Магнитные свойства твердых растворов Mn 1- х Ho x S Текст научной статьи по специальности «Физика»

УДК 539.21:537.86

С. С. Аплеснин, Е. В. Еремин, А. В. Юзифович, М. А. Лопатина

Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск

МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ Mn1-X HoxS

Проведены измерения намагниченности твердых растворов Mn1-xHoxS в поле Н = 500 Ое в интервале температур 77 К < T < 300 К. Получены зависимости намагниченности от поля при фиксированных температурах для ряда составов. Обнаружены перегибы в зависимости М(Н) при Т < 25 К и найдено уменьшение парамагнитной температуры Нееля от концентрации.

Материалы, обнаруживающие связь между электрическими и магнитными свойствами, являются привлекательными для возможного использования в качестве элементной базы в микроэлектронике, в спинтронике, в сенсорных устройствах. Соединения с переменной валентностью проявляют ряд фазовых переходов «металл-диэлектрик», магнитные фазовые переходы, включая изменения магнитных свойств без изменения магнитной симметрии.

Полупроводник Но 8 имеет тетрагональную кристаллическую структуру, отрицательную парамагнитную температуру Кюри 0 = -32 К и большой магнитный момент. В данном соединении реализуется не-коллинеарная магнитная структура [1]. В результате конкуренции обменных взаимодействий в твердых растворах Мп^Ио^ возможно существование неоднородных состояний с локализованными электронами проводимости. Изменение магнитной структуры под действием внешних факторов может привести к делока-лизации носителей тока. Поэтому важно определить магнитные свойства и магнитную структуру Мп^ИоД

С этой целью в работе проведены измерения магнитного момента от температуры в области 4 К < Т < 300 К, определены зависимости М(Н) в магнитных полях 0 < Н < 10 Тл (рис. 1, 2).

Замещение марганца гольмием в интервале концентраций 0 < x < 0,35 не меняет знака обменного взаимодействия и приводит к монотонному уменьшению парамагнитной температуры Кюри от 0 = -440 К до 0 = -50 К для х = 0,3. На отсутствие спонтанного момента указывает линейная зависимость магнитного момента от поля в области 0 < H < 5 Тл . В полях Н ~ 5 Тл наблюдается точка перегиба в М(Н) и небольшой гистерезис при температуре Т = 5 К, связанный с изменением вектора антиферромагнетизма для магнитного момента гольмия. Конкуренция полей анизотропий для моментов марганца и гольмия приводит к неколлинеарной магнитной структуре и к резкому увеличению магнитной восприимчивости. Наиболее отчетливо неоднородность магнитной структуры, связанная со случайным направлением магнитных моментов и величинами обменных полей, проявляется в виде максимумов мнимой части диэлектрической проницаемости при температурах Т ~ 50 К и T ~ 150 К.

Библиографическая ссылка

1. Suryanarayanan R., Smirnov I. A., Brun G., Shul'man S. G. //J. dePhys. 1976. 37. C. 4-271.

0.4 -

? 0.2 -

0.0

100 200 Temperature (K)

100 200 Temperature (K)

а б

Рис. 1. Зависимость намагниченности от температуры в поле Н = 500 Ое в Мп^Но^ для х = 0,05 (1), 0,1 (2), 0,25 (3) (а); температурная зависимость обратной восприимчивости Мп^ЩЗ для х = 0,05 (1), 0,1 (2), 0,25 (3) (б)

Решетневские чтения

40000

field (Oe)

1 T = 5 K

2 T = 25 K

3 T = 60 K

40000

field (Oe)

б

80000

0

80000

а

field (Oe)

в

Рис. 2. Зависимости намагниченности от внешнего магнитного поля для составов МпИоБ с х = 0,05 (а), 0,1 (б), 0,25 (в) при температурах Т = 5 К, 25 К, 60 К

S. S. Aplesnin, E. V. Eremin, A. V. Yuzifovich, M. A. Lopatina Siberian State Aerospace University named after academican M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

MAGNETIZATION PROPERTIES OF Mn1-X HoxS SOLID SOLUTIONS

Magnetization measurement of Mn1-xHoxS solid solutions in Н = 500 Ое field in the range of temperature 77 К < T < 300 K are carried out. Magnetization dependencies versus magnetic field for set of compounds are found. Inflection points of М(Н) at Т < 25 K and paramagnetic Neel temperature versus concentration are established.

© Аплеснин C. C., Еремин Е. В., Юзифович А. В., Лопатина М. А., 2010

УДК 539.21:537.86

С. С. Аплеснин, А. М. Харьков Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск

Д. А. Балаев

Институт физики имени Л. В. Киренского Сибирского отделения Российской академии наук, Россия, Красноярск

В. В. Соколов

Институт неорганической химии имени А. В. Николаева Сибирского отделения Российской академии наук, Россия, Новосибирск

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СОЕДИНЕНИЯ 8шхМп1-х8 С ПЕРЕМЕННОЙ ВАЛЕНТНОСТЬЮ

Проведено исследование электрических свойств соединения 8шхМп1-х8 с переменной валентностью в интервале температур 90 К < Т < 400 К для составов х = 0,15; х = 0,2; х = 0,25. Обнаружен металлический тип проводимости с наибольшей величиной роста сопротивления в области температуры Т» 100 К.

Замещение катионов марганца редкоземельными элементами в сульфидах М^ может индуцировать ряд фазовых переходов, магнитных и электрических, а также переход «металл-диэлектрик». Редкоземельные ионы в зависимости от типа валентности Ке3+ или Яе2+ могут располагаться в валентной зоне или вблизи уровня Ферми, что определяет электронные свойства, влияющие на люминесценцию и проводимость соединений. Двухвалентный ион самария Sm2+ имеет изо-

электронную конфигурацию Еи3+ и энергию перехода Еи = 0,4 эВ из состояния - 4^(6И^ [1]. Ширина щели Еъ между валентной зоной и зоной проводимости в SmS немного меньше, чем в М^. Под действием давления сопротивление, объем и магнитная восприимчивость в SmS уменьшаются на порядок соответственно: объем на 13 % , восприимчивость на 60 % при Р = 6,5 кбар [2], что связывается с переходом иона самария из Sm3+ в двухвалентное состояние.