Отражение электромагнитных волн от структур, содержащих магнитоупорядоченные среды

Физика магнитных явлений до сих пор остается одной из актуальных областей физики конденсированного состояния. В ней постоянно происходят новые открытия. К наиболее значимым открытиям в физике магнетизма за последние десятилетия можно отнести явления гигантского и колоссального магнитосопротивления и новую магнитную память на основе этих явлений [1,2], магнитную силовую микроскопию [3], спиновые транзисторы [4], интеллигентные материалы [5], имеющие большие перспективы практического применения в науке, технике и медицине [5−7], генерация, движение и накопление доменных стенок в магнитных нанопроводниках, с перспективой создания на основе этих проводников новой магнитной памяти [8,9], а также явления аномального проявления различных физических свойств магнитоупорядоченных кристаллов в области магнитных фазовых переходов [10−12]. Все это обуславливает актуальность задач, касающихся исследования различных свойств магнитоупорядоченных кристаллов.

Важное значение имеют и те новые, часто уникальные возможности для решения фундаментальных проблем физического материаловедения, которые возникают при исследовании магнитоупорядоченных веществ. Последнее связано с тем, что помимо обычных для твердых тел свойств, магнитоупорядоченные вещества имеют особые, ярко выраженные специфические свойства, например, электродинамические.

Магнитоупорядоченные среды обладают особыми электродинамическими свойствами. Физическая причина этих свойствразличные типы магнитных резонансов (ферро (ФМР) [13] - или антиферромагнитный (АФМР) [14] резонанс, магнитоакустический (MAP) [15−17] и магнитостатический (МСР) [18] резонансы), означающие возможность возбуждения специфических элементарных возбуждений (спиновых волн — магнонов, упругих волн — фононов) электромагнитной волной. Некоторые резонансы в магнетиках возможно наблюдать только при учете магнитоупругого взаимодействия, то есть взаимодействия магнитной и упругой подсистем магнитоупорядоченных кристаллов или магнитоэлектрического взаимодействия — взаимодействия магнитной и электрической подсистем в магнитных диэлектриках.

Исследование магнитоупругих явлений началось в 1963 — 1965 гг. с работ [19−24], в которых авторами, впервые, была показана важнейшая роль магнитоупругого взаимодействия в формировании многих свойств магнетиков. К настоящему времени хорошо исследован целый ряд статических и динамических эффектов, обусловленных магнитоупругим взаимодействием. К ним относятся, например, эффект магнитострикции, заключающийся в изменении размеров и формы тела (образца) при его намагничиванииэффект, открытый почти одновременно и независимо в [20,24] и получивший в дальнейшем соответственно названия эффекта «магнитоупругой щели» [19,20] или «застывшей решетки» [25,26]. В динамике магнитоупругое взаимодействие проявляется в существовании в магнетиках связанных магнитоупругих волн [10, 27−31]. Обычно параметр магнитоупругого взаимодействия мал, однако, при потере устойчивости в магнитной подсистеме, то есть в окрестности магнитных ориентационных фазовых переходов (ОФП) [32−35], роль магнитоупругого взаимодействия эффективно возрастает. В этом случае в области ОФП наблюдается эффект аномального уменьшения скорости звука.

В последующих работах были предсказаны новые типы нелинейных магнитоупругих волн [36], аномально большие величины амплитуд вторых и третьих гармоник объемных и поверхностных магнитоупругих волн в магнетиках в области ОФП [37,38], аномально большие значения термодинамических и кинетических величин (теплоемкости, теплопроводности и др.) магнетиков в области фазового перехода по магнитному полю [39], достаточно большая область вблизи фазовых переходов, в которой увеличение затухания связанных колебаний не препятствует аномальному росту различных магнитоупругих эффектов, интересных с практической точки зрения [40].

