Термомагнитные свойства тонких эпитаксиальных слоев маггемита Текст научной статьи по специальности «Физика»

Наноматериалы и нанотехнологии в аэрокосмической отрасли

В В124(СоВ1)О40 возможно замораживание орбитального момента ниже температуры Т = 790 К. На рисунке изображена температурная зависимость восприимчивости образца в магнитном поле Н = 8 600 Э.

т. к

Название

Нормированная величина магнитного момента дана на графике-вставке. Наличие спонтанного магнитного момента подтверждается гистерезисом намагниченности, найденным при комнатной температуре.

Итак, в кубическом кристалле Bi24(CoBi)Ü40 обнаружен температурный гистерезис намагниченности в зависимости от предыстории образца, который, возможно, связан с образованием орбитального стекла.

Авторы выражают искреннюю благодарность К. И. Янушкевичу за исследования магнитных свойств.

Библиографические ссылки

1. Zhou J. S., Goodenough J. B. // Phys. Rev. 2003. B68. 144406.

2. Horsch P., Olesr A. M., Ferner L. F. et al. // PRL. 2008. 100. 167205.

S. S. Aplesnin, L. V. Udod, I. A. Aldashov, M. N. Sitnikov Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

MAGNETIC PROPERTIES OF Bi24(BiCo)O40

Magnetic properties of solid Bi24(SiCo)O40 in 77 К < T< 800 K temperature interval and in external magnetic field Н = 8600 Ое were measured. Temperature hysteresis of magnetization in dependence of the prehistory was discovered.

© Аплеснин С. С., Удод Л. В., Алдашов И. А., Ситников М. Н., 2010

УДК 537.311.3

Г. И. Баринов

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

ТЕРМОМАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ТОНКИХ ЭПИТАКСИАЛЬНЫХ СЛОЕВ МАГГЕМИТА

Проведены измерения зависимости намагниченности тонких пленок маггемита от температуры и ориентации пленок. Обнаружено линейное поведение спонтанной намагниченности М/М3 = 2,2 (1 — Т/Тс) ниже температуры Кюри (Тс), которое объясняется изменением величины спина иона железа в тетраэдрических позициях вследствие локальных деформаций решетки.

Исследованию окислов железа уделяется интенсивное внимание в связи с возможным применением в качестве записывающих устройств в спинтронике, где они используются в виде тонких пленок или мульти-слоев. Понижение размерности значительно модифицирует упругие и магнитные свойства этих окислов. Так, в объемном образце маггемит (у^е2Оз) при температуре 560 К необратимо превращался в гематит (а^е2Оз), имеющий гексагональную кристаллическую структуру. Введение небольшого количества примесей двухвалентных ионов или осаждение на подложку из кристалла окиси магния приводит к резкому увеличению температуры кристаллического перехода до Т = 680...780 К и сохранению кубической фазы вплоть до Т < 680 К [1].

Структуру (у^е2Оз) можно рассматривать как составленную из трех шпинельных решеток, наложенных друг на друга в направлении оси с. Тетраэдриче-

ские и октаэдрические позиции заполнены трехвалентными ионами железа.

Цель настоящей работы состояла в определении температурной зависимости спонтанной намагниченности тонких пленок маггемита.

Необходимые для исследований тонкие монокристаллические слои (толщиной 0,1.1,0 |!т) маггемита эпитаксиально осаждались на подложки из кристаллов окиси магния (М^О) методом химических транспортных реакций. Подложки в виде тонких пластин скалывались в плоскости (100) из монокристалла кубической сингонии с параметром элементарной ячейки, равным 4,21 А. Необходимо отметить, что особенностью эпитаксиального осаждения является ориентированный рост кристалла на кристаллической подложке [6], вследствие чего монокристаллические слои маггемита растут в плоскости (100). Параметры

Решетневские чтения

решетки полученных образцов определялись методом рентгеноструктурного анализа и составили 8,35 А.

Анизотропные свойства образцов исследовались на магнитометре в горизонтальном магнитном поле напряженностью 1... 7 кОе при двух положениях образца: плоскостью горизонтально и плоскостью вертикально. В первом случае обнаружены две оси легкого намагничивания вдоль кристаллографических направлений типа [110]. Во втором случае намагниченность направлена перпендикулярно плоскости образца. Формирование перпендикулярной кристаллографической анизотропии обусловлено искажением тетраэдрического окружения ионов железа в тонких эпитаксиальных слоях маггемита.

Термомагнитные измерения позволили установить, что температура Кюри маггемита составляет 685 К, а нормированная намагниченность хорошо описывается линейной зависимостью M /Ms = 2,2(1 -T /Tc) в области температур 600 К < Т < 685 К.

Линейное температурное поведение намагниченности маггемита ниже температуры Кюри хорошо объясняется в рамках модели с изменением спина на ионах железа в тетраэдрических позициях вследствие сильных локальных деформационных искажений.

Библиографическая ссылка

1. Aronniemi M., Lahtinen J., Hamtojarvi P. // Surface and Interface Analysis. 2003. 36. 8. 1004.

G. I. Barinov

Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk THERMOMAGNETIC PROPERTIES OF THIN EPITAXIAL MAGHEMITE FILMS

Dependence of thin maghemite films magnetization on the temperature and the orientation of the film is measured. Linear behaviour of the spontaneous magnetization below Curie temperature - M / Ms = 2.2 (1 - T / Tc) is discovered it can be explained by spin value change of the Fe ions in tetrahedral positions as a result of local lattice deformations.

© EapHHOB r. H., 2010

УДК 538.94

В. А. Гавричков, С. Г. Овчинников Институт физики имени Л. В. Киренского Сибирского отделения Российской академии наук, Россия, Красноярск

Л. Е. Якимов

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

ЭЛЕКТРОННАЯ СТРУКТУРА МАНГАНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Для расчета дисперсионных зависимостей Ьа1-хБгхМп03 применен обобщенный метод сильной связи. Произведена точная диагонализация кластера Мп06 при различных заполнениях. В базисе собственных состояний кластера записан гамильтониан межкластерных взаимодействий. Численно решено дисперсионное уравнение. Вычисленные дисперсионные соотношения воспроизводят наблюдаемую в фотоэмиссионых исследованиях данных оксидов дисперсию.

Современный интерес к манганитам связан с наблюдающимся в них колоссальным магниторезистив-ным эффектом - изменением электросопротивления на несколько порядков под действием внешнего магнитного поля. Эти вещества также обладают разнообразной фазовой диаграммой, на которой, в зависимости от величины допирования и температуры, имеются области с различными типами магнитного упорядочения, проводимости, кристаллической структуры, зарядового и орбитального упорядочения.

Традиционная модель двойного обмена оказывается неспособной объяснить наблюдаемое изменение проводимости при переходе «металл-диэлектрик». Поэтому для расчетов электронной структуры в дан-

ной работе применен обобщенный метод сильной связи [1].

В рамках этого метода кристаллическая решётка разбивается на ячейки-кластеры. Все учитываемые в гамильтониане взаимодействия разделяются на внут-рикластерные и межкластерные. Задача о взаимодействиях внутри одного кластера решается точно. Этот набор состояний используется как базис для записи гамильтониана межкластерных взаимодействий и получения дисперсии по теории возмущений.

По получаемым в результате дисперсионным соотношениям, плотности состояний и положению уровня Ферми можно качественно судить о проводимости вещества. Параметрами решения являются