Диссертация (1149509), страница 12
Текст из файла (страница 12)
4.4а, Рис. 4.4б) плавно убывает сростом температуры выше TSRF для обоих соединений. Ширина функцииГаусса κ растет с температурой (Рис. 4.5). Таким образом, можно сделатьвывод,чтосростомтемпературыколичествоферромагнитныхнано-областей, которое пропорционально интенсивности функции Гаусса, иих размер, который обратно пропорционален κ и равен√ ⁄1 нм,уменьшаются с ростом температуры при T > TSRF.
На Рис. 4.4а и Рис. 4.4бэтоттемпературныйдиапазонобозначенкакфаза ферромагнитныхнано-областей (FN).Врезультатесравнительногоанализатемпературнойэволюциимагнитной системы соединений Mn1-xFexGe с x = 0.0 и 0.25 оказывается77возможнымсделатьвывод,чтотемпературныйфазовыйпереходпорядок-беспорядок происходит по одному и тому же сценарию для обоихсоединений. Тем не менее, эксперименты по малоугловому рассеяниюнейтронов на образце соединения Mn0.75Fe0.25Ge позволили обнаружитьгеликоидальные флуктуации магнитной структуры даже при самых низкихтемпературах.
Также, температура магнитного упорядочения TN соединенияMn0.75Fe0.25Ge оказалась меньше по сравнению с чистым соединением MnGe.Таким образом, можно сделать вывод, что увеличение параметра x всоединении Mn1-xFexGe приводит к дестабилизации магнитной системы.784.2. Эволюция магнитной структуры соединений Mn1-xFexGe с ростом xпри x < 0.5.В параграфе 4.1, на примере соединения Mn0.75Fe0.25Ge показано, чтозамещение магнитных атомов Mn атомами Fe в соединении Mn1-xFexGeприводит к дестабилизации магнитной системы при самых низкихтемпературах. Кроме того, известно, что при увеличении концентрацииатомов Fe в диапазоне x < 0.4, величина волнового вектора магнитнойструктуры при низких температурах слабо зависит от параметра x [17, 18](Рис.
1.6). Дальнейшее увеличение x в пределах 0.4 < x < 0.75 приводит куменьшению величины волнового вектора магнитной структуры соединенияMn1-xFexGe, ks, вплоть до нуля приТаким образом,исследование изменения температурной эволюции магнитной структурыMn1-xFexGe с x < 0.5 позволит определить причины подобного изменениямагнитной структуры с ростом x.Измерения методом малоуглового рассеяния нейтронов на образцахсоединений Mn1-xFexGe, с x = 0.2, 0.25, 0.3, 0.4 и 0.5, проводились наинструментах SANS-1 и KWS-1, расположенных в нейтроноводном залеисследовательского реактора FRM-II в Мюнхене, Германия [103].
Расстояниеобразец-детектор было выбрано равным 2 м при исследовании соединенийMn1-xFexGe, с x = 0.2, 0.25, 0.3 и 0.4, и 8 м при исследовании соединенияMn0.5Fe0.5Ge. Длина волны падающих нейтронов была равна λ = 0.6 нм, чтобыпокрыть диапазон значений вектора переданного импульса 0.1 < Q < 2.7 нм–1.Для улучшения разрешения по длине волны, для монохроматизациипадающих на образец нейтронов был использован прерыватель пучка(чоппер). Таким образом, удалось достичь разрешения установки в 5%, тоесть минимально достижимая ширина брэгговского рефлекса была равнанм–1 при исследовании соединений Mn1-xFexGe, с x = 0.2, 0.25, 0.3 и0.4.
Интенсивность рассеяния измерялась в процессе охлаждения образца в79нулевом поле из парамагнитного состояния при температуре T = 300 К вупорядоченное состояния при температуре T = 10 К.На Рис. 4.6 представлены карты интенсивности малоугловой дифракциинейтронов на образцах соединения Mn1-xFexGe с x = 0.0, 0.2, 0.25, 0.3, 0.4 и0.5, полученные при температуре T = 10 K в нулевом внешнем магнитномполе.Кольцаинтенсивностидифракциинейтронов,типичныедляполикристаллических образцов, были обнаружены для всех исследованныхсоединений.Радиускольцаопределяетсяволновымвекторомгеликоидальной магнитной структуры соединения, в то время как егоширина — когерентной длиной магнитной структуры либо разрешениемэкспериментальнойустановки(Рис. 4.6).Максимумыинтенсивностидифракции нейтронов, обнаруженные на кольцах Дебая-Шеррера дляобразцов Mn1-xFexGe с x = 0.0 и 0.2 (Рис.
4.6а и Рис. 4.6б), обусловленыдифракцией нейтронов на магнитных доменах относительно большогоразмера,ограниченныхразмерамикристаллита.Приувеличенииконцентрации атомов Fe в соединении, x > 0.2, распределение интенсивностипо кольцу становится более изотропным, а само кольцо уширяется. Этоуказывает на уменьшение корреляционной длины магнитной структурыисследуемых соединений с ростом параметра x. То есть с увеличениемконцентрации Fe в соединении, большие магнитные домены распадаются надомены меньшего размера.Карты интенсивностей рассеяния нейтронов, представленные на Рис. 4.6были азимутально усреднены, нормированы на максимальную величину( ⁄) и построены в зависимоси от переданного импульса на Рис. 4.7.
Какобсуждалось ранее, профиль функции рассеяния нейтронов на образцесоединения MnGe при низких температурах хорошо описывается функциейГаусса (Рис. 3.3, Рис. 4.7). С ростом концентрации атомов Fe в соединении,0.2 < x < 0.4, профиль функции рассеяния меняется и может быть описансуммой функций Гаусса и Лоренца с одинаковой шириной и одинаковойпозицией рефлекса, то есть функцией псевдо-Войта. Также, при 0.2 < x < 0.480наблюдается увеличение интенсивности нейтронного рассеяния в областиQ < ks, что вызвано дополнительным рассеянием неупругой природы. ИзРис.
4.7 видно, что при значении параметра x = 0.5, брэгговский рефлексассиметричен и имеет большую интенсивность со стороны большихпереданных импульсов, Q > ks. При x > 0.5 профиль интенсивности рассеяниянейтронов вновь хорошо описывается функцией Гаусса.Рис. 4.6. Карты интенсивности малоугловой дифракции нейтронов на образцахсоединения Mn1-xFexGe с x = 0.0 (a), 0.2 (б), 0.25 (в), 0.3 (г), 0.4 (д) и 0.5 (е), полученные притемпературе T = 10 K в нулевом внешнем магнитном поле.Величина волнового вектора магнитной структуры, ks, слабо зависит отпараметра x при x < 0.4 (Рис.
4.8а). При дальнейшем увеличении параметра xв диапазоне 0.4 < x < 0.5, величина волнового вектора меняется скачком отks = 1.9 нм-1 при x = 0.4 до ks = 0.4 нм-1 при x = 0.5, и далее уменьшается донуля при[17, 18] (Рис. 4.8a). Как следует из Рис. 4.7а,логарифмическая зависимость величины волнового вектора ks от параметра xвблизи x0.45 приводит к увеличению интенсивности рефлекса со стороныбольших значений переданного импульса, Q > ks, даже при небольшомотклонении параметра x от заданного при синтезе.81Рис. 4.7. Зависимость интенсивность рассеяния нейтронов от переданного импульса длясоединений Mn1-xFexGe с различными значениями параметра x, полученные в нулевомвнешнем магнитном поле при температуре T = 10 K.Такимобразом,сильнуюасимметриюбрэгговскогорефлекса,обнаруженную для образца соединения Mn0.5Fe0.5Ge, можно объяснитьспинодальным распадом соединения в процессе синтеза, то есть широкомураспределениюконцентрациимагнитныхатомов,xпорядка5-10%,аналогично обнаруженному в работе [17].
Амплитуда интенсивностирассеяния нейтронов в области Q > ks прямо пропорциональна количествумагнитных доменов с соответствующей величиной волнового векторамагнитной спирали, а еѐ малость в случае соединения Mn0.5Fe0.5Ge связана стем, что спинодальный распад присутствует лишь в малом объемеисследуемого образца.Анализ температурной эволюции соединений Mn1-xFexGe с x = 0.2, 0.3 и0.4 с температурой проводился аналогично исследованиям соединений MnGe82и Mn0.75Fe0.25Ge.
Брэгговский рефлекс хорошо описывается функциейпсевдо-Войта c четырьмя свободными параметрами: позиция рефлекса ks,полная ширина на половине высоты (ПШПВ) рефлекса и интегральныеинтенсивности функций Гаусса I(G) и Лоренца I(L). Интенсивность функцииГаусса в данном случае связана с рассеянием нейтронов на устойчивойкогерентной геликоидальной спиновой структуре, в то время как вклад впрофиль нейтронного рассеяния от функции Лоренца связан с наличием всистеме геликоидальных флуктуаций [3, 7]. Также была определенаинтенсивность аномального рассеяния, связанного с рассеянием нейтроновна спиновых возбуждениях геликоидальной магнитной структуры.Рис.
4.8. (a) Зависимость величины волнового вектора магнитной структуры ks отпараметра x [18]. (б) Зависимость отношения вклада в брэгговский рефлекс от функции( )⁄( ( )( )) отЛоренца к общей интенсивности брэгговского рефлекса,параметра x при температуре T = 10 K.В результате, параметр( )⁄( ( )( )) позволяет оценитьстепень нестабильности магнитной структуры исследуемого соединения взависимости от различных условий.
Из зависимости параметрапритемпературе T = 10 K от концентрации атомов Fe в соединении Mn1-xFexGe,представленнойнаРис. 4.8б,легкозаметить,чтообъѐмнаядолягеликоидальных флуктуаций превалирует в соединениях с x > 0.25 принизких температурах. Это указывает на то, что дестабилизация магнитной83структуры соединения MnGe, обнаруженная при повышении температуры,проявляется также при замещении магнитных атомов Mn атомами Fe.Другим свидетельством нестабильности спиновой структуры являетсяизменение корреляционной длины магнитной структуры (⁄ ) стемпературой, T, и концентрацией, x. Экспериментальное определениекорреляционной длины несоразмерной магнитной структуры, или размерамагнитных доменов, всегда ограничено сверху функцией разрешенияэкспериментальной станции (( >max)max).Для систем с устойчивой структуройширина брэгговского рефлекса чаще всего равна разрешениюмалоугловой установки (порядком,<max,ширина⁄) Для систем с ближнимбрэгговскогорефлексаопределяетсякорреляционной длиной магнитной структуры.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
