Диссертация (1149509), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Как показано на Рис. 5.4д, брэгговский рефлекс для соединенияMn0.5Co0.5Ge ассиметричен при низких температурах. Кольцо Дебая-Шеррераимеет более резкую границу со стороны малых значений переданногоимпульса, Q < ks, по сравнению с границей кольца со стороны большихзначений Q > ks.
Зависимость интенсивности рассеяния нейтронов отпереданного импульса Q, полученная при температурах T = 10 K и 40 K наобразце соединения Mn1-xCoxGe с x = 0.5 построена на Рис. 5.7a. Из Рис. 5.7авидно, что профиль нейтронного рассеяния описывается двумя функциямиЛоренца,центрыкоторыхрасположеныприразличныхзначенияхпереданного импульса Q.
ПШПВ этих функций уменьшается с ростомтемпературы (Рис. 5.7a). В результате анализа экспериментальных данных,обнаружено, что асимметрии брэгговского рефлекса так же свойственна идля соединения Mn0.4Co0.6Ge в диапазоне температур 20 K < T < 60 K.Зависимость интенсивности рассеяния нейтронов от переданного импульсаQ, полученная при температурах T = 10 K и 40 K на образце соединенияMn1-xCoxGe с x = 0.6 построена на Рис. 5.7б. Сплошные линии на Рис.
5.7а иРис. 5.7б соответствуют лучшей аппроксимации данных суммой двухфункций Лоренца. Функции Лоренца, использованные при аппроксимациипоказаны дополнительно с помощью пунктирных линий. Профиль рассеяниядля соединения Mn0.4Co0.6Ge при T = 10 K хорошо описывается одиночнойфункцией Лоренца (Рис. 5.7б).106Рис. 5.7. Зависимость интенсивности рассеяния нейтронов от переданногоимпульса I(Q) для соединений Mn1-xCoxGe с x = 0.50 (a) и x = 0.60 (b) полученные притемпературе T = 10 K и 40 K в нулевом внешнем магнитном поле.Температурные зависимости параметров двух функций Лоренца, аименно положение центра, интегральная интенсивность и ПШПВ каждой издвух функций, представлены на Рис. 5.8 и Рис.
5.9 для соединенийMn0.5Co0.5Ge и Mn0.4Co0.6Ge, соответственно. Функция Лоренца, с центромпри меньших значениях переданного импульса и большей интенсивностьюусловно обозначена на Рис. 5.8 и Рис. 5.9 как «Пик 1». Функция Лоренца, сцентром при больших значениях переданного импульса и меньшейинтенсивностью условно обозначена на Рис. 5.8 и Рис. 5.9 как «Пик 2».Как показано на Рис. 5.8a для соединения Mn0.5Co0.5Ge, интенсивностьдополнительного рефлекса падает с ростом температуры и обращается в нольпри T = 70 K. В то же время, интенсивность главного пика сперва растет стемпературой, достигая максимального значения при T = 50 K, а затем падаети обращается в ноль при TC = 80 K (Рис. 5.8а).
С ростом температуры обарефлекса смещаются в область малых переданных импульсов (Рис. 5.8б).Поскольку разрешение экспериментальной установки было выбрано равным10%, величинаобнаруженныхоказывается много меньше ширины рефлексов,прималоугловомрассеяниинейтроновнаобразцахсоединений Mn1-xCoxGe с концентрацией Co x = 0.5 и 0.6. Следует отметить,107что ширина рефлексов, κ, для соединения Mn0.5Co0.5Ge уменьшается стемпературой (Рис. 5.8б). Учитывая также, что интенсивность основногорефлекса растѐт с температурой, уменьшение ширины рефлексов, κ, можетбыть однозначно проинтерпретировано как противоестественное увеличениекогерентной длины магнитной структуры⁄ с температурой.Рис. 5.8. Температурная зависимость (a) интегральной интенсивности и (б) позиции иширины функций Лоренца, использованных при аппроксимации данных малоугловогорассеяния нейтронов на образце соединения Mn0.5Co0.5Ge.Рис.
5.9. Температурная зависимость (a) интегральной интенсивности и (б) позиции иширины функций Лоренца, использованных при аппроксимации данных малоугловогорассеяния нейтронов на образце соединения Mn0.4Co0.6Ge.108Таким образом, основное состояние системы при низких температурахявляется смешанным и, предположительно, сформировано за счѐт влиянияэффективноговзаимодействияРККИнагеликоидальнуюмагнитнуюструктуру, сформированную благодаря конкуренции ферромагнитногообменного взаимодействия и взаимодействия ДМ.
Увеличение температурывданномслучаеприводиткослаблениювлиянияэффективноговзаимодействия РККИ, которое оказывается пренебрежимо при T = 70 K(Рис. 5.8а).Анализ профиля функции рассеяния нейтронов на образце соединенияMn0.4Co0.6Ge показал, что интенсивность основного рефлекса максимальнапри низких температурах и не меняется в диапазоне T < 40 K (Рис. 5.9a).Дальнейшееувеличениетемпературыприводиткуменьшениюинтенсивности этого рефлекса вплоть до нуля при TС = 80 K.
