Институт Физики им.Л.В.Киренского
Победитель конкурса сайтов СО РАН - 2010
Яndex

www.yandex.ru
  Главная
  Офис
  Новости
  Службы
  Семинары
  Достижения
  Научные отчеты
  Лаборатории
  Направления
  Интеграция
  Разработки
  Ученый совет
  Советы по защитам
  Аспирантура
  Конференции
  Конкурсы, Гранты
  Публикации
  Препринты
  Издательство
  Библиотека
  Совет молодых учёных
  Студентам
  Виртлаб
  История
  Фоторепортажи
  Персоналии
  О  Киренском
  Ученики и соратники
  Мемориальный музей
  Бухг-рия, план. отдел
  Download
  Карта  сервера

Магнитное состояние, спиновая динамика и электрические свойства неметаллических магнетиков

Работа по исследованию новых магнитных состояний в метаборате меди CuB2O4 вошла в важнейшие результаты научно-исследовательских работ Института.

Методом упругого рассеяния поляризованных нейтронов изучена структура магнитного состояния спиновой подсистемы метабората меди в несоизмеримом состоянии (Т<10 К). Установлено, что структура представляет собой спираль с магнитным моментом в базисной плоскости кристалла. Волновой вектор структуры непрерывно изменяется от 0 до q=(0, 0, 0.15) r.l.u. при понижении температуры до 12 К. Найдено, что только одна из двух спиновых подсистем полностью упорядочивается при наинизшей температуре. Методом антиферромагнитного резонанса установлена детальная диаграмма магнитного состояния в области температур ниже 2 К. Построена феноменологическая теория магнитного состояния метабората меди.

Методом упругого рассеяния нейтронов изучена магнитная структура нового оксида меди Cu5Bi2B4O14. Установлено, что магнитный порядок устанавливается при температуре 24.5 К. Предложена ферримагнитная структура этого кристалла, состоящая из двух неэквивалентных подрешеток, связанных антиферромагнитным обменным взаимодействием. Вектор антиферромагнетизма направлен по оси с этого триклинного кристалла.

Методом неупругого рассеяния нейтронов изучен спектр спиновых волн метабората меди в соизмеримом магнитном состоянии. Установлено наличие низкоэнергетической ветви спектра, связанной со слабой магнитной подсистемой. Построена линейная теория спектра спиновых волн, хорошо согласующаяся с экспериментом.

Проведены исследования магнитоэлектрических и гальваномагнитных свойств сульфидов FeXMn1-XS (X=0.29) в диапазоне температур 77-300К в магнитных полях до 15 кЭ. Установлено, что при увеличении магнитного поля тип носителей заряда в образцах Х=0.29 в области колоссального отрицательного магнитосопротивления изменяется от р - типа в поле 5 и 10 кЭ до n - типа в поле 15 кЭ. Эксперимент показал, что аномальное уменьшение удельного электросопротивления и рост намагниченности при увеличении магнитного поля связаны с ростом концентрации носителей заряда.

Исследования электрических свойств моносульфида марганца, проведенные в разных кристаллографических плоскостях (111) и (100), позволили обнаружить анизотропию проводимости данного кристалла. Впервые обнаружено отрицательное магнитосопротивление в монокристалле α- MnS, которое наиболее ярко проявляется в плоскости (111) и составляет -12% в магнитном поле 10 кЭ при температуре ∼230К. Механизм спин - зависимого транспорта в - MnS объяснен в рамках s - d модели.

Синтезированы и исследованы структурные и электрические свойства сульфидов CoXMn1-XS (0Т<Х≤ 0.3). Согласно данным рентгеноструктурного анализа образцы имеют ГЦК решетку типа NaCl, характерную для α- MnS. Для твердых растворов с Х≤ 0.3 найден полупроводниковый тип проводимости с изменением удельного электросопротивления от 1010 Ом⋅см (Х=0) до 105 Ом⋅ см (Х=0.3) при Т=80 К.

Рассчитан спектр спиновых волн несоизмеримой квазиодномерной магнитной структуры типа "обменная спираль", образованной конкуренцией антиферромагнитных обменных взаимодействий в первой и второй координационных сферах. Сравнение теоретического спектра с экспериментальным спектром спиновых возбуждений, полученным из неупругого рассеяния нейтронов на монокристалле метабората меди CuB2O4, позволил интерпретировать нижнюю ветвь спиновых возбуждений как квазиодномерные возбуждения несоизмеримой структуры с вектором ko≈0.1 r.l.u . вдоль тетрагональной оси. Ионы Cu2+ одной из двух магнитных подсистем (слабой) расположены в кристалле CuB2O4 в виде набора зигзагообразных ладдерных цепочек вдоль тетрагональной оси и образуют несоизмеримую магнитную структуру с фрустрированными обменными взаимодействиями как с первой (сильной) подсистемой ионов меди так и между ладдерами. Из сравнения теоретического и экспериментального спектров определены значения анизотропных обменных взаимодействий в ладдерах для первой и второй координационных сфер.

