Автореферат (1149508), страница 3
Текст из файла (страница 3)
5а). Однако, с ростом параметра x заметноувеличивается объемная доля геликоидальных магнитных флуктуаций, которуюможно определить при помощи отношения интенсивности рассеяния нейтронов нагеликоидальных флуктуациях к общей интенсивности брэгговского рефлекса,( )⁄ ( ( )( )) (Рис. 5б). Вклад от устойчивой геликоидальной структуры,в свою очередь, падает с ростом x и обращается в ноль при xc1 ≈ 0.35.Рис. 4. (a) Зависимость величины волнового вектора магнитной структуры ks от( ) ⁄( ( )( )) от параметра x,параметра x. (б)Зависимость параметрапри температуре T = 10 K.Как показано на Рис.
6, корреляционная длина флуктуаций, обнаруженных всоединениях Mn1-xFexGe с 0.25 < x < 0.4, не зависит от температуры при T < TQF.Это позволяет сделать вывод о квантовой (нетепловой) природе этих флуктуаций.При концентрации x = xc2 ≈ 0.45, наблюдается переход геликоидальноймагнитной системы с малым периодом магнитной спирали, ksa 1, кгеликоидальной структуре с большим периодом магнитной спирали, ksa ⪡ 1, где a12— параметр кристаллической решетки(Рис. 5а). Поскольку величина ks имеетотносительно большую величину длясоединений Mn1-xFexGe с x < 0.45,можно предположить, что основнымдляформированиямагнитнойструктуры соединения MnGe являетсяэффективноевзаимодействиеРудермана-Киттеля-Касуя-Иошиды(РККИ) [10, 11].
В этом случае, резкоеизменениепериодаспиралипри xc2 ≈ 0.45, связано с квантовымпереходомотгеликоидальноймагнитной системы, основанной наэффективном взаимодействии РККИ, кгеликоидальной магнитной системе наоснове взаимодействия ДМ.В результате экспериментов помалоугловой дифракции нейтронов насоединениях Mn1-xFexGe с x < 0.45,были определены четыре критическиетемпературы TN, Th, TSRF и TQF. Длясоединений Mn1-xFexGe с x > 0.45 былаопределена температура перехода изпарамагнитноговгеликоидальноесостояние TC [4] (Рис. 7).РезультатыданнойглавыРис. 6.
Зависимость обратнойкорреляционной длины магнитнойструктуры, ⁄ соединенийMn1-xFexGe с x = 0.0, 0.25 и 0.3.Рис. 7. Фазовая диаграмматемпература-концентрация (T-x)магнитной структуры соединенийMn1-xFexGe.опубликованы в работах [7, 10].В пятой главе представленырезультаты исследования магнитнойструктуры и еѐ температурной эволюции соединения Mn1-xCoxGe, x < 0.9.Исследования магнитных свойств соединений Mn1-xCoxGeметодомSQUID-магнитометрии показали, что определение температуры магнитногоупорядочения по методу Аррота возможно лишь при 0.5 < x < 0.8.Метод малоуглового рассеяния нейтронов показал, что в соединениях с x < 0.8при низких температурах формируется магнитная спираль. Замещение атомов Mnатомами Co приводит к разрушению дальнего порядка магнитной структуры приxc1 ≈ 0.25.
Предположительно, это связано с изменением баланса междуэффективным взаимодействием РККИ и взаимодействием ДМ. Дальнейшееувеличение параметра x приводит к быстрому уменьшению волнового вектора ks13при xc2 ≈ 0.45 (Рис. 8). Можно заключить,что магнитная спираль в соединенияхMn1-xCoxGeсx > xc2обусловленавзаимодействием ДМ.Врезультатеисследованиямагнитной структуры в соединенияхMn1-xCoxGe с x = 0.5 и 0.6 удалосьобнаружитьсмешанноесостояниемагнитной системы, с двумя различнымиРис.
8. Зависимость волнового вектора значениями периода магнитной спирали, вмагнитной структуры ks придиапазонахтемпературT < 70 Kитемпературе T = 10 K и температуры20 K < T < 60 K,соответственно.геликоидального магнитногоСосуществованиевобразцеупорядочения Th для соединенийгеликоидальных флуктуаций с двумяMn1-xCoxGe с x < 0.45,и TС длясоединений Mn1-xCoxGe с 0.45 < x < 0.8, различными значениями периода спиралиот концентрации Co, x.
Для соединения предположительнообусловленоMn0.1Co0.9Ge указана температура присутствиемэффективногоРККИферромагнитного упорядочениявзаимодействия.Лишьприx > 0.6TC = 42 K.магнитнаяструктурасоединенийMn1-xCoxGe становится устойчивой и полностью определяется тольковзаимодействием ДМ и кубической анизотропией. Изменение соотношения междуэтими двумя взаимодействиями приводит к исчезновению геликоидальногопорядка и формированию ферромагнитного порядка в соединении с x = 0.9 (Рис.