Были также проведены исследования электромагнитноакустического преобразования в феррои антиферромагнетиках. Сюда относится детальное исследование возбуждения ультразвука электромагнитной волной в редкоземельных металлах за счет смещения доменных границ и вращения намагниченности в доменах [41−43], нелинейного возбуждения упругих волн в ферромагнетиках с полосовой доменной структурой [44], а также по изучению особенностей линейной генерации звука в антиферромагнетиках [45]. Кроме того, различные аспекты влияния взаимодействия подсистем рассматривались и в геликоидальных магнетиках, в частности, на спектр связанных магнитоупругих волн [46,47].

На данный момент имеются также работы по исследованию особенностей связанных колебаний в магнетиках с двумя магнитными подсистемами [48−51]. Проведен детальный анализ влияния релаксации намагниченности на спектр спиновых и магнитоупругих колебаний [52,53]. В частности, учет релаксации позволил предсказать 100% уменьшение скорости продольного звука в области точки Кюри [54].

Имеются также работы по исследованию влияния магнитоупругого и магнитоэлектрического взаимодействий на спектр поверхностных магнитных и фононных поляритонов в антиферромагнетиках [55,56], в которых показано, что данные слабые взаимодействия могут существенно влиять на спектр поверхностных элементарных возбуждений магнетиков.

Из выше изложенного видно, что взаимодействие различных подсистем магнитоупорядоченных сред оказывает определенное влияние на распространение связанных волн, особенно сильно проявляющееся в области ОФП. Так, например, в магнитоупорядоченных кристаллах закон дисперсии связанных магнитоупругих волн вблизи точек ОФП изменяется кардинальным образом [10]. В законе дисперсии квазиспиновых волн появляется активация магнитоупругого происхождения, а закон дисперсии квазиупругих колебаний меняется с линейной зависимости от волнового числа на квадратичную зависимость в самой точке перехода.

Взаимодействие между магнитоупругими и электромагнитными волнами в магнетиках также приводит к появлению новых особенностей в спектре связанных колебаний в области ОФП. Связанные магнитоупругие и электромагнитные волны изучались в работах [18,41,57,58,59]). В [57] исследовались связанные колебания одноосных ферромагнитных диэлектриков и проводников. В [18,58,59] рассматривались ферродиэлектрики кубической симметриив [41] изучался спектр связанных волн в гексагональных, а в [58,59] в кубических ферромагнитных металлах. В указанных работах было отмечено, что квазиспиновая ветвь, как в диэлектриках, так и в металлах в точке ОФП имеет активацию, которая определяется магнитоупругим взаимодействием и взаимодействием между спиновыми и электромагнитными волнами. В ферродиэлектриках, при учете взаимодействия магнитоупругих и электромагнитных волн, в области малых волновых чисел квадратичный закон дисперсии могут иметь как квазиупругие, так и квазиэлектромагнитные волны. Учет акусто-электромагнитного взаимодействия не оказывает особого влияния на спектр связанных волн даже в сверхсильных полях. В области больших волновых чисел можно пренебрегать взаимодействием магнитоупругих волн с электромагнитными, а квадратичный закон дисперсии, в данном диапазоне, могут иметь только квазиупругие волны. В ферромагнитных металлах из-за наличия скин-слоя квазиупругие волны в точке ОФП сохраняют свой линейный закон дисперсии, а на зависимости квазиспиновых волн от волнового числа появляется область, где эти волны становятся нераспространяющимися.

Известно, что в ферромагнитных металлах, находящихся в магнитном поле, кроме затухающих в скин-слое электромагнитных волн могут существовать и распространяющиеся слабозатухающие спиральные электромагнитные волны (геликоны) [60, 61]. Эти волны также могут взаимодействовать с упругими и спиновыми волнами.

Взаимодействие геликонов с упругими и спиновыми волнами вдали от ОФП в одноосном ферромагнитном металле изучалось в работе [62]. В ней было показано, что при определенных условиях в ферромагнетике может наблюдаться тройной резонанс, при котором возбуждаются все три типа волн. Вблизи ОФП законы дисперсии связанных магнитоупругих волн и геликонов были исследованы в работах [58,59].

