Кластерная модель жидкого или аморфного металла. Квантово-статистическая теория. Электрические и магнитные свойства
А. И. Мицек, В. Н. Пушкарь
Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36, 03142 Киев, Украина
Получена: 22.04.2014; окончательный вариант - 06.11.2014. Скачать: PDF
Магнитоэлектрические свойства аморфных металлов (АМ) на основе Fe рассчитываются в модели кластеров Kj и в представлении многоэлектронных операторных спиноров. Флуктуации химических связей (ФХС) и микродиффузия модифицируют АМ. Волновая функция иона Fe слагается из волновых функций высокоспиновых (ВС, ξ3), низкоспиновых (НС, ξ1) и зонных (fr) состояний в узле r. Их амплитуды ξj(T, B) зависят от температуры T и магнитного поля B. На примере системы Fe—B постулируем, что ферромагнитные (ФМ) кластеры α-Fe взаимодействуют (A31>0) через НС-ионы в полостях hj. Температура Кюри Tc(ξj) понижается также за счёт A31 при антиферромагнитном (АФМ) обмене A11<0 для hj. Обменная жёсткость D(T,ξj) ферромагнонов зависит от ФХС через ξj(T). При |A11|>A33 стабильна АФМ-фаза с двумя ветвями антиферромагнонов: Ea∝k, E0≅A31 для квазиимпульсов k≪1. Добавление Cr также стабилизирует АФМ-фазу за счёт обмена Cr—Cr (Avv<0). Вероятность метамагнитного (ММ) перехода АФМ → ФМ повышается микродиффузией. С ростом T уменьшается число ближайших соседей Cr—Cr в полости hj, уменьшая Avv(T) при T \rightarrow T_{MM} — 0. ММ-переходы либо при T_{MM}, либо в поле B_{MM}(T) при T < T_{MM} сопровождаются гигантским магнитосопротивлением (ГМС) \Delta R(T, B); получено соотношение \Delta R \propto \xi_1^2(T)s_T^2(B). Средний спин s_T для НС-иона входит в «ФМ-дефект эффективной массы» \Delta m^{*}(T, B) при B \rightarrow B_{MM}. Чётные ФМ-эффекты – ферромагнитная анизотропия (ФМА) и магнитострикция (ФМС) – обусловлены спин-орбитальной связью HC-Fe—B^{+} в условиях деформации u_{ij}. Деформация u_{ij} при получении АМ-ленты или после термообработки наводит ФМА (K_u \ne 0). Ход магнитной восприимчивости \chi(B) зависит от K_u и K_1 внутри кластера.
Ключевые слова: аморфный ферро- или антиферромагнетик, кластеры, магноны, магнитная анизотропия, магнитострикция, гигантское магнитосопротивление, обмен, флуктуации химических связей, многоэлектронные операторные спиноры.
URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v37/i01/0013.html
PACS: 71.10.Fd, 72.10.Di, 72.15.Cz, 75.30.Kz, 75.30.Mb, 75.47.-m, 75.50.Kj