Автореферат (1149508), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Обосновывается научная новизна и практическаязначимость полученных результатов. Описывается структура и содержание работы.В первой главе представлен обзор научных исследований, посвященныхсоединениям со структурой типа B20, с киральной длиннопериодной магнитнойструктурой. Глава состоит из шести разделов. В первом обсуждаются особенностикристаллографической структуры соединения MnSi, которое кристаллизуется вкубическую фазу с пространственной группой P213 (тип кристаллическойструктуры B20). Во втором разделе представлено описание магнитной структурымоносилицида марганца и еѐ поведение во внешнем магнитном поле. Магнитнаяструктура при T = 4 К и в нулевом магнитном поле, представляет собой спираль спериодомÅ.
Многодоменная в нулевом поле, геликоидальная магнитнаяструктура становится однодоменной конической с приложением магнитного поля7большемТл. Спиновый конус сужается с ростом поля и примТл магнитная система переходит в индуцированную полем ферромагнитнуюфазу. В третьем разделе обсуждается концепция скирмионной решѐтки,наблюдаемой для большинства геликоидальных магнетиков со структурой типаB20 при определѐнных значениях внешнего поля, вблизи температуры магнитногоупорядочения. В четвѐртом разделе приведено описание температурногомагнитного фазового перехода соединения MnSi из парамагнитного вгеликоидальноесостояние.Подчѐркиваетсяважностьсоотношениякорреляционной длины геликоидальных флуктуаций,и волнового векторамагнитной спирали,Так, в случаемагнитная система моносилицидамарганца демонстрирует ферромагнитные свойства.
Только принаблюдается устойчивая геликоидальная структура. В пятом разделе приведенырезультаты исследований динамических свойств магнитной структуры соединенияMnSi. Согласно теоретическим расчѐтам, дисперсионное соотношение вгеликоидальном магнетике выглядит какгде— это√величина энергии магнитного возбуждения, A — параметр, характеризующийжѐсткость спиновых волн.
С приложением внешнего магнитного поля, H,достаточного для перехода магнитной системы из геликоидального виндуцированное ферромагнитное состояние (H > HC2), дисперсионная кривая()() Это былопретерпевает значительные изменения:подтверждено с помощью экспериментов, выполненных методом малоугловогорассеяния нейтронов. В шестом разделе приведѐн обзор современныхисследований моногерманидов переходных металлов.Во второй главе изложены сведения по изготовлению образцов иэкспериментальным методам исследования. Синтез моногерманидов переходныхметаллов проводился методом, разработанным в работе [2]. Для синтеза всехиспользованных образцов была использована камера типа «тороид». Нагрев донеобходимых для синтеза температур осуществлялся пропусканием переменноготока непосредственно через исходную смесь.
Полученные поликристаллическиеобразцы имели форму цилиндра с диаметром основания порядка и высотойпорядка 4 мм. Характерные размеры кристаллитов в образце не превышали100 мкм ни в одном из направлений. Аттестация образцов на рентгеновскомдифрактометре не выявила содержание примесей более 2% объемной доли вкаждом из образцов.Основным методом исследования магнитной системы моногерманидовпереходных металлов было выбрано малоугловое рассеяние нейтронов, посколькуэтот метод является практически единственным, позволяющим прямо определитьпериод и корреляционную длину геликоидальной магнитной структуры.Измерения методом малоуглового рассеяния нейтронов проводились наинструментах D11, D33 на исследовательском реакторе Института Лауэ-Ланжевена8(ILL), Гренобль (Франция), а также на малоугловых дифрактометрах SANS-1 иKWS-1 расположенных в нейтроноводном зале исследовательского реактораFRM-II в Мюнхене (Германия).
Принципиальная схема установки по малоугловомурассеянию нейтронов представлена на Рис. 1. Установка для измерениямалоуглового рассеяния нейтронов состоит из селектора скоростей, задающегодлину волны падающего пучка, коллимирующих диафрагм, формирующихпрофиль падающего на образец пучка и его угловую расходимость,вакуумированной трубы детектора длиной от 10 до 40 м, по которой свободноможет перемещаться позиционно-чувствительный детектор. Узел образца,оборудованный криорефрижератором закрытого цикла, позволяет менять условияна образце в диапазоне температур от 10 K до 300 K. Длина волны падающихнейтронов была выбрана равной λ = 0.6 нм, расстояние между образцом идетектором варьировалось в диапазоне 2-20 м, в зависимости от магнитнойструктуры исследуемого соединения.
Диапазон значений вектора переданногоимпульса определялся положением детектора и длиной волны падающих наобразец нейтронов и менялся в пределах 0.02 < Q < 2.7 нм–1, разрешение установкипо переданному импульсу варьировалось в диапазоне от 5% до 10%.Рис. 1. Принципиальная схема установки по малоугловому рассеянию нейтронов.В третьей главе представлены результаты исследования магнитнойструктуры соединения MnGe и еѐ температурной эволюции. На Рис.
