Диссертация (1104967), страница 16
Текст из файла (страница 16)
3.12. ППС для конфигурации Au1/2Co1/2 НП для атомов Au и Co: линейная при межатомномрасстоянии - 2.5 Å (а); зигзаговая при межатомном расстоянии - 2.2 Å (б).1053.2.2 Исследование магнитных свойств смешанных Pt-X, Pd-X, Au-X, (X=Fe, Ni, Co) НП.Полученная зависимость магнитных свойств Au- Co НК от компонентного составаопределила направление последующих исследований магнитных свойств смешанных НП,состоящих из атомов ряда 3d- и 5d- металлов.
Рассмотрим результаты исследованиймагнитных свойств смешанных НП, образованных из атомов Pt, Pd, Au в качестве базовогоэлемента и атомов Co, Fe, Ni в качестве второго (магнитного) компонента. На рис.3.13, a)представлены зависимости величины магнитного моментапровода от среднегомежатомного расстояния r для исследованных НП. Из рис.3.13,а) видно, все исследованныеНП обладают магнитным моментом, при этом его величина сильно зависит от геометриипровода. Наибольшие значения магнитного момента на атом достигаются в линейныхсмешанных НП (r>2.4 Å) (рис.3.13,а)). При уменьшении межатомных расстояний в проводе(r<2.4 Å), то есть при переходе его в зигзаговую конфигурацию, величина магнитногомомента начинает уменьшаться (рис.3.13, а)).
Уменьшение величины магнитного моментасмешанного НП обусловлено гибридизацией атомных орбиталей при переходе провода взигзаговуюконфигурацию.Переходсмешанногопроводакструктуредвухвзаимодействующих НП приводит к незначительному локальному увеличению магнитногомомента в области перехода. При дальнейшем сжатииНП магнитный моментуменьшается.Для всех смешанных НП с атомами Fe в качестве второго магнитного компонента(Pt-, Pd-, Au-Fe) обнаружен переход из состояния ферромагнитного упорядочениямагнитных моментов атомов Fe в проводе EFM в состояние с антиферромагнитнымупорядочением магнитных моментов E AFM (рис.3.13, б)).
На рис.3.13,б) представленызависимости разности полных энергий ферромагнитного и антиферромагнитного состоянийпроводаот среднего межатомного расстояния. Из рис.3.13, б) видно, чтосжатый биметаллический провод Pt-Fe остается ферромагнитным до значения среднегомежатомного расстояния 2.1Å, на котором отклонения атомов от оси провода становятсянезначительными (~0.5 Å) и конфигурация провода по своей структуре электронныхоболочек приближается к линейной (рис.3.13,б), кривая 1)).
При растяжении Pt-Fe проводанарасстояния >2.1 Å в нем возникает ферромагнитное упорядочение. Аналогичнаязависимость обнаружена нами для конфигурации Pd-Fe (рис.3.13,б), кривая 2). Сжатый AuFe провод зигзаговой конфигурациитакже является ферромагнитным (<2.4 Å), прирастяжении провода и его переходе в линейную конфигурацию в проводе возникаетантиферромагнитное упорядочение магнитных моментов атомов Fe.106а)107б)Глава 1Рис.3.13. Зависимость магнитного момента НП (а) и ΔE (разность между полной энергией ферро- иантиферро- магнитных состояний в смешанных НП (б)от межатомного расстояния:(Pt-Fe (1), Pd-Fe (2), Au-Fe (3), Pt-Ni (4), Pd-Ni (5), Pd-Co (6), Pt-Co (7)).Глава 2Смена базового элемента (Pt, Pd, Au) влияет только на величину разности энергии,атакженамоментперехода изсостоянияферромагнитногоупорядочения в антиферромагнитное.
Минимальное значение разности энергийнаблюдается в структуре смешанного провода Au-Fe (рис.13, б)). В смешанных НП сатомом Ni или Co в качестве магнитного компонента изменения состояния магнитногоупорядочения при деформации НП не происходит. В основном состоянии во всей областисуществования смешанных НП (Pt-Co, Pt-Ni, Pd-Co, Pd-Ni, Au-Co, Au-Ni) являютсяферромагнитными. Важную роль в спинтронике играет величина константы обменного108взаимодействия. В этой связи нами была оценена эта величина для всех исследованныхсистем. Обменный интеграл J (характеризует спин-орбитальное взаимодействие междуатомами в цепи нанопровода), может быть рассчитан как J=ΔE *s-2, где s- спин атома, [114,115].
