CC BY
0ПАРАМЕТРЫ МАГНИТНЫХ КЛАСТЕРОВ СКАНДИЯ В СПЛАВАХ Pbi-x-ySnxScyTe
Богданов Е. В.1, Скипетров Е. П.1, Ковалев Б. Б.1, Скипетрова Л. А.1, Кнотько А. В.1, Емельянов А. В.2, Талденков А. Н.2
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова,
г. Москва, Россия, E-mail: bev@mig.phys.msu.ru 2Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт», г. Москва, Россия, E-mail: Taldenkov_AN@nrcki.ru
Долгое время считалось, что полупроводники A4B6 с примесями 3d переходных металлов с переменной валентностью (Ti, V, Cr, Fe, Co, Ni) в отличие от материалов, легированных Mn, характеризуются низкой (~ 0.1 мол %) растворимостью примеси и являются парамагнетиками. Однако, недавно в сплавах Pb 1-x-ySnxScyTe были обнаружены рекордно высокая (~ 3 мол %) растворимость примеси и ферромагнитное упорядочение при температурах до 150 K [1]. Предполагалось, что причиной этого является образование магнитных кластеров Sc и локальное увеличение концентрации Sc в них.
В настоящей работе для обнаружения этих кластеров и определения их параметров исследованы полевые зависимости намагниченности (T=2.0-15, 70 K) образцов из монокристалла Pb1-x-ySnxScyTe (x=0.08, y=0.02) при вариации концентраций олова и скандия вдоль слитка.
Полевые зависимости намагниченности M(B) содержат типичные для парамагнетиков на основе PbTe нарастающий и стремящийся к насыщению вклад ионов примеси и линейный по полю вклад кристаллической решетки и свободных носителей заряда M0. Однако, во всех образцах зависимости (M-M0)(B) не могут быть описаны функцией Бриллюэна в модели одиночных магнитных ионов, однородно распределенных по кристаллу. Подобное поведение намагниченности наблюдалось ранее в сплавах Pb1-yFeyTe и объяснялось суперпарамагнетизмом кластеров ионов примеси. Успешная аппроксимация экспериментальных зависимостей теоретическими кривыми оказалась возможной только при использовании функции Ланжевена в предположении формирования кластеров ионов или атомов скандия двух типов («больших» и «малых» кластеров) (рис.1). Определены средние магнитные моменты и концентрации кластеров, а также показано, что при гелиевых температурах вклад «больших» кластеров в намагниченность не превышает (5-10) %, а при повышении температуры до T=70 К происходит полная перестройка внутри каждой из кластерных систем и вклады «больших» и «малых» кластеров выравниваются.
Литература
1. Skipetrov E.P., Bogdanov E.V., Kovalev B.B., Skipetrova L.A., Knotko A.V., Emelyanov A.V., Taldenkov A.N., Slynko V.E. // J. Alloys Compd. - 2022. - V. 893. - 162330.
Рис.1. Полевые зависимости намагниченности образцов 2-24 из слитка Pb1 -x-ySnxScyTe.
