A rácsrezgések hatása a mágneses anizotrópiára első elvekből
A mágneses anyagok elméleti hátterének megértése már régóta foglalkoztatja a fizikusokat. A mágneses jelenségek gyakorlatba ültetése mindennapjainkat meghatározó eszközök létrejöttét tették lehetővé például adattárolási vagy jelátviteli módszerek kidolgozásával. Napjainkban dinamikusan fejlődő, perspektivikus ágazat a spintronika, melynek célja a jövőbeli nanoelektronikai eszközök kifejlesztése. Kutatásom eredményei segíthetik a magnon-fonon kölcsönhatások leírásának pontosítását, amely igen fontos szerepet játszik a spintronikában.
Mágneses rendszerek viselkedését gyakran írjuk le egy kiterjesztett klasszikus Heisenberg-modell segítségével, amelyben a spinek közötti kicserélődési csatolás kiegészül egy ionos anizotrópiát leíró taggal. A modellben fellépő paraméterek meghatározására különböző első elveken alapuló módszereket dolgoztak ki. Az egyik gyakran használt eljárás az infinitezimális forgatások módszere[1], amely során a Gibbs szabadenergia másodrendű megváltozását határozzuk meg abban az esetben, ha a mágnesezettség irányát kicsiny szöggel elforgatjuk két kiválasztott rácsponton. Az eljárást a Korringa-Kohn-Rostoker (KKR) módszer formalizmusát használva dolgozták ki, amelyet később általánosítottak relativisztikus esetre is[2].
A magnon-fonon kölcsönhatás leírása során szükségünk van a modell paramétereinek megváltozására a rácspontokon lévő atomok kis elmozdulásai esetén. Dolgozatomban meghatároztam a többszörös szórás formalizmus keretein belül az atomok elmozdulását generáló operátorokat, és ezek segítségével kifejeztem a szabadenergia harmadrendű megváltozását. Az infinitezimális forgatás módszerének szellemében analitikus formulákat dolgoztam ki a szabadenergia megváltozásának azon járulékaira, amelyekben a mágneses momentumok két forgatása és egy atom eltolása szerepel. Munkám során megmutattam, hogy Mankovsky és munkatársai hasonló témával foglalkozó publikációjában[3] bizonyos járulékok hiányoznak ezek közül. A szabadenergia harmadrendű megváltozásából a Heisenberg-modellben fellépő paraméterek hely szerinti deriváltjai meghatározhatóak. Az analitikus eredményeket a már meglévő KKR programkódba implementáltam, és segítségével tércentrált köbös arany (001) felületére felvitt egy atom vastagságú vas réteg mágneses anizotrópia energiáját vizsgálom.
1. A.I. Liechtenstein and M.I. Katsnelson and V.P. Antropov and V.A. Gubanov, Journal of Magn. Magn. Mater. 67,65 (1987)
2. L. Udvardi, L. Szunyogh, K. Palotás, P. Weinberger, Phys. Rev. B68, 104436 (2003)
3. S. Mankovsky, S. Polesya, H. Lange, M. Weißenhofer, U. Nowak, H. Ebert, Phys. Rev. Letters 129,067202 (2023)
szerző
-
Réti Eszter
Fizika alapszak (BSc)
alapképzés (BA/BSc)
konzulens
-
Dr. Udvardi László
tud. főmunkatárs, Elméleti Fizika Tanszék
