Структура и магнитные свойства твердых растворов Fe 1-x Cr x S Текст научной статьи по специальности «Физика»

Наноматериалы и нанотехнологии в аэрокосмической области

УДК 537.312.6

СТРУКТУРА И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ Fe1-x Crx S

В. В. Соколович1, Д. А. Великанов2, М. С. Молокеев2

1 Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Россия, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31. E-mail: [email protected] 2Институт физики имени Л. В. Киренского СО РАН Россия, 660036, г. Красноярск, Академгородок, 50

Синтезированы твердые растворы системы FeS-CrS. Проведен рентгенофазовый анализ полученных образцов, определена структура. Измерена намагниченность образцов в области температур 4,2-1 000 К. Аномалии намагниченности у всех исследуемых образцов Fe1-xCrxS обнаружены в области температур 400-800 К.

Ключевые слова: твердые растворы, структура, намагниченность.

STRUCTURE AND MAGNETIC PROPERTIES A SOLID SOLUTIONS Fe1-xCrxS

V. V. Sokolovich1 D. A. Velikanov2, M. S. Molokeev2

1Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660014, Russia. E-mail: [email protected] 2Kirenskiy Institute of Physics Siberian Branch of the Russian Academy of Science 50, Academgorodok, Krasnoyarsk, 660036, Russia

Solid solutions of the FeS-CrS are synthesized. X-ray analysis of the samples is done, the structure is determined. Magnetization of the sample is measured in the temperature range of 4,2-1 000 K. Anomalies of the magnetization of all the samples Fe1-xCrxS are detected in the temperature range 400-800 K.

Keywords: solid solution, crystal structure, magnetization.

Моносульфиды FeS и CrS кристаллизуются в ] структуре типа NiAs и проявляют многообразие фи- ] зических свойств, среди которых особый интерес вы- ] зывают переходы металл-диэлектрик (ПМД) и магнит- ] ные переходы. В FeS ПМД наблюдается при 420 К, в CrS - при 870 К. Оба моносульфида являются анти- ] ферромагнетиками. В FeS наряду с переходом из парамагнитного состояния в антиферромагнитное (TN = 600 К), наблюдается также спин-ориентацион- ] ный переход при 420 К). CrS является коллинеарным антиферромагнетиком с вектором антиферромагнетизма, направленным вдоль гексагональной оси с. Вопрос о температуре перехода в парамагнитное состояние и о возможных спин-ориентационных переходах в CrS в настоящее время остается открытым.

Рассматриваемые выше свойства сульфидов FeS и CrS в основном определяются d-электронами. При этом металлы, образующие данные сульфиды, имеют близкие электронные спектры, различающиеся лишь степенью заполнения d-состояний. Поэтому особый интерес, соответственно, вызывают твердые растворы замещения, которые позволяют последовательно изменять концентрацию электронов в d-состояниях. Исследования соединений системы FeS-CrS [1] показали, что образцы, получаемые обычно с помощью стандартных технологий, являются твердыми растворами лишь при высоких температурах, а при низких температурах являются смесью простых сульфидов и металлов.

Синтез исследуемых образцов системы FeS-CrS был проведен в кварцевых ампулах при температуре 960 °С. Стабилизации твердых растворов Fe1-xCrxS ,

проводилась с помощью печи-катапульты [2]. Рентгенографические измерения проводились при комнатной температуре. Спектры для всех исследуемых образцов были идентифицированы на основе суперструктуры №АБ-типа с симметрией Р-62с, наблюдаемой в чистом Бе8 при температурах меньших 420 К.

Магнитные измерения образцов проводились в полях от 0 до 0,5 Т в области температур 4,2-1 000 К. На рисунке представлена типичная температурная зависимость намагниченности, наблюдаемая для исследуемых образцов.

