Диссертация (1149509), страница 11
Текст из файла (страница 11)
4.1в). Кольцо размывается, и интенсивностьдополнительного рассеяния внутри кольца Дебая-Шеррера становитсясравнимой с интенсивностью брэгговского рефлекса, при достижениитемпературой значения TN = 95 ± 2 K (Рис. 4.1г). Кольцо преобразуется впятно интенсивности вокруг прямого пучка с ярко выраженной границей при70значении вектора переданного импульса Q ≈ ks при температурах выше TN.Пример карты нейтронного рассеяния при температуре T = 115 K приведенна Рис.
4.1д. Граница этого пятна, или величина волнового вектора ks,стремится к нулю с ростом температуры до TSRF = 170 K (Рис. 4.1е).Дальнейшееувеличениетемпературыприводиткуменьшениюинтенсивности нейтронного рассеяния (Рис. 4.1ж, Рис. 4.1з). Тем не менее,магнитный вклад в рассеяние нейтронов не исчезает вплоть до T = 300 K.Таким образом, температурная эволюция магнитной структуры соединенияMn0.75Fe0.25Ge схожа с температурной эволюцией магнитной системы чистогосоединения MnGe (Рис. 3.2).Рис. 4.1.
Карты МУРН для соединения Mn0.75Fe0.25Ge измеренные при различныхтемпературах в нулевом магнитном поле, (а) T = 10 K, (б) T = 45 K, (в) T = 65 K,(г) T = 95 K, (д) T = 115 K, (е) T = 160 K, (ж) T = 180 K, (з) T = 200 K.Для анализа профиля функции рассеяния интенсивность рассеяниянейтронов была усреднена по азимуту и представлена на Рис. 4.2 какфункция переданного импульса Q при температурах T = 10, 65, 95, 115, 160 и71180 K.
Форма брэгговского пика при низких температурах (T = 10 K) хорошоописывается функцией псевдо-Войта. Кроме того, уже при самых низкихтемпературах, профиль содержит дополнительное рассеяние при Q < ks,интенсивность которого увеличивается с повышением температуры. Обаэтих вклада легко разрешимы в температурном диапазоне T < T N = 95 K.Аппроксимация пика функцией псевдо-Войта позволяет определитьчетыре параметра: положение рефлекса ks, его ширину κ и интегральныеинтенсивности функций Гаусса I(G) и Лоренца I(L). Вклад в рассеяние,описываемыйфункциейГаусса,обусловленналичиемустойчивойгеликоидальной структуры, в то время как вклад, описываемый функциейЛоренца, связан с флуктуациями геликоидальной магнитной системы [3, 7].Рис.
4.2. Зависимость интенсивности рассеяния от переданного импульса для соединенияMn0.75Fe0.25Ge, при T = 10, 65, 95, 115, 160 и 180 K.72Как видно из Рис. 4.2, интенсивность дополнительного рассеяния приQ < ks растет с ростом температуры. Можно предположить, что, как и вслучае соединения MnGe, это рассеяние обусловлено неустойчивостьюмагнитнойструктурысоединенияиявляетсяследствиемрассеяниянейтронов на магнитных возбуждениях.
Интенсивность дополнительногорассеяния не зависит от переданного импульса при Q < ks. В результате, эторассеяние хорошо описывается сверткой функции Хэвисайда (ступенчатойфункцией)саппроксимацииразрывомпрофиляприQ = ksфункцииифункциирассеянияЛоренца.нейтроновнаПримеробразцесоединения Mn0.75Fe0.25Ge при T = 95 K показан на Рис. 4.3.Рис. 4.3. Профиль функции рассеяния нейтронов на образце соединения Mn0.75Fe0.25Ge притемпературе T=95 K и его аппроксимация.Для сравнения, на Рис.
4.4 приведены полученные в результатеэкспериментов по малоугловому рассеянию нейтронов температурные73зависимости интегральных интенсивностей функции Гаусса I(G), функцииЛоренца I(L) и дополнительного рассеяния I(ab) для соединения MnGe(Рис. 4.4а) и для соединения Mn0.75Fe0.25Ge (Рис. 4.4б). Амплитуда функцииГаусса, или вклад в рассеяние нейтронов от устойчивой магнитнойструктуры, для соединения Mn0.75Fe0.25Ge обращается в ноль уже притемпературе TN = 95 K (Рис. 4.4б). Вклад функции Лоренца остаетсянеизменным в температурном диапазоне 0—60 K, а затем растет стемпературой, достигая максимального значения при температуре TN = 95 K.Как показано в параграфе 3.2, в случае чистого соединения MnGe (Рис. 3.8,Рис.
4.4а), интегральная интенсивность функции Гаусса значительно большеинтегральной интенсивности функции Лоренца и постоянна в температурномдиапазоне 0 K < T < 80 К. При температурах T > 80 K вклад функции Гауссаубывает и обращается в ноль при TN = 130 К. Амплитуда функции Лоренцарастѐт с температурой, и достигает максимального значения при TN = 130 К.Как видно из Рис. 4.4, замещение магнитных атомов Mn атомами Fe всоединении MnGe приводит к изменению соотношения интенсивностейфункций Гаусса и Лоренца при низких температурах. Таким образом, можносделать вывод, что увеличение концентрации Fe в соединении Mn1-xFexGeприводит к дестабилизации магнитной системы при низких температурах, атакже к уменьшению температуры магнитного упорядочения TN (Рис.
