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 $K_j$ и в представлении многоэлектронных операторных спиноров. Флуктуации химических связей (ФХС) и микродиффузия модифицируют АМ. Волновая функция иона Fe слагается из волновых функций высокоспиновых (ВС, $\xi_3$), низкоспиновых (НС, $\xi_1$) и зонных ($f_r$) состояний в узле $r$. Их амплитуды $\xi_j$($T$, $B$) зависят от температуры $T$ и магнитного поля $B$. На примере системы Fe—B постулируем, что ферромагнитные (ФМ) кластеры $\alpha$-Fe взаимодействуют ($A_{31} > 0$) через НС-ионы в полостях $h_j$. Температура Кюри $T_c$($\xi_j$) понижается также за счёт $A_{31}$ при антиферромагнитном (АФМ) обмене $A11 < 0$ для $h_j$. Обменная жёсткость $D(T, \xi_j)$ ферромагнонов зависит от ФХС через $\xi_j(T)$. При $|A_{11}| > A_{33}$ стабильна АФМ-фаза с двумя ветвями антиферромагнонов: $E_a \propto k$, $E_0 \cong A_{31}$ для квазиимпульсов $k \ll 1$. Добавление Cr также стабилизирует АФМ-фазу за счёт обмена Cr—Cr ($A_{vv} < 0$). Вероятность метамагнитного (ММ) перехода АФМ $\rightarrow$ ФМ повышается микродиффузией. С ростом $T$ уменьшается число ближайших соседей Cr—Cr в полости $h_j$, уменьшая $A_{vv}(T)$ 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