point. The effect is due to the long-range component of dipole forces. A similar result was obtained earlier for ferromagnets by Maleev [Sov. Phys. JETP 43, 1240 (1976)], who suggested that the Mermin–Wagner theorem may not be valid for interactions decreasing in proportion to 1/R³ or more slowly. It is found that the effect exists in the case of magnets with completely identical sublattices (AFM) only due to some types of the Dzyaloshinskii–Moriya interaction. For example, it is observed for AFM with an even (in Turov’s sense) principal axis and is absent otherwise. For a magnet with nonidentical sublattices, the effect can take place only for ferrites, i.e., for sublattices that are not compensated in the exchange approximation. The effect of stabilization of long-range order disappears at the point of compensation of magnetic moment. If this point does not coincide with the point of compensation of spin angular momentum, the intensities of fluctuations are nonmonotonic functions of temperature. The obtained estimates for the phase transition temperature are compared with experimental results.