Магнитные свойства твердых растворов r Xmn 1-Xs (r = Sm, Ho) Текст научной статьи по специальности «Физика»

Перспективные материалы и технологии в аэрокосмической отрасли

УДК 539.21:537.86

А. М. Харьков, Е. В. Еремин, И. А. Алдашев Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск

В. В. Соколов

Институт неорганической химии Сибирского отделения Российской академии наук, Россия, Новосибирск

МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ RxMn1-xS (R = Sm, Ho)*

Проведено исследование магнитных свойств твердых растворов RxMn1-xS (R = Sm, Ho) в интервале температур 4 К < Т < 300 К для составов x = 0,05; х = 0,1; х = 0,3. Определены зависимости М (Н) в магнитных полях 0 < H < 10 Тл, комплексной магнитной проницаемости на трех частотах f = 100 Hz, 1 kHz, 10 kHz.

Материалы, обнаруживающие связь между электрическими и магнитными свойствами являются привлекательными для возможного использования в ка -честве элементной базы в микроэлектронике, спин-тронике, сенсорных устройствах. Соединения с переменной валентностью проявляют ряд фазовых переходов металл-диэлектрик, магнитные фазовые переходы, включая изменения магнитных свойств без изменения магнитной симметрии. К числу таких соединений относятся 8ш8, обнаруживающие аномальные магнитные и кинетические свойства. Присутствие относительно близко лежащих по энергии 4:1- и 5^орбиталей и обуславливает ряд специфических свойств соединений этих элементов.

Сульфиды самария и марганца имеют кристаллическую решетку №С1 с постоянной решетки а = 5,965 А (8ш8) и а = 5,222 А (Мп8). При достижении критической величины давления Р = 6,5 кЬаг решетка 8ш8

резко сжимается, и постоянная решетки достигает значения ар = 5,69 А [1]. Можно ожидать, что при замещении катионов марганца ионами самария давление, оказываемое ближайшим окружением, приведет к смене валентности самария.

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. В результате конкуренции обменных взаимодействий в твердых растворах ЯхМп1-х8 возможно существование неоднородных состояний с локализованными электронами проводимости. Изменение магнитной структуры под действием внешних факторов может привести к дело-кализации носителей тока. Поэтому важно установить область температур существования неоднородной магнитной структуры.

Mn Ho S

0.95 0.05

field (Oe)

1 T = 5 K

■ 2 T = 25 K

■ 3 T = 60 K

о 20

10

T = 5 K T = 25 K T = 60 K

40000

80000

field (Oe)

I 60

ГО 30 N

T = 5 K T = 25 K T = 60 K

40000 80000 field (Oe)

Зависимости намагниченности от магнитного поля для НохМп1-х8, при температурах: Т = 5 К (а), Т = 25К (б), Т = 60К (в)

*Работа выполнена при финансовой поддержке грантов РФФИ № Е08Р-037, № F08-229, № 09-02-00554-a и АФЦП № 2.1.1/401.

0

0

40000

80000

0

б

а

0

0

в

Решетневские чтения

С этой целью в работе проведены измерения магнитного момента от температуры в области 4 К < T < 300 К, определены зависимости М (Н) в магнитных полях 0 < H < 10 Тл, комплексной магнитной проницаемости на трех частотах 100 Hz, 1 kHz 10 kHz.

При протекании ионов самария в ГЦК решетке для x > 0,2 формируется неколлинеарная магнитная структура при Т = 44 К со слабым спонтанным магнитным моментом, найденным из гистерезиса М (Н). Максимум в мнимой части магнитной проницаемости указывает на возбуждение колебаний макроскопического момента и связан с исчезновением магнитного порядка, образованного ионами самария.

Замещение марганца гольмием в интервале концентраций 0 < x < 0,35 не меняет знак 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) (см. рисунок) 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 Т ~ 150 К.

Библиографическая ссылка

1. R. Suryanarayanan, I. A. Smirnov, G. Brun, S. G. Shul'man //J. dePhys. 1976. № 37. C. 4-271.

A. M. Kharkov, E. V. Eremin, I. A. Aldashev Siberian State Aerospace University named after academician M.F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

V. V. Sokolov

Institute of Inorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences, Siberian Branch, Russia, Novosibirsk

MAGNETIC PROPERTIES OF SOLID SOLUTIONS RxMn1-xS (R=Sm, Ho)

The authors present a study of magnetic properties of solid solutions RxMn1-xS (R = Sm, Ho) in the temperature range 4 K < T < 300 K for compositions x = 0.05; x = 0.1; x = 0.3. The dependence M (H) in magnetic fields 0 < H < 10 T, complex permeability at three frequencies f = 100 Hz, 1 kHz, 10 kHz.

© Харьков А. М., Еремин Е. В., Алдашев И. А., Соколов В. В., 2011

УДК 621.7 + 621.9

И. Я. Шестаков, О. Е. Артюкова, И. А. Ремизов

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

ФИЗИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ И ЯВЛЕНИЯ ПРИ ЭЛЕКТРКОНТАКТНОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ В ГАРМОНИЧЕСКИ ИЗМЕНЯЮЩЕМСЯ МЕЖЭЛЕКТРОДНОМ ЗАЗОРЕ

Рассмотрены физические эффекты и явления, возникающие в гармонически изменяющемся межэлектродном зазоре при электроконтактнохимической обработке.

Установка с электродинамическим приводом позволяет производить электрообработку при зазоре между инструментом и деталью, изменяющемся от нуля до амплитуды колебаний по синусоидальному закону:

8 = 2А sin ют, (1)

где 8 - текущее значение межэлектродного зазора (МЭЗ); А - половина амплитуды колебаний электрода-инструмента; ю - угловая частота; т - время; p -сдвиг фазы относительно переменного напряжения, подаваемого на якорь линейного электродинамического двигателя.

При малых межэлектродных зазорах (МЭЗах) (менее 10 мкм) известные физико-технические эффекты будут оказывать большее или меньшее влияние на процесс электрообработки. Рассмотрим фазу сближения электрода-инструмента с деталью при наличии жидкости между ними.

В приэлектродных областях образуется двойной электрический слой (ДЭС), нагрев которого зависит от напряженности электрического поля:

DT =

Х^Д • E ^

pC

(2)