Квантовым методом Монте-Карло исследуются термодинамические свойства и плотность одночастичных спиновых возбуждений в модели Гейзенберга со спинами S=1/2, взаимодействующими с акустическими фононами во внешнем магнитном поле (Н). В случае, когда ширина зоны акустических фононов (Wph) меньше ширины зоны магнонных возбуждений (Ws), обнаружен триплетный спектр спиновых возбуждений с энергией щели (Δ), которая закрывается в критическом магнитном поле Δ=Нс. В противоположном пределе Wph>Ws найден фрактальный спектр спиновых возбуждений (спинонов с S=1/2) с энергией щели, схлопывающейся в магнитном поле Δ=(1/2) Нс.

Выполнены исследования монокристаллов манганитов из семейства
(La1-xEux)0.7Pb0.3MnO3, которые подтверждают наличие электронного фазового расслоения в этих материалах. Магниторезонансные эксперименты выполнены с использованием как стандартной схемы спектрометра магнитного резонанса, так и спектрометра с перестраиваемой в диапазоне 37-80 ГГц частотой и импульсным магнитным полем. Кроме того, использован спектрометр с комбинированным воздействием СВЧ излучения и транспортного тока на образец. Неоднородное парамагнитно-ферромагнитное состояние, чувствительное к воздействию внешнего магнитного поля, наблюдается в том же температурном диапазоне, 0.65TC — 1.15ТC, где имеет место эффект колоссального магнитосопротивления. Поведение спектров магнитного резонанса при изменении температуры и частоты СВЧ излучения подтверждает, что реализуется сценарий фазового расслоения, и смешанное двухфазное состояние не связано с простой химической неоднородностью кристаллов. Изменения проводимости на постоянном токе, индуцированное магниторезонансным СВЧ поглощением, также наблюдается вблизи TC. Изменения проводимости при магнитном резонансе не связаны с тривиальным нагревом исследуемых образцов. Предлагаетя механизм, связанный с изменением равновесных концентраций сосуществующих в образце фаз, в результате локального воздействия на одну из подсистем. Для анализа экспериментальных данных использовано приближение эффективной среды и упрощенная феноменологическая модель, которые качественно воспроизводят основные особенности поведения двухфазной системы при электронном фазовом расслоении.

Развит вероятностный подход к расшифровке сложных мессбауэровских спектров, как магнитных, так и парамагнитных. Методика позволяет оценить число неэквивалентных позиций и состояний мессбауэровских атомов в исследуемом веществе путем определения распределения вероятностей сверхтонких полей и квадрупольных расщеплений для различных валентных состояний ионов. Методика позволяет объективно сформировать модельный спектр для подгонки к экспериментальному. Развитая методика наиболее эффективна в исследовании аморфных, нанокристаллических и разбавленных материалов.

Методом эффекта Мессбауэра исследованы магнитные микросферы энергетических зол Экибастузских углей. Обнаружено, что микросферы содержат четыре кристаллографические фазы: нестехиометричный гематит α-Fe2O3, шпинель, сплав типа FeSi и ортосиликат. Основной фазой является нестехиометричный магнетит, замещенный алюминием, который и определяет магнитные свойства микросфер. Изучено состояние и состав магнетитовой фазы в зависимости от размера микросфер.

Работы выполнены при поддержке:

  • Грантов РФФИ №№ 03-02-16701, 02-02-17224
  • Гранта ККФН-РФФИ (Енисей) № 02-02-97702
  • Программы Отделения физических наук РАН "Нейтронные исследования структуры вещества и фундаментальных свойств материи", проект - 2.2.5.1. "Нейтронографическое исследование кристаллической и магнитной структуры диэлектрических кристаллов"
  • Программы Президиума РАН № 9 "Направленный синтез веществ с заданными свойствами и создание функциональных материалов на их основе", проект "Новые материалы для техники"
  • Программы Отделения физических наук РАН "Новые материалы и структуры", проект - 2.2.6.1." Новые кристаллы и стекла с особыми диэлектрическими и магнитными свойствами - поиск, синтез, исследование"
  • Гранта "Интеграция": проекты № Я0007/2302
  • Междисциплинарного инеграционного проекта СО РАН № 88 "Поиск, синтез и исследование новых твердотельных материалов"
  • Программы Отделения физических наук РАН " Спин-зависимые эффекты в твердых телах и спинтроника", проект 2.4.2. "Транспортные, резонансные и оптические свойства соединений и магнитных гетероструктур с гигантским магнитосопротивлением"
  • Междисциплинарного инеграционного проекта СО РАН № 85 "Создание новых микросферических магнитных пористых материалов на основе микросфер энергетических зол"
  • Междисциплинарного инеграционного проекта СО РАН № 94 "Молекулярные магнетики"

Лаборатория резонансных свойств магнитоупорядоченных веществ


© И н с т и т у т Ф и з и к и
им. Л. В. Киренского СО РАН 1998—2012 Для вопросов и предложений

Российская академия наук СО РАН TopList