МАГНИТОСТРУКТУРНЫЙ ПЕРЕХОД В СЛОИСТОМ КВАЗИОДНОМЕРНОМ ПОЛУПРОВОДНИКЕ TiS3 ВБЛИЗИ 50 К Текст научной статьи по специальности «Физика»

МАГНИТОСТРУКТУРНЫЙ ПЕРЕХОД В СЛОИСТОМ КВАЗИОДНОМЕРНОМ ПОЛУПРОВОДНИКЕ TiSs ВБЛИЗИ 50 К

Горлова И. Г.1, Покровский В. Я.1, Гаврилкин С. Ю.2, Цветков А. Ю.2, Болотина Н. Б.3, Иванова А. Г.3

1 Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН, г. Москва,

Россия, gorl@cplire.ru 2 Физический институт им.П.Н. Лебедева РАН, г. Москва, Россия, gavrs@lebedev.ru 3Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН, г. Москва, Россия, nb_bolotina@mail.ru

Слоистый квазиодномерный полупроводник TiS3, один из новых перспективных материалов для наноэлектроники, характеризуется сильно анизотропными электронными и оптическими свойствами, возможностью перестройки электронного спектра за счёт эффекта поля и нелинейной проводимостью. Нелинейная проводимость резко возрастает ниже температуры Т0 ~ 50 K. Кроме того, вблизи Т0 наблюдаются максимумы эффекта Холла, эффекта поля, фотопроводимости и производной проводимости, а также смена знака магнетосопротивления [1,2]. Эти аномалии указывают на фазовый переход вблизи 50 K, и их можно объяснить образованием электронного или магнитного упорядочения. Однако природа низкотемпературного состояния пока не установлена и сам переход не является доказанным фактом.

В докладе будут представлены результаты измерений параметров кристаллической решетки монокристаллических вискеров TiS3 в диапазоне температур 25 K < T < 300 K и намагниченности M в магнитных полях H до 9 T при 4 K < T < 300 K, которые показывают, что вблизи 50 K меняются структурные и магнитные свойства этого соединения.

Хотя при комнатной температуре TiS3 является диамагнетиком, намагниченность растет с понижением температуры как Т-1, что характерно для парамагнетиков. В области T0 на кривой M(T) наблюдается особенность с петлей гистерезиса шириной ~ 20 K. Вид особенности зависит от направления и скорости развёртки T, при скорости < 0.25 K/мин кривые становятся зигзагообразными. На зависимостях M(H) наблюдается полевой гистерезис, величина которого максимальна при 4550 K. Результаты свидетельствуют о появлении долгоживущих метастабильных магнитных состояний в области T0 и возможное магнитное упорядочение ниже T0. Рентгеноструктурные исследования параметров элементарной ячейки показали, что при охлаждении угол моноклинности растет, достигает максимума при 50 K, а при дальнейшем понижении T уменьшается.

Одновременное изменение магнитных и структурных свойств может быть связано с магнитоструктурным переходом вблизи 50 K. Такие фазовые переходы происходят, например, в MnAs и в сплавах Гейслера. Похожие зигзагообразные ги-стерезисные зависимости M(T) наблюдались в Ni50Mn36In14 в области температуры структурного перехода из кубической в тетрагональную фазу, при котором изменяется магнитное состояние сплава [3].

Работа выполнена при поддержке РНФ, проект 22-12-00319.

Литература

1. M. D. Randle, A. Lipatov, I. Mansaray et al. // Appl. Phys. Lett. (2021) 118, 210502-210514.

2. I.G. Gorlova, S.A. Nikonov, S.G. Zybtsev et al. // Appl. Phys. Lett. (2022) 120, 153102153107.

3. B. Hernando et al. // Journal of Magnetism and Magnetic Materials (2009) 321, 763-768.