CC BY
0ЭЛЕКТРОННЫЕ СВОЙСТВА И ЭЛЕКТРОННАЯ СТРУКТУРА СПЛАВОВ ГЕЙСЛЕРА CoiMnZ (Z = Al, Si, Ga, Ge, Sn)
Семянникова А. А.1, Лукоянов А. В.1,2, Ирхин В. Ю.1, Шредер Е. И.1, Марченкова Е. Б.1, Марченков В. В.1,2
1Институт физики металлов УрО РАН, Екатеринбург, Россия,
semi annikova@imp.uran .ru 2Уральский федеральный университет, Екатеринбург, Россия
Среди соединений Гейслера с общей формулой X2YZ, где ^и Y- как правило, переходные металлы, а Z - 5- и ^-элементы III-V групп таблицы Менделеева, особый интерес представляют сплавы на основе кобальта, поскольку в них могут наблюдаться состояния близкие к полуметаллическим ферромагнетикам (ПМФ) [1], спиновым бесщелевым полупроводникам (СБП) [2] или топологическим полуметаллам (ТПМ) [3]. В ПМФ и СБП уровень Ферми для электронных состояний со спином «вниз» лежит в широкой щели (ДЕ ~ 1 эВ), тогда как для состояний с противоположной проекцией спина щель отсутствует в ПМФ, а в СБП щель является нулевой [1, 2]. ТПМ имеют необычные электронные состояния в объеме и характеризуются наличием экзотических бесщелевых поверхностных состояний - Ферми-дуг [3, 4]. В таких материалах может быть реализована высокая степень поляризации носителей заряда по спину, поэтому они являются перспективными для устройств спинтроники. Цель - изучение электронных и магнитных свойств сплавов Гейслера Co2MnZ при изменении Z-компоненты в ряду Z = Al, Ga, Ge, Si, Sn и установление основных закономерностей поведения данных характеристик. Измерения намагниченности и гальваномагнитных свойств выполнены при T = 4,2 K и в магнитных полях до 100 кЭ. Сплавы Co2MnZ ферромагнитные, поэтому проведено разделение нормального и аномального вклада в эффект Холла, сделана оценка концентрации и подвижности основных носителей заряда по однозонной модели. Большая величина аномального эффекта Холла в соединениях Co2MnAl и Co2MnGa и высокое остаточное сопротивление могут свидетельствовать, согласно [3], о проявлении ТПМ-состояний. Об аномальном поведении Co2MnAl и Co2MnGa также свидетельствует отсутствие друдевского подъема на кривой оптической проводимости, которое согласуется с появлением отрицательного температурного коэффициента сопротивления при низких температурах.
В результате проведенных исследований выявлена взаимосвязь между электронными транспортными, магнитными и оптическими свойствами при изменении ^-элементов в сплавах Co2MnZ (Z = Al, Ga, Ge, Si, Sn). Расчеты электронной структуры показали, что полученные экспериментальные закономерности хорошо коррелируют с плотностью электронных состояний на уровне Ферми.
Исследования выполнены за счет гранта Российского научного фонда (22 -4202021).
Литература
1. Katsnelson M.I., Irkhin V.Y., Chioncel L., Lichtenstein A.I., De Groot R.A. // Rev. Mod.
Phys. - 2008. - V. 80. - P. 315.
2. Wang X L. // Phys. Rev. Lett.. - 2008. - V. 100. - P. 156404.
3. Manna K., Sun Y., Muechler L., Kübler J., Felser C. // Nat. Rev. Mater. - 2018. - V. 3. - P.
244.
4. Xu S.-Y., Belopolski I., Alidoust N. et al. // Science. - 2015. - V. 349. - P. 613.
