Ondas de spin em super-redes ferromagnéticas com campo de anisotropia

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico

Apresentamos o espectro teórico das ondas de spin em uma super-rede onde ambos os materiais são ferromagnéticos de Heisenberg. Consideraremos o caso geral em que eles podem apresentar as componentes uniaxial e não-uniaxial do campo de anisotropia, enfatizando a contribuição dos modos de superfície, bem como os de volume. Uma componente não-uniaxial ( easy plane ) da anisotropia existe em muitos materiais, tais como o ferromagneto CrBr³ e o antiferromagneto NiO. Em certos casos a anisotropia pode ser não-uniaxial somente na superfície (por exemplo, em filmes monocristalinos de Fe). Nossa teoria engloba todos estes casos. Nossos cálculos são feitos para o regime de troca ( exchange ) usando o Hamiltoniano de Heisenberg para descrever o sistema. Usamos o formalismo da matriz transferência para simplificar a álgebra, que de outra forma seria mais complexa. Resultados numéricos mostram que os efeitos não-uniaxiais são mais fortes para pequenos kxa, onde kx é o vetor de onda planar e a é o parâmetro de rede. Também verificamos a existência de gaps de frequência onde não existem modos de volume. A localização e largura destes gaps são influenciados pela anisotropia não-uniaxial. Um caso especial de super-rede feita de um material uniaxial suportado por um não-uniaxial é também considerado com datalhes, com seu espectro de ondas de spin apresentado e discutido. Acreditamos que com o recente desenvolvimento de super-redes magnéticas de boa qualidade, possa ser possível provar-se experimentalmente o espectro das ondas de inspin nestas estruturas, a fim de testar nossas predições teóricas. Além disso, se os constituintes da super-rede são feitos de materiais magnéticos isolantes ou semicondutores, a grande vetores de onda da excitação os efeitos de troca são dominantes e o sistema pode ser melhor descrito usando-se o modelo de Heisenberg, empregado neste trabalho