Оказалось, что металлах, в точке ОФП, при наличии слабых магнитных полей, учет взаимодействия магнитоупругих волн с нераспространяющимися электромагнитными волнами приводит к тому, что в спектре колебаний квазиспиновых и квазиупругих волн появляются участки, в которых эти волны становятся сильно затухающими, а закон дисперсии квазиэлектромагнитных волн изменяется с квадратичного на к4, что приводит к значительному уменьшению скин-слоя в ферромагнитном металле. В больших магнитных полях квазиспиновые и квазиупругие волны взаимодействуют с распространяющимися геликонами правой поляризации. Из-за этого взаимодействия в точке ОФП закон дисперсии квазигеликонных волн становится пропорциональным четвертой степени волнового числа.

Таким образом, значительный интерес представляют теоретические и экспериментальные исследования эффектов влияния различных взаимодействий на свойства магнитоупорядоченных кристаллов как вдали, так и вблизи ОФП, так как за счет этих взаимодействий ожидается появление новых физических эффектов, в частности, аномального поведения коэффициента отражения электромагнитных волн (КО ЭМВ) и возможность его управления за счет изменения магнитного поля, механического напряжения или температуры [63−68]. Для решения данной задачи необходимо определить спектр взаимодействующих колебаний, который получается из решения дисперсионного уравнения, связывающего частоты возбужденных волн с их волновыми числами, исследовать аномальную дисперсию динамической магнитной проницаемости магнитоупорядоченных твердых тел и ее влияние на скорость распространения и КО ЭМВ в области ОФП при учете взаимодействия между различными подсистемами (упругой, магнитной, электромагнитной, электрической). Именно, благодаря использованию дисперсионных и материальных уравнений, которые, в принципе, и содержат все сведения о динамических свойствах магнетиков, можно исследовать КО ЭМВ от поверхности систем, содержащих магнитоупорядоченные среды.

Интерес к исследованию отражения электромагнитных волн от поверхности твердых тел обусловлен тем, что в современной науке и технике имеется потребность как в высокоотражающих, так и в неотражающих поверхностях, а также в материалах с управляемым коэффициентом отражения.

Известно, что коэффициент отражения при нормальном падении электромагнитной волны из вакуума на границу среды с отличными от единицы диэлектрической 8 и магнитной ц проницаемостями определяется формулой.

Эта формула справедлива только в тех случаях, когда и 8 и ц можно считать постоянными. Как видно, уменьшение коэффициента отражения может быть достигнуто, если добиться равенства диэлектрической и магнитной проницаемостей вещества (е = ц), а увеличение — при выполнении неравенства 8 «ц, либо 8 «ц.

Таким образом, увеличение или уменьшение коэффициента отражения может быть достигнуто путем уменьшения диэлектрической проницаемости веществ (в идеальном случае до единицы), либо увеличением статической магнитной проницаемости за счет создания искусственных магнетиков с большой величиной ц (так называемые киральные магнетики [69−71]). В обоих случаях решение проблемы требует изменения состава и структуры вещества, что является довольно сложной задачей.

КО ЭМВ от поверхности немагнитных твердых тел, а также, созданных на их основе слоистых структур, уже изучался в ряде работ (см. например [72−81]). Данные материалы и системы (мультислои) не приемлемы для создания покрытий, способных полностью отражать, либо поглощать электромагнитные волны в наиболее интересном с практической точки зрения СВЧ-диапазоне, так как в данном интервале частот диэлектрическая проницаемость вещества не зависит от частоты, то есть остается постоянной, а магнитную проницаемость можно полагать равной единице. Поэтому коэффициент отражения от не магнитоупорядоченных веществ в указанном диапазоне частот можно считать постоянным, а его аномальное поведение наблюдать только на частотах порядка 1013 -1014 Гц.

Имеется и другая, более простая, возможность управления КО ЭМВза счет изменения динамической магнитной проницаемости магнитоупорядоченных веществ при постоянной диэлектрической проницаемости образца.