8).В заключении сформулированы основные результаты работы:1. Предложен сценарий магнитного фазового перехода соединений на основемоногерманида марганца, Mn1-xFexGe и Mn1-xCoxGe с x < 0.45, в рамках которойопределены четыре основные состояния системы, реализующиеся при различныхтемпературах. При температурах ниже TN в соединениях формируется устойчиваягеликоидальная магнитная структура.
Наряду с ней наблюдается геликоидальнаямагнитная структура с ближним порядком. В диапазоне температур от TN до Thгеликоидальная магнитная структура флуктуирует. Обнаружено дополнительное кбрэгговскому рассеяние в диапазоне температур T < Th в области малых значенийпереданного импульса, Q < ks. Предложена модель малоуглового рассеяниянейтронов на спиновых волнах в геликоидальных магнетиках, позволяющаяпредположить неупругую природу дополнительного рассеяния. При температурахвыше Th магнитная система соединений на основе MnGe разбивается наферромагнитные нано-области с характерным размером порядка 1 нм. Количествоферромагнитных нано-областей увеличивается с ростом температуры вплоть доTSRF = 170 K для MnGe, и затем падает при T > TSRF.
Предполагается, что14геликоидальная магнитная структура соединений MnGe, Mn1-xFexGe и Mn1-xCoxGe сx < 0.45 основана на эффективном взаимодействии РККИ.2. Магнитная система соединений Mn1-xCoxGe с x < 0.45 упорядочивается при⁄низких температурах в магнитную спираль с малым периодом,, где a —параметр кристаллической решетки. В диапазоне концентраций Co 0.45 < x < 0.8, всоединениях Mn1-xCoxGe наблюдается геликоидальная магнитная структура с⁄большим периодомоснованная на конкуренции взаимодействия ДМ иферромагнитного обменного взаимодействия. Обнаружено, что в соединенияхMn1-xCoxGe с x = 0.5 и 0.6 состояние магнитной системы в диапазонах температурT < 70 K и 20 K < T < 60 K, соответственно, является смешанным, с двумяразличными значениями периода магнитной спирали.
Соединение Mn0.1Co0.9Geупорядочено ферромагнитно в диапазоне T < 42 K. Переход из геликоидальноймагнитной структуры, основанной на взаимодействии ДМ к ферромагнитнойструктуре в соединении Mn1-xCoxGe с x = 0.9 связан с изменением баланса междуэнергией взаимодействия ДМ и энергией кубической анизотропии.3. Обнаружен скрытый квантовый фазовый переход при низких температурахиз упорядоченного геликоидального состояния во флуктуирующее геликоидальноесостояние как в соединениях Mn1-xFexGe, так и в соединениях Mn1-xCoxGe с ростомx → xc1. Сделано предположение о связи скрытого квантового перехода сувеличением константы обменного взаимодействия ДМ и ослаблениемэффективного РККИ взаимодействия.
Определено значение параметра x =xc2 ≈ 0.45, одинаковое для обоих типов соединений Mn1-xFexGe и Mn1-xCoxGe, прикотором происходит переход из геликоидальной магнитной системы основанной наэффективном РККИ взаимодействии к геликоидальной магнитной системе наоснове ДМ взаимодействия.ЛИТЕРАТУРАP. Bak, M.
H. Jensen, Theory of helical magnetic structures and phase transitions inMnSi and FeGe // 1980 J.Phys. C13 L881.2. A. Tsvyashchenko. High pressure synthesis of RE6Cu23 compounds (RE = Tb, Dy,Yb, Lu) // Journal of the Less Common Metals 99, 2, L9 (1984).3. K. Shibata, X. Z. Yu, T. Hara, D.
Morikawa, N. Kanazawa, K. Kimoto, S. Ishiwata,Y. Matsui and Y. Tokura. Towards control of the size and helicity of skyrmions inhelimagnetic alloys by spin–orbit coupling // Nature Nanotechnology 8, 723-728 (2013).4. S. V. Grigoriev, N. Potapova, S.-A. Siegfried, V. A. Dyadkin, E. V. Moskvin,V. Dmitriev,D. Menzel,C. D. Dewhurst,D. Chernyshov,R. A. Sadykov,L. N. Fomicheva, A. V. Tsvyashchenko, Chiral Properties of Structure and Magnetism inMn1–xFexGe Compounds: When the Left and the Right are Fighting, Who Wins? // Phys.Rev. Lett. 110, 207201 (2013).1.15E.
Altynbaev, S.-A. Siegfried, E. Moskvin, D. Menzel, C. Dewhurst, A. Heinemann,A. Feoktystov, L. Fomicheva, A. Tsvyashchenko, and S. Grigoriev. Hidden quantumphase transition in Mn1−xFexGe evidenced by small-angle neutron scattering. // Phys.Rev. B 94, 174403 (2016).6. G. A. Valkovskiy, E. V.
Altynbaev, M. D. Kuchugura, E. G. Yashina, A. S.Sukhanov, V. A. Dyadkin, A. V. Tsvyashchenko, V. A. Sidorov, L. N. Fomicheva, E.Bykova, S. V. Ovsyannikov, D. Yu. Chernyshov, and S. V. Grigoriev. ThermalExpansion of Monogermanides of 3d-Metals // J. Phys.: Condens.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
