Кластерна модель рідкого або аморфного металу. Квантово-статистична теорія. Електричні та магнітні властивості
О. І. Міцек, В. М. Пушкар
Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна
Отримано: 22.04.2014; остаточний варіант - 06.11.2014. Завантажити: PDF
Магнетоелектричні властивості аморфних металів (АМ) на основі Fe розраховано в моделі кластерів $K_j$ і в представленні багатоелектронних операторних спінорів. Флюктуації хемічних зв’язків (ФХЗ) і мікродифузія модифікують АМ. Хвильова функція йона Fe складається з хвильових функцій високоспінових (ВС, $\xi_3$), низькоспінових (НС, $\xi_1$) та зонних ($f_r$) станів у вузлі $r$. Їхні амплітуди $\xi_j$($T$, $B$) залежать від температури $T$ і магнетного поля B. На прикладі системи Fe—B постулюємо, що феромагнетні (ФМ) кластери $\alpha$-Fe взаємодіють ($A_{31} > 0$) через НС-йони у порожнинах $h_j$. Температура Кюрі $T_c$($\xi_j$) понижується також через $A_{31}$ при антиферомагнетному (АФМ) обміні $A11 < 0$ для $h_j$. Обмінна цупкість $D(T, \xi_j)$ феромагнонів залежить від ФХЗ через $\xi_j(T)$. При $|A_{11}| > A_{33}$ стабільною є АФМ-фаза з двома гілками антиферомагнонів: $E_a \propto k$, $E_0 \cong A_{31}$ для квазиімпульсів $k \ll 1$. Додавання Cr також стабілізує АФМ-фазу через обмін Cr—Cr ($A_{vv} < 0$). Ймовірність метамагнетного (ММ) переходу АФМ $\rightarrow$ ФМ підвищується мікродифузією. З ростом $T$ зменшується число найближчих сусідів Cr—Cr у порожнині $h_j$, зменшуючи $A_{vv}(T)$ при $T \rightarrow T_{MM} — 0$. ММ-переходи при $T_{MM}$ чи то у полі $B_{MM}(T)$ при $T < T_{MM}$ супроводжуються гігантським магнетоопором (ГМО) $\Delta R(T, B)$; одержано співвідношення $\Delta R \propto \xi_1^2(T)s_T^2(B)$. Середній спін $s_T$ для НС-иона входить у «ФМ-дефект ефективної маси» $\Delta m^{*}(T, B)$ при $B \rightarrow B_{MM}$. Парні ФМ-ефекти – феромагнетна анізотропія (ФМА) і магнетострикція (ФМС) – зумовлено спін-орбітальним зв’язком HC-Fe—B$^{+}$ в умовах деформації $u_{ij}$. Деформація $u_{ij}$ при виготовленні АМ-стрічки або після термооброблення наводить ФМА ($K_u \ne 0$). Хід магнетної сприйнятливости $\chi(B)$ залежить від $K_u$ і $K_1$ всередині кластера.
Ключові слова: аморфний феро- або антиферромагнетик, кластери, магнони, магнітна анізотропія, магнітострикція, гігантський магнітоопір, обмін, флуктуації хімічних зв'язків, багатоклектроннні операторні спінори.
URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ua/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