Estudo de propriedades magnéticas e excitações de spins em materiais ferromagnéticos e antiferromagnéticos

Abstract

Nesta tese tratamos teoricamente algumas propriedades magnéticas e excita c~oes de spins em materiais ferromagn eticos e antiferromagn eticos com o objetivo de interpretar as medidas e observa c~oes experimentais. Usamos a formula c~ao de ondas de spins de Holstein-Primako para investigar propriedades da din^amica de propaga c~ao de ondas de spins no material ferrimagn etico YIG e tamb em no sistema antiferromagn etico FeF2. Para cada um deles, desenvolvemos modelos te oricos que permitiram ajustar as rela c~oes de dispers~ao de ondas de spins medidas experimentalmente nesses. Al em disso, investigamos a renormaliza c~ao da energia de m agnons usando o formalismo das fun c~oes de Green de dois tempos dependentes da temperatura de Bogoliubov-Tyablikov. A aplica c~ao para o YIG, permitiu calcular as varia c~oes da rela c~ao de dispers~ao para m agnons com a temperatura. Tamb em se investigou a renormaliza c~ao da energia de m agnons no sistema FeF2, mas esta vez considerando uma aproxima c~ao do tipo RPA1. Na renormaliza c~ao da energia foram consideradas duas contribui c~oes: exchange isotr opica tipo Heisenberg e anisotropia uniaxial. Em nossas considera c~oes, foi inclu da a depend^encia com a temperatura da anisotropia uniaxial que permitiu estimar o campo critico de transi c~ao de spin- op para o limite de estabilidade da fase antiferromagn etica. Tamb em, foi feito um estudo te orico e experimental da anisotropia magneto cristalina do material antiferromagn etico RbMnF3, baseado nas intera c~oes de campo cristalino e intera c~ao de spin- orbita, com o objetivo de calcular a varia c~ao com a temperatura do campo de spin- op. As ondas de spins em YIG foram estudadas em mais detalhes calculando as taxas de relaxa c~ao por processos de espalhamento de 3-m agnons e 4-m agnons. Igualmente foram estimadas empregando campos magn eticos intensos da ordem de 102 kOe. Finalmente, estudamos propriedades t ermicas de transporte de m agnons em YIG submetido a campos magn eticos intensos. Calculamos o calor 1Random Phase Approximation especi co de m agnons e a condutividade t ermica em baixas temperaturas e campos magn eticos externos intensos para serem comparados com as medidas experimentais encontrando um bom acordo entre teoria e experimento [145]