Кроме того,было обнаружено, что положение основного рефлекса, ks = 0.05 нм-1,постоянно с температурой во всем диапазоне T < TС (Рис. 5.9б). Когерентнаядлинамагнитной⁄структурысоединенияMn0.4Co0.6Geравнанм-1 при T = 10 K, растѐт с температурой, достигаямаксимального значениянм-1 при T = 50 K и затем уменьшается сростом температуры. Дополнительный рефлекс был обнаружен в диапазоне20 K < T < 60 K. Положение дополнительного рефлекса быстро смещается вобласть малых значений переданного импульса, а интенсивность имеетмаксимальное значение при T = 45 K.В результате, можно сделать вывод, что основное состояние магнитнойсистемы соединения Mn0.4Co0.6Ge при низких температурах, T < 20 K,определяется исключительно конкуренцией основного ферромагнитногообменного взаимодействия и взаимодействия ДМ, в то время как влияниеэффективного РККИ взаимодействия пренебрежимо мало.
Тем не менее,увеличениетемпературынарушаетхрупкийбалансмеждувзаимодействиями, формирующими магнитную структуру соединения, что109приводит к появлению дополнительного рефлекса в диапазоне температур20 K < T < 60 K.В экспериментах по малоугловому рассеянию нейтронов на образцахMn0.3Co0.7Ge и Mn0.2Co0.8Ge не было обнаружено рассеяния дополнительногок основному брэгговскому рефлексу от магнитной структуры. Интенсивностьбрэгговских рефлексов падает с ростом температуры до нуля при TС = 55 K иTС = 45 K,аихпозициянезависитнм-1 иks =оттемпературыиравнанм-1 для соединений Mn0.3Co0.7Ge иMn0.2Co0.8Ge, соответственно.АнализпрофилярассеяниянейтроновнаобразцесоединенияMn0.1Co0.9Ge выявил диффузное магнитное рассеяние вблизи прямого пучка,то есть ks < 0.02 нм-1, что указывает на ферромагнитное упорядочениемагнитной структуры данного соединения. Интенсивность этого рассеянияпадает с температурой вплоть до нуля при TC = 42 K, которая соответствуеттемпературе магнитного упорядочения данного соединения.
Природаферромагнитного упорядочения данного соединения может быть связана сизменениембалансамеждувзаимодействиемДМикубическойанизотропией, которая стремится выстроить все магнитные спины вдольосновных кристаллографических осей [112]. То есть, если энергиякубической анизотропии достаточно велика по сравнению с энергиейвзаимодействияДМ,ферромагнитныйпорядококазываетсяпредпочтительным для магнитной системы, чем геликоидальный.110более5.5. Основные выводыТаким образом, эксперименты по малоугловому рассеянию нейтроновна образцах соединений Mn1-xCoxGe позволили проследить изменениебаланса между эффективным РККИ взаимодействием и взаимодействиемДМ, которые приводят к формированию геликоидальной магнитнойструктуры в широком диапазоне концентраций x < 0.8.
Начиная от чистогосоединения MnGe, замещение атомов Mn атомами Co приводит кувеличениювлияниявзаимодействияДМнамагнитнуюструктурусоединения. Взаимодействие ДМ полностью разрушает дальний порядокмагнитной структуры, основанной на эффективном РККИ взаимодействииуже при xc1 ≈ 0.25. Дальнейшее увеличение параметра x приводит к быстромууменьшению волнового вектора магнитной структуры ks при xc2 ≈ 0.45(Рис. 5.5). Это указывает на то, что взаимодействие ДМ оказываетсяосновным для соединений Mn1-xCoxGe с x > xc2.Важно также отметить, что аналогичная картина квантового фазовогоперехода наблюдается также в соединениях Mn1-xFexGe. Критическаяконцентрация атомов Fe, при которой дальний порядок геликоидальноймагнитной структуры разрушается равна xc1 ≈ 0.35 (Рис. 4.9), в то время какуменьшение волнового вектора магнитной спирали наблюдается при том жезначении параметра x, что и для соединений Mn1-xCoxGe, xc2 ≈ 0.45.
Подобноесовпадение критических концентраций для соединений Mn1-xFexGe иMn1-xCoxGe указывает на то, что изменение электронной структуры неявляется единственным фактором, определяющим магнитную структурусоединения. Напротив, это является дополнительным аргументом в пользунеобходимости учета взаимодействия между соседними магнитнымиатомами,находящимисявовторойкоординационнойсфере,приформировании магнитной структуры соединения MnGe [93].В результате исследования магнитной структуры в соединенияхMn1-xCoxGe с x = 0.5 и 0.6 удалось обнаружить, что в диапазонах температур111T < 70 K и 20 K < T < 60 K, соответственно, присутствие эффективного РККИвзаимодействия приводит к смешанному состоянию магнитной системы, сдвумя различными значениями периода магнитной спирали.
Лишь при x > 0.6магнитная структура соединений Mn1-xCoxGe полностью определяется тольковзаимодействием ДМ и кубической анизотропией. Изменение соотношениямеждуэтимидвумявзаимодействиямиприводиткисчезновениюгеликоидального порядка и формированию ферромагнитного порядка всоединении с x = 0.9.Полученные в результате анализа данных по малоугловому рассеяниюнейтроновзависимостикритическойволновоготемпературывектораупорядочениямагнитнойспиралигеликоидальнойks,магнитнойструктуры Th для соединений Mn1-xCoxGe с 0.0 < x < 0.45 и температурымагнитного упорядочения TC для соединений Mn1-xCoxGe с 0.45 < x < 0.9 отконцентрации x представлены на Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