Магнитная проницаемость, как известно, может аномально возрастать или уменьшаться в области частот магнитных резонансов, которые обычно лежат в СВЧ-дапазоне. Такое поведение ц обусловлено ее временной дисперсией [82]. При этом может резонансно зависеть от частоты и КО ЭМВ от поверхности магнетиков. Отмеченное явление наблюдалось экспериментально [см., например, 83] при исследовании КО ЭМВ от поверхности диэлектрических антиферромагнетиков со слабым ферромагнетизмом (ортоферритов) в субмиллиметровом диапазоне, а также от поверхности порошковых ферритов и Fe-Co порошка [см., например, 8485].

При учете магнитоупругого взаимодействия в магнетиках наблюдается три резонанса — ФМР, MAP и MCP [86]. Вблизи этих резонансов, как было уже сказано выше, должны наблюдаться аномалии магнитной проницаемости и, соответственно, КО ЭМВ. Вдали от ОФП эти аномалии невелики. Кроме того, вдали от ОФП три перечисленных резонанса сливаются в один из-за большой величины эффективного поля анизотропии по сравнению с эффективными полями магнитострикции и намагниченности. Такое поведение КО ЭМВ как раз и наблюдалось в экспериментальной работе [83].

С физической точки зрения аномальное изменение скорости и КО ЭМВ обусловлено эффектом увеличения магнитной проницаемости при приближении к резонансным частотам ФМР, MAP и МСР, а также за счет зануления суммарной магнитной анизотропии в области ОФП при частотах, меньших частот указанных резонансов. В этих условиях внешние воздействия оказывают существенно более сильное влияние на различные свойства магнетиков. В связи с этим вблизи фазовых переходов имеет место сильное уменьшение коэффициента отражения (в теоретическом пределе до нуля) и его рост (практически до единицы) в точке фазового перехода. Величина коэффициента отражения, положение минимума и максимума зависят от соотношения между диэлектрической и магнитной проницаемостями.

Теоретическое исследование частотных и полевых зависимостей КО ЭМВ от поверхностей некоторых феррои антиферродиэлектриков было проведено в ряде работ [63−68,87]. В работах [63−66,87] было впервые показано, что при учете магнитоупругого взаимодействия в области точек ОФП КО ЭМВ от поверхности пластин и полубесконечных феррои антиферродиэлектриков может достигать аномально большого (вплоть до единицы) и аномально малого (вплоть до нуля) значений. Кроме того, в них было показано, что с помощью магнитного поля КО ЭМВ может быть практически обращен в ноль в широком диапазоне частот, вплоть до гигагерцового.

В работе [87] был исследован КО ЭМВ от поверхности полубесконечного непроводящего антиферромагнетика типа легкая.

10 плоскость. Было показано, что вблизи ОФП диапазон частот, в области которого имеет место аномальное уменьшение КО ЭМВ, увеличивается из-за эффекта обменного усиления магнитоупругой щели в спектре квазиспиновых волн. В работе [88] был теоретически исследован коэффициент отражения гигагерцового диапазона от полубесконечного проводящего ферромагнетика кубической симметрии и системы непроводящий антиферромагнетик типа легкая плоскость — немагнитный металл. Здесь же в диапазоне частот 8−12 ГТц были представлены экспериментальные результаты по отражению электромагнитных волн от поверхности кобальтового феррита и антиферромагнетика РеВОз. Оказалось, что в случае хорошо проводящего феррита в области ферромагнитного резонанса удается понизить КО ЭМВ на 50%. Для системы антиферродиэлектрик — немагнитный металл также имеются резонансные провалы коэффициента отражения в области квазиферромагнитного резонанса. При соответствующем подборе величин размагничивающих факторов и коэффициента затухания спиновых волн удалось достигнуть хорошего согласия между теоретическими и экспериментальными результатами.

