Диссертация (1103182), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Величина ЭЭК в интервале230 — 260 К изменяется в два раза.В поле напряжённостью 2,6 кЭ (рис. 4.5б) перепад величин ЭЭКзначительно слабее, но наличие мартенситного перехода по-прежнемузаметно.Для подавления мартенситного перехода в тонкой плёнкеNi49,44Fe18,64Co4,09Ga27,83 требуются более сильные поля.Также как и для предыдущего образца, спектры ЭЭК в аустенитной имартенситной фазах (рис. 4.6) не имеют существенных различий, заисключением соотношения величины положительных пиков. Видно, что приE ~ 1 эВ величина ЭЭК больше в аустенитной фазе, а при 3 эВ — в мартенситной. Таким образом, в этом образце также не обнаружено существенногоизменения электронной структуры при мартенситном переходе.84По своему виду спектры существенно отличаются от спектровпредыдущего образца. Это различие подтверждает тот факт, что наличиепиков связано с переходами между 3d-уровнями (см.
п. 4.2.1, [8]). При заменемарганца на железо и кобальт в спектре Ni49,44Fe18,64Co4,09Ga27,83 в районе 3 эВпоявляется положительный пик, тогда как у Ni49,5Mn28Ga22,5 в этом местерасположен отрицательный пик. В области E < 2,3 эВ спектры обоихобразцов имеют три пика при близких значениях энергий. В спектре плёнкиNi49,44Fe18,64Co4,09Ga27,83 онирасположеныприE~0,6и1,7эВ(отрицательные) и при E ~ 1 эВ (положительный). Легко видеть, что дляплёнки Ni49,44Fe18,64Co4,09Ga27,83все пики немного сдвинуты к меньшимэнергиям. Кроме того, для разных плёнок заметно различается соотношениеинтенсивности пиков.
В спектре плёнки Ni49,5Mn28Ga22,5 пик при 1,4 эВбольше по интенсивности, чем пик при 1,9 эВ. А в спектре плёнкиNi49,44Fe18,64Co4,09Ga27,83, наоборот, пик при 1,7 эВ интенсивнее пика при 1 эВ.4.2.3. Поликристалл Fe48Mn24Ga28Также были исследованы магнитооптические свойства поликристаллаFe48Mn24Ga28. Сплавы Fe–Mn–Ga относятся к сплавам с памятью формы. Вотличие от Ni-содержащих сплавов, в них при понижении температурынаблюдается мартенситный переход из высокотемпературной парамагнитнойаустенитнойфазыкубическойсимметрииL21вферромагнитнуюмартенситную фазу тетрагональной L10, с широким (до 70 К) температурнымгистерезисом при прямом и обратном мартенситном переходе [129].Температурныезависимостинамагниченности,измеренныевразличных режимах [129], показаны на рис.
4.7. Видно, что зависимостьнамагниченности, полученная в малом поле при нагревании (рис. 4.7а) имеетдва ярко выраженных изменения, тогда как кривая, полученная приохлаждении — только одно. Это связано с тем, что температура Кюриаустенитной фазы составляет около 150 К. Таким образом, при T < 150 К в85а)Рис.б)4.7.ТемпературныезависимостинамагниченностикристаллаFe48Mn24Ga28 в поле напряжённостью 100 Э (а) и в поле напряжённостью 5 кЭ(б) [129].малыхполяхпроявляетсяналичиеостаточного аустенита. В большом поле(рис. 4.7б) особенности в районе 150 Котсутствуют, т.к.
доля аустенитной фазымаламногоинамагниченностьбольше,чеммартенситанамагниченностьаустенита. Определённые по рис. 4.7ахарактерныеокончаниятемпературымартенситногоначалаиперехода4.8.Температурнаясоставляют Ms ~ 210 К и Mf ~ 140 К (иззависимостьсопротивленияаустенитной фазы в мартенситную) и As ~Рис.кристалла Fe48Mn24Ga28 [129].143 К и Af ~ 290 К (из мартенситной фазываустенитную).Этаоценкаприблизительна, т.к. при температурахвыше Af остаётся некоторое количество ферромагнитной мартенситной фазы(см.