зо

200 300 400 500 600 700 800 900 1000

т, к

Температурная зависимость намагниченности Feo.5Cro.5S (Н = 0,5 Т)

На кривой с(Т) в области 500-600 К имеет место резкое возрастание намагниченности аналогичное изменению намагниченности, наблюдаемому в FeS

Решетневскуе чтения. 2013

при 420 К. При 750 К на кривой намагниченности наблюдается излом. Зависимость с(Т) при охлаждении, существенным образом изменяется и приобретает вид, характерный для медленно охлажденных образцов [1]. Полевые зависимости намагниченности, наблюдаемые для всех образцов, являются характерными для ферромагнетиков. Это последнее можно связать как с ферромагнетизмом образцов, так и с недоработками технологических режимов.

Результаты рентгенофазового анализа подтверждают результаты мессбауэровских измерений [2] фазового состава исследуемых образцов. Исходя из полученных данных, в принципе можно говорить о непрерывном ряде твердых растворов. Соответственно, это позволяет связать наблюдаемые в образцах изменения в физических свойствах со степенью заполнения d-состояний. Так, например, из результатов магнитных измерений следует, что возрастание х в Fe1-xCrx S приводит к повышению температуры переходов, наблюдаемых в FeS при 420 К. Интересно отметить, что замещение железа кобальтом приводит к понижению температур переходов в FeS [3].

Библиографические ссылки

1. Соколович В. В. // Вестник СибГАУ. 2009. № 3(10). С. 38-41.

2. Соколович В. В., Баюков О. А. // ФТТ. 2007. 49, 10, 1831.

3. СоШп G., Gardette M. F., Comes R. // J. Phys. Chem. Solids.1987. Vol. 48, № 9. P. 791-802.

References

1. Sokolovich V. V. // Vestnik SibGAU. 2006. № 3, p. 38.

2. Sokolovich V. V., Bayukov O. A. // FTT. 2007. 49, 10, 1831.

3. ШИп G., Gardette M.F., Comes R. // J. Phys. Chem. Solids. 1987. Vol. 48, no 9, p. 791-802.

© Соколович В. В., Великанов Д. А., Молокеев М. С., 2013

УДК 537.86

НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МИКРОПОЛОСКОВЫХ РЕЗОНАТОРОВ И ФИЛЬТРОВ НА ИХ ОСНОВЕ

А. В. Угрюмов1, А. А. Лексиков2, А. О. Афонин1

1 Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Россия, 660014, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31. E-mail: [email protected]

2Институт физики имени Л. В. Киренского СО РАН Россия, 660036, г. Красноярск, Академгородок, 50. E-mail: [email protected]

Исследовано влияние криогенных температур на свойства микрополосковых резонаторов (МПР) и фильтров (МПФ). Установлено, что такое понижение температуры приводит к значительному увеличению собственной добротности МПР и значительному уменьшению потерь в полосе пропускания МПФ, а также к заметному изменению резонансных частот устройств. Многократное термоциклирование не приводит к механическому разрушению микрополосковых структур и не изменяет их свойств.

Ключевые слова: микрополосковый резонатор (МПР), микрополосковый фильтр (МПФ), добротность, коэффициент прохождения, резонансная частота.

LOW-TEMPERATURE RESEARCH OF MICROSTRIP RESONATORS AND FILTERS ON THEIR BASE

A. V. Ugryumov1, A. A. Leksikov2, A. O. Afonin1

Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660014, Russia. E-mail: [email protected] 2Kirenskiy Institute of Physics Siberian Branch of the Russian Academy of Science 50, Academgorodok, Krasnoyarsk, 660036, Russia. E-mail: [email protected]

The effect of cryogenic temperatures on the properties of microstrip resonators (MSR) and filter (MSF) is studied. It is found that decrease in temperature leads to a considerable increase in MSR quality factor and significant lowering the loss in MSF passband, as well as a marked change in the resonant frequency of devices. Repeated thermal cycling does not lead to mechanical destruction of the microstrip structures and not alter their properties.

Keywords: microstrip resonator (MSR), microstrip filter (MSF), quality factor, transmission coefficient, resonance frequency.