Диссертация (1149509), страница 17
Текст из файла (страница 17)
5.10. Относительно большое значениеволновоговектораконцентраций,вksприкотором0.0 < x < 0.45принизкихсоответствуеттемпературахдиапазонунаблюдаетсягеликоидальная структура, предположительно основанная на эффективномРККИ взаимодействии (Рис. 5.10).
В диапазоне концентраций 0.45 < x < 0.8при низких температурах обнаружена магнитная структура, основанная засчѐт конкуренции основного ферромагнитного обменного взаимодействия ивзаимодействия ДМ. Величина волнового вектора магнитной спирали дляэтихсоединенийгеликоидальногоks ⪡ 1 нм-1магнитного(Рис. 5.10).упорядочения,Критическиеполученныетемпературыспомощьюпостроений Аррота и методом малоуглового рассеяния нейтронов, совпали вдиапазоне 0.45 < x < 0.8.
Область концентраций на Рис. 5.10 вблизи x = 0.9соответствует ферромагнитному упорядочению магнитной структуры приT = 10 K.112Рис. 5.10. Зависимость волнового вектора магнитной структуры ks при температуреT = 10 K и температуры геликоидального магнитного упорядочения Th для соединенийMn1-xCoxGe с x < 0.45,и TС для соединений Mn1-xCoxGe с 0.45 < x < 0.8, от концентрацииCo, x. Для соединения Mn0.1Co0.9Ge указана температура ферромагнитного упорядоченияTC = 42 K. Области концентраций 0.0 < x < 0.45, 0.45 < x < 0.8 и 0.8 < x < 1.0соответствуют РККИ геликоидальному упорядочению, ДМ геликоидальномуупорядочению и ферромагнитному упорядочению при температуре T = 10 K.113ЗАКЛЮЧЕНИЕВ настоящей диссертации представлены результаты исследованиятемпературной эволюции магнитной структуры соединений Mn1-xFexGe сx < 0.5 и Mn1-xCoxGe с x < 0.9 методами малоугловой дифракции нейтронов иSQUID-магнитометрии.
В результате экспериментов по малоугловомурассеянию нейтронов удалось исследовать особенности температурногомагнитного фазового перехода порядок-беспорядок в соединении MnGe.Также были выявлены закономерности в изменении магнитной структурысоединений Mn1-xFexGe и Mn1-xCoxGe с ростом параметра x.Главные результаты работы сводятся к следующим:1. Предложен сценарий магнитного фазового перехода соединений наоснове моногерманида марганца, Mn1-xFexGe и Mn1-xCoxGe с x < 0.45, врамкахкоторойопределенычетыреосновныесостояниясистемы,реализующиеся при различных температурах. При температурах ниже TN всоединениях формируется устойчивая геликоидальная магнитная структура.Наряду с ней наблюдается геликоидальная магнитная структура с ближнимпорядком.
В диапазоне температур от TN до Th геликоидальная магнитнаяструктура флуктуирует. Обнаружено дополнительное к брэгговскомурассеяние в диапазоне температур T < Th в области малых значенийпереданного импульса, Q < ks. Предложена модель малоуглового рассеяниянейтронов на спиновых волнах в геликоидальных магнетиках, позволяющийпредположитьнеупругуюприродудополнительногорассеяния.Притемпературах выше Th магнитная система соединений на основе MnGeразбивается на ферромагнитные нано-области с характерным размеромпорядка 1 нм. Количество ферромагнитных нано-областей увеличивается сростом температуры вплоть до TSRF = 170 K для MnGe, и затем падает приT > TSRF.Предполагается,чтогеликоидальная114магнитнаяструктурасоединений MnGe, Mn1-xFexGe и Mn1-xCoxGe с x < 0.45 основана наэффективном взаимодействии РККИ.2.МагнитнаясистемасоединенийMn1-xCoxGeсx < 0.45упорядочивается при низких температурах в магнитную спираль с малымпериодом,, где a — параметр кристаллической решетки.
В⁄диапазоне концентраций Co 0.45 < x < 0.8, в соединениях Mn1-xCoxGeнаблюдается геликоидальная магнитная структура с большим периодомоснованная⁄ферромагнитногонаобменногоконкуренциивзаимодействиявзаимодействия.Обнаружено,ДМичтовсоединениях Mn1-xCoxGe с x = 0.5 и 0.6 состояние магнитной системы вдиапазонах температур T < 70 K и 20 K < T < 60 K, соответственно, являетсясмешанным, с двумя различными значениями периода магнитной спирали.Соединение Mn0.1Co0.9Ge упорядочено ферромагнитно в диапазоне T < 42 K.Переходизгеликоидальноймагнитнойструктуры,основаннойнавзаимодействии ДМ к ферромагнитной структуре в соединении Mn1-xCoxGe сx = 0.9 связан с изменением баланса между энергией взаимодействия ДМ иэнергией кубической анизотропии.3. Обнаружен скрытый квантовый фазовый переход при низкихтемпературахизупорядоченногогеликоидальногосостояниявофлуктуирующее геликоидальное состояние как в соединениях Mn1-xFexGe,так и в соединениях Mn1-xCoxGe с ростом x → xc1.
Сделано предположение освязи скрытого квантового перехода с увеличением константы обменноговзаимодействия ДМ и ослаблением эффективного РККИ взаимодействия.Определено значение параметра x = xc2 ≈ 0.45, одинаковое для обоих типовсоединений Mn1-xFexGe и Mn1-xCoxGe, при котором происходит переход изгеликоидальной магнитной системы основанной на эффективном РККИвзаимодействии к геликоидальной магнитной системе на основе ДМвзаимодействия.115ЛИТЕРАТУРА1.Дзялошинский И. Е., Теория геликоидальных структур в антиферромагнетиках //Журнал Экспериментальной и теоретической физики. 1964.
Т. 46. С. 1420Moriya T., Anisotropic superexchange interaction and weak ferromagnetism. //Phys. Rev. 120, 91 (1960).2.P. Bak, M. H. Jensen, Theory of helical magnetic structures and phase transitions in MnSiand FeGe // 1980 J.Phys. C13 L881.3.S. V. Grigoriev, S. V. Maleyev, A. I. Okorokov, Yu. O.
Chetverikov, R. Georgii, P. Boni,D. Lamago, H. Eckerlebe, and K. Pranzas, Critical fluctuations in MnSi near TC: Apolarized neutron scattering study // Phys. Rev. B 72, 134420 (2005).4.U. K. Rossler, A. N. Bogdanov, and C. Pfleiderer, Spontaneous skyrmion ground states inmagnetic metals // Nature 442 Nr. 7104, S. 797—801 (2006).5.C. Pappas, E. Lelievre-Berna, P.
Falus, P. M. Bentley, E. Moskvin, S. Grigoriev,P. Fouquet, and B. Farago, Chiral Paramagnetic Skyrmion-like Phase in MnSi // Phys.Rev. Lett. 102, 197202 (2009)6.C. Pappas, E. Lelie`vre-Berna, P. Bentley, P. Falus, P. Fouquet, and B. Farago, Magneticfluctuations and correlations in MnSi: Evidence for a chiral skyrmion spin liquid phase //Phys. Rev. B 83, 224405 (2011).7.S. V. Grigoriev,S. V.
Maleyev,E. V. Moskvin,V. A. Dyadkin,P. FouquetandH. Eckerlebe, Crossover behavior of critical helix fluctuations in MnSi // Phys. Rev. B81, 144413 (2010).8.Sergey V. Grigoriev,Evgeny V. Moskvin,Vadim A. Dyadkin,Daniel Lamago,Thomas Wolf, