ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Доменные и периодические структуры в магнитном поле из "Электронная теория металлов" Термин диамагнетизм здесь и всюду используется только в смысле происхождения сильного магнетизма от диамагнитного квантования Ландау. Магнитная же восприимчивость, согласно 15, вообще говоря, состоит из суммы диамагнитных и парамагнитных (в смысле знака) компонент и может соответствовать как сильному диамагнетизму (—X 1), так и сильному парамагнетизму (х1 1). Последний приводит к неустойчивости однородного состояния (см. ниже). [c.166] Неосциллирующая добавка к термодинамическому потенциалу за счет магнитного поля, как можно показать, значительно больше осциллирующей, однако меняется она плавно, и при низких температурах (20.1) ее вклад в полные магнитную восприимчивость X и момент М мал. [c.166] Как известно, термодинамически устойчивыми являются лишь состояния, соответствующие дН/дВ О (см. [47]), т. е. 4лх 1. Поэтому возрастание к приводит к расслоению на магнитные фазы с различными значениями В (рис. 49), т. е. к появлению диамагнитных доменов [48] ). [c.167] Физически это связано с тем, что магнитное поле меняет плотность состояний, а следовательно, и внутреннюю энергию электронного газа, и при 4яу.тах 1 оказывается выгодной перестройка плотности состояний, связанная с изменением В при расслоении на фазы. [c.167] Поскольку, согласно 15, зависимость М В) осциллирует, кривая равновесия имеет ряд периодически повторяющихся плоских участков расслоения (показаны пунктиром на рис. 49). [c.167] Непосредственное экспериментальное доказательство существования диамагнитных доменов было дано в работе [49а] наблюдалось расщепление линии ядерного магнитного резонанса благодаря разным значениям магнитного момента в различных доменах (изложение результатов этой модели и ее обсуждение см. в работе [496]). [c.167] Из общих соображений можно понять, как будет происходить переход от однородной структуры к периодической ). Требование термодинамической устойчивости приводит к непрерывности при переходе соответствующего термодинамического потенциала (так, положительность теплоемкости Су означает непрерывность и монотонность свободной энергии как функции температуры Т). Это значит, что в точке перехода может появляться либо бесконечно малое количество новой фазы с существенно новыми свойствами, т. е. с конечной амплитудой А пространственных осцилляций, либо само новое состояние бесконечно мало отличается от старого (т. е. амплитуда осцилляций бесконечно мала). [c.168] В первом случае рождение новой фазы связано с флуктуа-ционно возникающими зародышами, которые, для того чтобы оказаться термодинамически выгодными, должны быть достаточно велики (ибо имеется ногзрхностная энергия на границе разных фаз). Поэтому возмож. ы перегрев и переохлаждение — сохранение метастабильной ( . нородной фазы. Точка перехода есть, следовательно, точка пересечения термодинамических потепциалов однородных фаз и не является, в сущности, особой точкой (см. [10], 81, 83) —это фазовый переход первого рода. [c.168] Я 10 э и Гк 1 °К — только при таких температурах существенны квантовые осцилляции), т. е. Т—Гк1 °К. Нарушение этого неравенства находится далеко за пределами возможностей эксперимента. [c.169] Сплошная линия —линия фазовых переходов второго рода, пунктирная - линия фазовых переходов парвого рода, точечная - линия абсолютной неустойчивости О — критическая точка фазовых переходов второго рода, X — критическая точка заштрихована область существования проитранственио-периодической структуры. [c.170] В точке (Го, Яо) линия фазовых переходов первого рода (соответствующих расслоению на однородную, с Л = О, и периодическую, с Л О, фазы) и линия абсолютной неустойчивости периодической фазы с Аф (рис. 50). Теплоемкость Сц или соответственно восприимчивость к на последней обращаются в бесконечность как Ti - или ( 21). [c.170] Фазовый переход возможен, конечно, не только от однородной структуры к периодической, но и при появлении на фоне неоднородной структуры с конечной амплитудой добавки (конечной или бесконечно малой) с новым периодом, отличающимся от старого на конечную величину. [c.170] Периодическая зависимость квантовых осцилляций от В в однородном случае приводит к повторяемости переходов по при изменении В (при заданном Т). [c.171] Все трудности построения теории переходов второго рода относятся к области Гс р, если таковая существует. [c.171] Таким образом, фазовые переходы и первого, и второго рода могут соответствовать переходу как к периодической, так и к доменной структурам. [c.172] Важной особенностью подобных фазовых переходов является макроскопичность радиуса взаимодействия. Конечность образца приводит при этом к относительной ширине перехода как по температуре, так и по магнитному полю порядка (/ я/ ) О — линейные размеры образца. Внутри этой области все термодинамические величины являются быстро изменяющимися, но аналитическими функциями. [c.172] Оценки (20.1) и (20.2) показывают, что неоднородные структуры возникают при слабых магнитных полях и низких температурах в чистых образцах (при Г = О и т = оо восприимчивость X— оо при В- 0). [c.172] Величина определяется из совпадения полного числа электронов в магнитном поле и в его отсутствие. Знание Z и ф(г) позволяет определить плотпость электронов каждой зоны в точке г. [c.173] Используя полученную формулу и приведенную ранее оценку для добавки к термодинамическому потенциалу, легко убедиться, что потенциал ф не сказывается в интересующем нас приближении не только па квантовании в магнитном поле, но и на магнитной воснриимчивости. Поэтому все расчеты можно проводить, не учитывая ф, подставляя результаты расчетов в (20.7) для вычисления ф(г). [c.173] Вернуться к основной статье