В работах [67,68] было показано, что при отражении ЭМВ от двухслойной структуры пластина ферромагнитного диэлектриканемагнитный металл из-за резонансного возрастания динамической магнитной проницаемости ферромагнитного слоя при определенных частоте и магнитном поле можно добиться выполнения условия ц = е и, тем самым, существенно уменьшить коэффициент отражения от такой структуры при данных значениях частоты и поля. В точке ОФП при низких частотах, а также при магнитных полях, отвечающих ферромагнитному резонансу в слое, коэффициент отражения можно уменьшить до аномально малых значений. Полученные в работах [67,68] результаты имеют важное значение с прикладной точки зрения — они могут быть использованы в устройствах, в которых требуется уменьшить отражение электромагнитных волн от металлических поверхностей. Для этой цели необходимо на металл нанести слой ферромагнитного диэлектрика и создать в нем условия, близкие к ОФП.

В настоящее время проблема заключается в том, чтобы продолжить проведение комплексных теоретических исследований отражения электромагнитных волн от поверхности магнитоупорядоченных веществ с целью выхода на практическое применение. Для этого необходимо рассмотреть более реальные объекты для приложений — образцы конечных размеров, слоистые (слоисто — периодические) структуры, а также композитные структуры, содержащие магнитоупорядоченные среды. Также необходимо продолжить исследование КО ЭМВ от других магнитоупорядоченных сред, например, от полубесконечных и конечных металлических и полупроводящих ферромагнетиков, от магнетиков с магнитоэлектрическим эффектом.

Слоисто-периодические среды многие годы вызывают постоянный интерес исследователей. Интерес к такого рода системам связан с тем, что периодические структуры представляют собой новый тип искусственно создаваемых материалов. Свойствами таких структур легко управлять, изменяя состав слоев, их размеры, внешние параметры — магнитное поле, температуру, давление и т. д.

Комплексные теоретические исследования по изучению КО ЭМВ от поверхности магнитных веществ конечных размеров при изменении термодинамического состояния тела практически не проводились. Имеются в основном лишь работы по электродинамике [89], магнитным [90] и магнитооптическим свойствам магнетиков [91−93], а также по распространению электромагнитных волн в таких средах [94,95]. Однако в данных работах не рассматривалось отражение и прохождение электромагнитных волн.

Наиболее детально вопрос об отражении электромагнитных волн от слоистых систем рассмотрен в работах [96−98]. В работе [96] исследовано прохождение электромагнитных волны через бесконечную периодическую структуру сверхпроводник-диэлектрик, состоящую из чередующихся слоев диэлектрика и тонких слоев сверхпроводника второго рода. Наличие тонких слоев сверхпроводника учитывается введением соответствующего граничного условия. Получено дисперсионное соотношение для волн поперечной поляризации. Обнаружена резкая зависимость коэффициента отражения от угла падения волны, толщины сверхпроводящей пленки и величины внешнего магнитного поля. Высокие значения коэффициента отражения, резкая зависимость отражения от частоты падающей волны, угла падения и величины внешнего магнитного поля делают, как считают авторы, возможным создание на основе рассмотренных ими структур управляемых магнитным полем новых устройств с высокой избирательностью параметров (в частности, усилителей и фильтров).

В работах [97,98] рассмотрено прохождение нормально падающей электромагнитной волн через сверхструктуру из периодически повторяющихся магнитных и немагнитных слоев во внешнем магнитном поле, перпендикулярном поверхности данной системы. В качестве магнитных слоев были выбраны ферромагнетик [97] и антиферромагнетик [98]. В данном случае аномально уменьшение и возрастание КО ЭМВ наблюдалось на резонансных частотах в выражении для магнитной проницаемости. Управлять коэффициентом отражения, как было показано, можно за счет увеличения или уменьшения числа чередующихся слоев.

Однако во всех данных работах не рассматривалось влияние взаимодействия подсистем на распространение ЭМВ в магнитоупорядоченных средах и поведение КО ЭМВ от поверхности магнитоупорядоченных сред. При этом не учитывалось и затухание спиновых волн, которое, как известно [82,99], существенно влияет на динамические свойства магнетиков, в частности, на коэффициент отражения электромагнитных волн от поверхности хорошо изученных веществ, например, кубического ферродиэлектрика.