4.4б).Рис. 4.4. Температурная зависимость интегральных интенсивностей пика, ступенчатойфункции и функции Гаусса для соединений MnGe (а) и Mn0.75Fe0.25Ge (б).74Интегральнаяинтенсивностьаномальногорассеяниядляобоихсоединений I(ab) равна интегральной интенсивности функции Лоренца вдиапазоне T < TN (Рис. 4.4a, Рис. 4.4б). При температурах выше TN и ниже Th,равной 150 K и 127 K для соединений MnGe и Mn0.75Fe0.25Ge, соответственно,брэгговский рефлекс хорошо описывается функцией Лоренца. Для обоихсоединений, чистого MnGe и допированного Mn0.75Fe0.25Ge в температурномдиапазоне Th < T < TSRF наблюдается смесь фазы геликоидальных флуктуацийи высокотемпературной фазы ферромагнитных нано-областей.
Различныевклады в рассеяние нейтронов не могут быть разрешены в этомтемпературном диапазоне. При температурах T > TSRF = 170 K для обоихсоединений,зависимостьинтенсивностинейтронногорассеянияотпереданного импульса хорошо описывается функцией Гаусса с центром приQ = 0. То есть, рассеивающими объектами являются ферромагнитныенано-области, характерный размер которых определяется как√ ⁄гдеравна величине ПШПВ функции Гаусса.Весь температурный диапазон был разделен на четыре области.Низкотемпературный диапазон (T < TN) обозначен как (SH + FH) (Рис. 4.4). Вэтой области температур магнитная система соединения Mn0.75Fe0.25Geпредставляет собой смесь устойчивой геликоидальной структуры и фазыгеликоидальных флуктуаций.
Фаза геликоидальных флуктуаций обнаруженауже при самых низких температурах, что указывает на дестабилизациюмагнитной структуры с замещением магнитных атомов Mn в соединенииMnGe атомами Fe (Рис. 4.4б). Фаза устойчивой геликоидальной структурыисчезает при температуре TN, что следует из температурной зависимостиинтегральной интенсивности вклада в брэгговский рефлекс от функцииГаусса (Рис. 4.4б).Температурные зависимости значений волнового вектора магнитнойспирали ks и величины ПШПВ брэгговского рефлекса и функции Гаусса,описывающей рассеяние нейтронов при высоких температурах, T > TSRF, κ,представлены на Рис.
4.5 для соединений Mn1-xFexGe с x = 0.0 и 0.25. Как75видно из Рис. 4.5, величина волнового вектора ks равна 2.2 нм-1 длясоединения MnGe и 1.9 нм-1 для Mn0.75Fe0.25Ge при T = 10 K. Этосоответствует спиновой спирали с периодом, равным 2π/ks = 2.9 нм и 3.3 нмсоответственно.ПоложениепикаQ = ksплавноубываетсростомтемпературы в диапазоне T < Th, достигая значений ks = 1.4 нм-1 длясоединения MnGe и ks = 1.3 нм-1 для Mn0.75Fe0.25Ge при T = Th.
Ширинабрэгговского рефлекса для обоих соединений постоянна в диапазоне T < TN иопределяется функцией разрешения малоугловой станции, которая равнаκres = 0.22 нм-1. Таким образом, можно заключить, что когерентная длинамагнитной структуры при низких температурах превышает⁄нмдля обоих соединений. При температурах TN < T < Th ширина брэгговскогорефлекса растѐт с температурой, то есть когерентная длина магнитнойструктуры⁄ падает для обоих соединений (Рис. 4.5).Рис.
4.5. Температурная зависимость положения пика и ширины функции Гаусса длясоединений MnGe и Mn0.75Fe0.25Ge.76ВтемпературномдиапазонеTN < T < Th,наблюдается100%-флуктуирующая геликоидальная фаза. На Рис. 4.4а и Рис. 4.4б этоттемпературный диапазон обозначен как (FH). При температуре T = Th,корреляционная длина магнитной структурыоказывается сопоставима спериодом спирали 2π/ks (Рис. 4.5). Дальнейшее увеличение температуры,T > Th, магнитная система соединений Mn1-xFexGe с x = 0.0 и 0.25 разбиваетсяна нано-области с ферромагнитным упорядочением и характерным размеромпорядка 1 нм. Вклады в рассеяние от геликоидальных спиновых флуктуаций,спиновых возбуждений и высокотемпературной фазы ферромагнитныхнано-областей становятся неразрешимы на профиле магнитного рассеяния вдиапазонетемпературTh < T < TSRF.НаРис.
4.4аиРис. 4.4бэтоттемпературный диапазон обозначен как смешанное состояние (IM).В области высоких температур, T > TSRF = 175 К профиль функциирассеяния нейтронов на образцах обоих соединений, Mn1-xFexGe с x = 0.0 и0.25, описывается функцией Гаусса с центром при значении переданногоимпульса Q = 0, что соответствует рассеянию на устойчивых магнитныхнеоднородностях с ближним порядком. Эти неоднородности представляютсобой ферромагнитные капли, пространство между которыми заполненопарамагнитной фазой. Интегральная интенсивность функции Гаусса ввысокотемпературном диапазоне (Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
