Processing math: 63%

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 Kj 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, ξ3), низькоспінових (НС, ξ1) та зонних (fr) станів у вузлі r. Їхні амплітуди ξj(T, B) залежать від температури T і магнетного поля B. На прикладі системи Fe—B постулюємо, що феромагнетні (ФМ) кластери α-Fe взаємодіють (A31>0) через НС-йони у порожнинах hj. Температура Кюрі Tc(ξj) понижується також через A31 при антиферомагнетному (АФМ) обміні A11<0 для hj. Обмінна цупкість D(T,ξj) феромагнонів залежить від ФХЗ через ξj(T). При |A11|>A33 стабільною є АФМ-фаза з двома гілками антиферомагнонів: Eak, E0A31 для квазиімпульсів k1. Додавання Cr також стабілізує АФМ-фазу через обмін Cr—Cr (Avv<0). Ймовірність метамагнетного (ММ) переходу АФМ ФМ підвищується мікродифузією. З ростом T зменшується число найближчих сусідів Cr—Cr у порожнині hj, зменшуючи Avv(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


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. С. В. Вонсовский, Магнетизм (Москва: Наука: 1971).
  2. А. И. Мицек, В. Н. Пушкарь, Реальные кристаллы с магнитным порядком (Киев: Наукова думка: 1978).
  3. Е. А. Дорофеева, А. Ф. Прокошин, Физ. мет. металловед., 54, № 3: 505 (1984).
  4. Н. А. Скулкина, О. А. Иванов, Е. А. Степанов и др., Физ. мет. металловед., 103, № 2: 157 (2007).
  5. Н. А. Скулкина, О. А. Иванов, Физ. мет. металловед., 86, № 2: 54 (1998).
  6. А. И. Мицек, В. Н. Пушкарь, Металлофиз. новейшие технол., 36, № 1: 103 (2014). Crossref
  7. Г. Н. Макаров, Успехи физических наук, 183, № 7: 673 (2013). Crossref
  8. А. И. Мицек, Металлофиз. новейшие технол., 36, № 11: 1473 (2014). Crossref
  9. А. И. Мицек, Успехи физики металлов, 13, № 4: 345 (2013). Crossref
  10. Н. А. Скулкина, О. А. Иванов, Физ. мет. металловед., 114, № 5: 411 (2013). Crossref
  11. А. И. Мицек, Фазовые переходы в кристаллах с магнитной структурой (Киев: Наукова думка: 1989).
  12. В. С. Покатилов, Н. Б. Дьяконова, Е. Г. Дмитриева и др., Наноматериалы и наноструктуры — XXI век, 4, № 1: 29 (2013).
  13. А. В. Носенко, М. Г. Бабич, М. П. Семенько, О. И. Наконечна, Н. И. Захаренко, Металлофиз. новейшие технол., 32, № 9: 1183 (2010).
  14. В. А. Ивченко, Наноматериалы и наноструктуры — XXI век, 3, № 3: 3 (2012).
  15. O. Wang, Phys. Rev. Lett., 106, No. 21: 215505 (2011). Crossref
  16. Г. Е. Абросимова, Успехи физических наук, 181, № 12: 1265 (2011). Crossref
  17. Э. З. Кучинский, Н. А. Некрасов, М. В. Садовский, Успехи физических наук, 182, № 4: 345 (2012). Crossref
  18. A. C. Y. Lin, M. J. Neish, and G. Stokol, Phys. Rev. Lett., 110, No. 20: 205505 (2013). Crossref
  19. M. Pivetta, G. E. Pacchioni, and U. Schlickham, Phys. Rev. Lett., 110, No. 8: 86102: (2013). Crossref
  20. F. Tournns and K. Sato, Phys. Rev. Lett., 110, No. 5: 055501 (2013). Crossref
  21. T. Speck, Phys. Rev. Lett., 109, No. 19: 195703 (2012). Crossref
  22. Н. В. Ершов, В. А. Лукшина, В. Н. Федоров и др., Физика твёрдого тела, 55, № 3: 460 (2013).
  23. А. А. Харченко, M. Г. Лукашевич, В. И. Нуждин и др., Физика твёрдого тела, 55, № 1: 75 (2013).
  24. Н. А. Скулкина, О. А. Иванов, Е. А. Степанов и др., Физ. мет. металловед., 114, № 3: 241 (2013). Crossref
  25. Н. В. Дмитриева, В. А. Лукшина, Е. П. Волкова и др., Физ. мет. металловед., 114, № 3: 144 (2013). Crossref
  26. Б. А. Корниенков, М. А. Либман, Б. В. Молотилов и др., Физ. мет. металловед., 114, № 3: 237 (2013). Crossref
  27. М. И. Захаренко, Т. В. Калныш, М. П. Семенько, Физ. мет. металловед., 113, № 8: 804 (2012).