Магнетизм пленок InMnSb Текст научной статьи по специальности «Физика»

Магнетизм пленок 1пМ^Ь А.И.Дмитриев,1* Л.С.Паршина,2 М.С.Дмитриева,1 О.Д.Храмова,2 О.А.Новодворский2

}ФИЦ ПХФ и МХРАН, 142432, Черноголовка, пр-кт Академика Семенова, д.1 2ИПЛИТРАН, филиал ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН, 140700, Шатура, ул.

Святоозерская, д.1

*e-mail: aid@icp.ac.ru

Исследованы магнитные свойства пленок InMnSb. В различных магнитных полях измерены температурные зависимости магнитного момента пленок M(T), охлажденных в нулевом магнитном поле (ZFC) и магнитном поле напряженностью 50 kOe (FC), а также петли магнитного гистерезиса M(H). Анализ полученных магнитных данных показал, что пленки состоят из двух магнитных подсистем: ферромагнитная подсистема нановключений MnSb и парамагнитная подсистема диспергированных ионов Mn2+ в матрице InSb. Аппроксимация зависимости M(T) парамагнитной фракции функцией Кюри-Вейса (рис.1) позволила оценить концентрацию диспергированных примесных ионов Mn2+ ni = (6.8 ± 0.5) • 1019 cm-3, которая заметно превосходит предел растворимости примеси марганца в массивных кристаллах InSb. В результате анализа кривой M(T) ферромагнитной фазы нановключений MnSb в рамках закон Блоха 3/2 (рис. 1) определены намагниченность насыщения Ms = 225 ± 24 emu/cm3 (1.1 ± 0.1 цв/ion) и температура Кюри Tc = 529 ± 6 K нановключений MnSb. Значения обеих величин оказались заметно ниже, чем в массивных монокристаллических образцах. Зависимости M(H) нановключений MnSb аппроксимировались функцией Ланжевена, что позволило оценить число нановключений MnSb в единице объема пленки InMnSb n = (1.7 ± 1.4) • 1018 cm-3 и их среднюю намагниченность m = (1.1 ± 0.1) • 10-16 emu (в среднем 12000 цв на одно нановключение). Величина коэрцитивной силы нановключений MnSb, равная 375 Oe, оказалась близка к соответствующему значению как для пленок MnSb, так и для наночастиц MnSb, полученных ранее различными методами. Анализ FC - ZFC зависимостей, измеренных в различных полях, позволил установить зависимость температуры блокировки Tb нановключений MnSb от напряженности внешнего магнитного поля H. Аппроксимация зависимости Tb(H) позволила оценить значения поля Ha = 812 ± 265 Oe и константы магнитной анизотропии K = (1.1 ± 0.3)105 erg/cm3, которые оказались близки к соответствующей величине определенной ранее для монокристаллов MnxSbbx нестехиометрического состава х = 52.8 %.

Работа выполнена в рамках Государственных заданий ФИЦ ПХФ и МХ РАН (рег. номер 124013100858-3) и ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН.

T, K

Рис.1. Температурная зависимость намагниченности пленки InMnSb, измеренная в режиме охлаждения в магнитном поле напряженностью 50 kOe. Сплошной линией показана аппроксимация. Пунктирными

линиями показаны вклады парамагнитной (para) и

ферромагнитной (ferro) подсистем в суммарную намагниченность.