рис. 4.7б) [129].86На рис. 4.8 представлена температурная зависимость сопротивления.При нагревании сопротивление линейно возрастает до 210 К. Изтемпературной зависимости намагниченности в малом поле (рис. 4.7а)следует, что при T > 210 К объёмное содержание парамагнитного аустенитапревышает содержание ферромагнитного мартенсита. При охлаждениисопротивление начинает падать около 210 К, что означает формированиеферромагнитной мартенситной фазы [129].РассмотримполикристаллатемпературныеFe48Mn24Ga28,зависимостиполученныеввеличинырежимахЭЭКZFCидляFC,представленные на рис.
4.9. Следует отметить, что магнитооптическийотклик уверенно наблюдается во всей исследованной области температур (откомнатной до 25 К). Этот факт указывает на ферромагнитный характерприповерхностного слоя.Такжекакнатемпературныхкривыхнамагниченности,представленных на рис. 4.7, на кривых ЭЭК, измеренных в слабых полях Н 600 Э (рис. 4.9а), на блюдается гистерезис ЭЭК в области мартенситногоперехода. Но при этом ход температурных кривых ЭЭК противоположенходу кривых намагниченности: величина ЭЭК больше при охлаждении, анамагниченность, наоборот, при нагревании.Температурный гистерезис ЭЭК практически полностью подавляется вполях 2,8 кЭ (рис. 4.9б). Причина такого неожиданного на первый взглядповедения сигнала ЭЭК связана с тем, что его величина хотя ипропорциональна намагниченности, но в магнитнонеоднородных средах ЭЭКможетиметьболеесложнуюзависимостьоттемпературы,чемнамагниченность. Так, в ферромагнитных композитах, состоящих изферромагнитных включений в диэлектрической или полупроводниковойматрице, намагниченность пропорциональна объёму ферромагнитной фазы,871,0a)0,90,8TKE, 10-30,70,60,5Fe48Mn24Ga28H = 600 Oe,E = 2,81 eV0,40,30306090120150180210240270300T, K2,001,75TKE, 10-3Fe48Mn24Ga281,50H = 2,8 kOe,E = 2,81 eV1,251,0050100150200250300T, KРис.
4.9. Температурные зависимости ЭЭК кристалла Fe48Mn24Ga28 в поленапряжённостью 600 Э (а) и в поле напряжённостью 2,8 кЭ (б).88т.е. её концентрации. В то же время ЭЭК определяется тремя факторами:величиной компоненты намагниченности в плоскости пленки в данном поле(а следовательно, и магнитной анизотропией), оптическими свойствами, имикроструктурой композита, то естьформой и размером магнитныхвключений [134]–[136]. Поэтому магнитооптический отклик в такихкомпозитахимеетнемонотоннуюзависимостьотконцентрацииферромагнитной фазы с максимумом для составов вблизи порога перколяции[136].СплавFe48Mn24Ga28можнорассматриватькаккомпозит.Притемпературе 300 К ферромагнитные включения мартенсита изолированыдруг от друга, их мало и большая их часть намагничивается в поленапряжённостью 600 Э (см.
рис. 4.9a). С понижением температуры вдиапазоне 300–200 К количество включений мартенсита почти линейноувеличивается, но пока они не сливаются в крупные частицы и поэтомуперемагничиваются в слабом поле. В силу такой структуры величина ЭЭК инамагниченность растут практически синхронно с концентрацией мартенситавплоть до T 200 К. В окрестности этой температуры, соответствующейпорогу перколяции, величина ЭЭК достигает максимальной величины.Видно, что температурная зависимость ЭЭК хорошо коррелирует стемпературной зависимостью сопротивления, представленной на рис.