ЦЕЛИ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ.

Целями диссертации, как следует из выше перечисленных проблем, являются:

1. Теоретическое исследование влияния магнитоупругого взаимодействия, аномальной дисперсии магнитной проницаемости и затухания спиновых волн на отражение электромагнитных волн от системы пластина феррита — полубесконечный диэлектрик вдали и в области ОФП.

2. Теоретическое исследование влияния магнитоупругого и акустоэлектрического взаимодействий, аномальной дисперсии магнитной проницаемости и затухания спиновых волн на КО ЭМВ от поверхности проводящего ферромагнетика в точке ОФП, вблизи ОФП и в сильных магнитных полях.

3. Теоретическое исследование отражения электромагнитных волн от слоистой системы ферромагнетик-полупроводник.

4. Теоретическое исследование отражения электромагнитных волн от поверхности антиферромагнетика с магнитоэлектрическим эффектом.

5. Разработка и создание программ, позволяющих численно рассчитывать КО ЭМВ от поверхностей систем, содержащих магнитоупорядоченные среды.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА.

1. Аналитически и численно исследован КО ЭМВ от поверхности структуры пластина кубического ферродиэлектрика феррита)-полубесконечный немагнитный диэлектрик, помещенной во внешнее магнитное поле (геометрия Фарадея), при учете затухания спиновых волн. Получены частотные и полевые зависимости КО ЭМВ при различных значениях параметра затухания спиновых волн в феррите вблизи и в точке ОФП. Показано, что из-за резонансного возрастания динамической магнитной проницаемости ферромагнитного слоя при определенных частоте и магнитном поле можно добиться выполнения условия 1 = е и, тем самым, существенно уменьшить КО от рассматриваемой структуры при данных значениях частоты и поля.

2. Аналитически и численно исследован КО ЭМВ от поверхности проводящего ферромагнетика кубической симметрии в геометрии Фарадея при учете затухания спиновых волн. Получены частотные зависимости КО отражения от поверхности полубесконечных полупроводников и металла, а также пластин из этих материалов при различных толщинах пластины, а также значениях параметра затухания спиновых волн вблизи и в точке ОФП. Исследовано влияние сильного магнитного поля на КО ЭМВ. Показано, что КО ЭМВ как от пластины, так и от полубесконечного проводящего ферромагнетика можно уменьшить (увеличить) соответствующим подбором эффективной проводимости проводника и внешнего магнитного поля.

3. Численно исследован КО ЭМВ от многослойной периодической структуры ферродиэлектрик — полупроводник, находящейся во внешнем магнитном поле, при нормальном падении электромагнитной волны на поверхность данной системы. Получены частотные зависимости КО ЭМВ при различных толщинах слоев, величинах параметра затухания в магнитной подсистеме, количестве слоев в структуре, и других параметров системы. Анализ частотных зависимостей коэффициента отражения от многослойной структуры, показал, что путем подбора числа слоев в структуре и параметров слоев можно уменьшить коэффициент отражения в СВЧ-диапазоне до аномально малых значений в достаточно широком диапазоне частот.

4. Теоретически исследовано распространение электромагнитных волн в антиферромагнетике с магнитоэлектрическим эффектом. Получены частотные зависимости волновых чисел, магнитной и диэлектрической проницаемостей и КО ЭМВ при различных значениях параметров энергии антиферромагнетика. Впервые показано, что в антиферромагнетике с магнитоэлектрическим эффектом вблизи частоты спиновых волн существует интервал частот, в котором динамические магнитная и диэлектрическая проницаемости, а также одно из волновых чисел одновременно принимают отрицательные значения. В этом случае АФМ является примером так называемой «левой» среды.

НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ СЛЕДУЮЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ:

Результаты аналитического и численного исследования коэффициента отражения электромагнитных волн от поверхности:

• структуры феррит — полубесконечный диэлектрик;

• полубесконечного проводящего ферромагнетика;

• пластины проводящего ферромагнетика;

• слоистой периодической структуры ферромагнетикполупроводник.

• антиферромагнетика с магнитоэлектрическим эффектом.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ.

Результаты, полученные по исследованию КО ЭМВ от поверхности структур, содержащих магнитоупорядоченные среды, расширяют представление о способах изменения и управления коэффициентом отражения и могут иметь в будущем большое практическое значение при создании для промышленных и лабораторных целей высокоотражающих и неотражающих материалов и материалов с регулируемой отражательной способностью.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ

.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, и заключения. Работа содержит 143 страницы текста, включая 80 рисунков, список цитированной литературы содержит 122 наименования.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ IV.

Теоретически исследовано распространение электромагнитных волн в антиферромагнетике с магнитоэлектрическим эффектом.

Получены частотные зависимости волновых чисел, магнитной и диэлектрической проницаемостей и коэффициента отражения электромагнитных волн при различных значениях параметров энергии антиферромагнетика.

Впервые показано, что в антиферромагнетике с магнитоэлектрическим эффектом вблизи частоты спиновых волн существует интервал частот, в котором динамические магнитная и диэлектрическая проницаемости, а также одно из волновых чисел одновременно принимают отрицательные значения. В этом случае АФМ является примером так называемой «левой» среды.

В указанном интервале частот коэффициент отражения ЭМВ от поверхности антиферромагнетика аномально уменьшается. В области же частоты волн поляризации коэффициент отражения ЭМВ аномально увеличивается, оставаясь равным единице в достаточно широком интервале частот.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В диссертационной работе проведено исследование отражения электромагнитных волн от структур, содержащих магнитоупорядоченные среды. К основным результатам работы можно отнести следующие:

1. С помощью аналитических и численных расчетов получены частотные и полевые зависимости коэффициента отражения от структуры феррит-диэлектрик. Показано, что с помощью внешнего магнитного поля в радиочастотном и СВЧ-диапазонах можно управлять отражательной способностью твердотельных систем, содержащих магнитоупорядоченный слой, от 0 до 1. Показано, что учет затухания в спиновой подсистеме может не оказывать существенного влияния на поведение КО ЭМВ, а лишь уменьшить величину резонансных пиков в области ферромагнитного резонанса.

2. Впервые получено дисперсионное уравнение связанных спиновых, упругих и электромагнитных волн проводящего ферромагнетика кубической симметрии при последовательном учете магнитоупругого и акустоэлектрического взаимодействий. Произведен расчет частотных зависимостей коэффициента отражения от пластины и от полубесконечного проводящего ферромагнетика. Показано, что КО ЭМВ от поверхности проводящего ферромагнетика можно аномально уменьшить (вплоть до нуля) в имеющих большое практическое значение радиочастотном и СВЧ-диапазонах за счет соответствующего подбора эффективной проводимости ферромагнетика и внешнего магнитного поля.

3. Получены частотные зависимости коэффициентов отражения ЭМВ, поглощения и прохождения от слоистой структуры ферромагнетик полупроводник. Показано, что при соответствующем подборе числа слоев и параметров слоев для данных структур обнаруживаются достаточно широкие области в СВЧ-диапазоне, в которых коэффициент отражения аномально мал, что является важным с практической точки зрения.

4. Получены частотные зависимости коэффициента отражения от антиферромагнетика с магнитоэлектрическим эффектом, в которых обнаружены аномалии (от 0 до 1) коэффициента отражения ЭМВ на частоте спиновых волн и волн поляризации. Впервые показано, что в антиферромагнетике в области частоты спиновых волн может существовать область, в которой одновременно становятся отрицательными магнитная и диэлектрическая проницаемости, а также одно из волновых чисел. В данном случае антиферромагнетик с магнитоэлектрическим эффектом является примером «левой» среды.