При расчётах была использована модель Гайзенберга для ферромагнетика, в которойучитывается только взаимодействие ближайших соседей. Для оценки постоянной спинорбитального взаимодействия в смешанных НПs -спин атомаможет быть оценен спомощью валентной конфигурации магнитного атома. В нашем случае s2 =1 для атома Ni, 4для атома Fe, и 9/4 для атома Со. В таб. 3.3, представлены значения J для Pt -X НП.Максимальные значения J принимает вPt -Ni НП, а минимальные значения былиполучены в Pt -Fe НП. Аналогичная зависимость обменного интеграла от магнитногокомпонента наблюдалась для всех исследованных НП. Кроме того, знак J, для Pt -Fe НП,меняется в точке перехода из FM состоянияи AFM состояние(при межатомномрасстоянии 2.1Å), но остается неизменным в Pt - Ni и Pt - Co НП, в которых нет FM - АFМперехода (таб.
3.3). Проведенные расчёты показали, чтоатомы Pd и Pt обладаютзначениями магнитного момента: 0,4 µB и 0,6 µB соответственно. Тем не менее, атомыпалладия и платины резко теряют магнитные свойства в НП, где примесным атомомявляетсяFe,приихпереходевантиферромагнитноесостояние.Влинейныхантиферромагнитных Pt -Fe и Pd -Fe НП, магнитные моменты Pt и Pd атомов становятсяравными 0. Этот новый эффект является наиболее важным для дальнейшего нашегоизучения спин-поляризованного транспорта через Pt- Fe и Pd -Fe линейные НП.Таб. 3.3.Значения обменного интеграла J (мэВ) для некоторых межатомных расстояний r (Å) вPt-X НП (X= Ni, Co, Fe).r (Å)J (мэВ)Pt-NiPt-CoPt-Fe1.8-77.5-46.0-15.62.0-50.0-20.04.42.2-70.00-21.010.02.4-92.5-28.012.52.6-112.5-46.08.1Кроме того, исследование показало, что значения магнитного момента атомов Fe,Co, Ni увеличивается при увеличении межатомных расстояний смешанного НП без резкихизменений в области перехода FM - АFМ в Pt-X НП, где X=Fe, Co, Ni (рис.3.13, а)).Величина магнитного момента также зависит от компонентного состава провода.Максимальные значения магнитного момента соответствуют НП типа Pd-Fe, Pt-Fe, Au-Fe,109что свидетельствует о максимальной намагниченности смешанных одномерных систем сжелезом в качестве второго компонента.
Минимальные значения магнитного моментапровода получены в проводах с никелем в качестве второго (магнитного) компонента(рис.3.13,а)).При уменьшении межатомных расстояний, то есть при переходе НП в систему двухвзаимодействующих однокомпонентных НП, величина магнитного момента атомовмагнитного металла (Fe, Co, Ni) в соответствующем однокомпонентном НП практически независит от второго однокомпонентного провода (Pt, Pd, Au).Таким образом взаимодействие атомов магнитного элемента и атомов благородных(Au) или переходных (Pt, Pd) металлов в структуре смешанного провода приводит кизменению состояния магнитного упорядочения, которое зависит от межатомныхрасстояний.
Во всех смешанных (Pt-Fe, Pd-Fe, Au-Fe) НП с атомами Fe в качестве второго(магнитного) компонента при увеличении межатомных расстояний наблюдается переход изферромагнитного состояния в антиферромагнитное, сопровождающийся трансформациейпровода из конфигурации «зигзаг» в линейную.Для объяснения зависимостей основных характеристик (J, магнитного момента, иEформ) от компонентного состава смешанных НП, были проведены расчётыэлектроннойструктуры исследуемых НП.
На рис. 3.14 представлена зависимость ППС от E - Ef для Pt- XНП с различными магнитными компонентами (X = Fe , Ni, Co) при среднем межатомномрасстоянии 2.4 Å. Выбор данного межатомного расстояния связан с тем, что все Pt -X НПявляются линейными при межатомном расстоянии 2.4 Å и влиянием геометрии НП на егоэлектронную структуру можно пренебречь. Из рис.3.14 видно, что максимальное спиновоерасщепление ППС на уровне Ферми наблюдается для Pt -Fe НП, который обладает самымбольшим магнитным моментом средирасщепление наблюдается для Pt -Niисследуемых НП.
Минимальное спиновоеНП с минимальными значениями локальныхмагнитных моментов. Сильная гибридизация s- и d-состояний между платиной имагнитным атомом НП приводит к его стабилизации. Наличие перехода «FM-AFM», атакже зависимость разности энергийот геометрии провода может быть очень важнымэффектом при создании устройств спинтроники, так как представляет собой новуювозможность управления магнитными и проводящими свойствами НП за счет приложениявнешнего магнитного поля. Наибольшее значение разности энергий ферромагнитного иантиферромагнитного состояний наблюдается в смешанных проводах Pt-Fe и Pd-Fe. Приобразовании данных проводов возникает гибридизация атомных орбиталей атомовпереходных металлов (Pt, Pd) с орбиталями атомов магнитных элементов с последующимформированием новой гибридной энергетической зоны вблизи уровня Ферми (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