4.8[129].При дальнейшем понижении температуры начинается резкий ростмартенситной фазы, сопровождающийся появлением частиц с большоймагнитной анизотропией. При этом хотя намагниченность растёт, величинаЭЭК падает в слабых полях за счёт усиления магнитной анизотропии иизменения микроструктуры, и слабо изменяется в сильных полях. Принагреве от низких температур происходит обратный процесс: максимум ЭЭКсигнала достигается вблизи порога перколяции (T 240 К).891,0TKE (H) / TKE (Hmax)0,80,6Fe48Mn24Ga280,4T = 300 KT = 130 K0,2E = 2,81 eV0,00,00,51,01,52,02,53,0H, kOeРис. 4.10. Полевые зависимости ЭЭК кристалла Fe48Mn24Ga28 в аустенитной имартенситнойфазах.ВеличиныЭЭКнормированынавеличинувмаксимальном поле.2,5Fe48Mn24Ga28TKE, 10-32,0T = 300 KT = 130 KH = 2,8 kOe1,51,00,50,00,00,51,01,52,02,53,03,54,04,5E, eVРис.
4.11. Спектральные зависимости ЭЭК кристалла Fe48Mn24Ga28 выше (T= 300 К) и ниже (Т = 130 К) мартенситного перехода.90На рис. 4.10 показаны полевые зависимости величины ЭЭК,отражающие полевую зависимость намагниченности приповерхностногослоя при различных температурах.Величина ЭЭК при 300 К связана c малыми ферромагнитнымивключениями мартенсита.
Для таких частиц поле насыщения совпадает попорядку величины с полем размагничивания сферических частиц, то есть,Hs 4M s . Резкое увеличение величины ЭЭК в полях до 250 Э (рис. 4.10)3связано с намагничиванием по полю однодоменных частиц мартенсита.После этого при увеличении напряжённости поля намагничиваются и болеекрупные включения мартенсита, таким образом в поле 3 кЭ намагничиваютсяпочти все мартенситные включения.При температуре 130 К картина иная.
Ни намагниченность, ни сигналЭЭК не насыщаются в поле 3 кЭ. То есть ни объём образца, ни егоприповерхностный слой не намагничиваются в поле 3 кЭ при значительномсодержании мартенсита. Таким образом, полученные данные указывают навозникновение весьма сильной магнитной анизотропии при образованиикрупныхвключениймартенсита.Этаанизотропиясвязаналибосдвойникованием, либо с возможными антиферромагнитными корреляциямизасчётналичияатомовмарганца,либоскристаллографическойанизотропией, и отличается в приповерхностном слое и в объёме образца.Спектральные зависимости ЭЭК для мартенсита и аустенита показанына рис. 4.11. Спектральные профили сигналов, полученные при 300 и 130 К,совпадают, а отличие в амплитуде связано с существенно разнойконцентрацией ферромагнитной мартенситной фазы (при T = 300 Кприсутствуют лишь остаточные мартенситные включения).
Кроме того, какбыло показано в [136] в случае композита форма магнитооптическогоспектра определяется не только спектром и объёмным содержаниемферромагнитной компоненты, но и оптическими свойствами матрицы.91Измеренный спектр для поликристалла Fe48Mn24Ga28 принципиальноотличаетсяотспектровдляобразцовNi49,5Mn28Ga22,5иNi49,44Fe18,64Co4,09Ga27,83. Лишь при E = 3 эВ наблюдается положительный пик,аналогичный спектру образца Ni49,44Fe18,64Co4,09Ga27,83, в котором такжеприсутствуют атомы железа.
Эти факты говорят о существенной роли Fe и Niв формировании электронной структуры и о том, что сигнал ЭЭК в сплавахГейслера определяется переходами между 3d-зонами переходных металлов,гибридизованных с sp-зонами.§ 4.3. Нестехиометрические сплавы ГейслераВ этом параграфе будут рассмотрены нестехиометрические сплавыГейслера. Важно отметить, что свойства нестехиометрических сплавовГейслера существенно отличаются от свойств полных сплавов.
Например,нестехиометрических сплавах можносдвигатьтемпературыфазовыхпереходов, варьируя концентрации компонентов. Кроме того, важную рольможет играть добавление малого количества четвёртого элемента вчетверных сплавах.4.3.1. Лента Ni43,7Mn43,6In12,7Магнитооптические свойства лент Ni-Mn-In были изучены для серииобразцов с незначительными вариациями концентраций компонентов. Приэтом магнитооптический отклик был обнаружен только на ленте составаNi43,7Mn43,6In12,7.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