2 показаныкарты магнитного рассеяния нейтронов для соединения MnGe при различныхтемпературах. Типичная картина рассеяния от порошкового геликоидальногомагнитного образца наблюдается при температурах ниже TN = 130 ± 2 К (Рис. 1а-г).При температурах выше TN = 130 К, кольцо интенсивности преобразуется в круглоепятно с легко определяемой границей,Дальнейшее увеличениетемпературы приводит к уменьшению размера пятна до(Рис. 1д,е). Притемпературах выше TSRF = 170 ± 2 К рассеяние размывается, но не исчезает вплотьдо температурыК (Рис. 1ж,з).Профиль интенсивности рассеяния I(Q) представлен на Рис. 3а для температурT = 10, 75, 110, 130, 150 и 175 К.
Аппроксимация брэгговского рефлекса функциейпсевдо-Войта позволяет определить четыре параметра: позиция рефлекса ks, полная9ширина на половине высоты (ПШПВ) рефлекса κ, интегральные интенсивностифункций Гаусса I(G) и Лоренца I(L).Рис. 2. Карты интенсивности малоугловой дифракции нейтронов на образцесоединения MnGe при различных температурах.Рис. 3. (а) Зависимость интенсивности рассеяния нейтронов на образцесоединения MnGe от переданного импульса, для различных температур.(б) Аппроксимация профиля магнитного рассеяния нейтронов при температуреT = 130 К.Вклад в брэгговский рефлекс функции Гаусса в данном случае следуетинтерпретировать как рассеяние нейтронов на устойчивой геликоидальнойструктуре.
Вклад в брэгговский рефлекс функции Лоренца связан с наличием вмагнитной системе геликоидальных флуктуаций [7].10Позиция рефлекса соответствует величине волнового вектора магнитнойспирали, ks. Ширина рефлекса, κ, определяется когерентной длиной магнитнойструктуры, , на которой происходит рассеяние нейтронов, и функцией разрешения⁄установки. В случаеширина рефлекса будет равна функцииразрешения установки. Если же ширина брэгговского рефлекса превышаетинструментальную функцию, когерентная длина геликоидальной магнитной⁄ .структуры или геликоидальных флуктуаций может быть определена какКак видно из Рис.
3а, в области переданных импульсов Q < ks наблюдаетсядополнительное рассеяние нейтронов, интенсивность которого, I(ab), слабо зависитот переданного импульса и растет с температурой. При обработке данных, профильдополнительного рассеяния был описан свѐрткой функции Хэвисайда с разрывомпри Q = ks и функции Лоренца. На Рис. 3б показан пример аппроксимацииэкспериментальных данных при температуре T = 130 К. При температурах вышеTSRF = 170 К интенсивность нейтронного рассеяния описывается функцией Гаусса сцентром при Q = 0 (Рис. 2а), или законом Гинье:I(Q) = I0exp(–Q2Rg2/3),где Rg — радиус гирации рассеивающего объекта. Можно заключить, чтомагнитная система при T > TSRF сформирована из ферромагнитных вкраплений,окружѐнных парамагнитной фазой.Температурные зависимости интегральных интенсивностей различныхвкладов в рассеяние представлены на Рис.
4а, позиции и ширины брэгговскогорефлекса, позиции функции Гаусса, описывающей рассеяние при высокихтемпературах, и еѐ ширины – на Рис. 4б.Рис. 4. (а) Температурная зависимость интегральной интенсивности различныхвкладов в нейтронное рассеяние. (б) Температурная зависимость позиции, ks, иширины, κ, брэгговского рефлекса и диффузного рассеяния.Таким образом, удалось определить, что при температуре T = 10 К магнитная⁄система сформирована как спиновая спираль с периодомнм11(Рис. 4б). При этом когерентная длина магнитной структуры значительнопревышает величину ⁄нм.Фазовый переход порядок-беспорядок широко размыт по температуре ипроисходит в несколько этапов.
Им соответствуют четыре температурныхдиапазона, обозначенных на Рис. 4а и Рис. 4б.Результаты данной главы опубликованы в работе [9].В четвертой главе представлены результаты исследования магнитнойструктуры и еѐ температурной эволюции соединений Mn1-xFexGe, x < 0.5. Длясоединений Mn1-xFexGe с концентрацией x < 0.45 температурная эволюциямагнитной структуры происходит по тому же сценарию, что и в случае чистогосоединения MnGe.Увеличение концентрации Fe в соединениях Mn1-xFexGe c x < 0.45 неоказывает существенного влияния на период геликоидальной магнитной структурыпри низких температурах (Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
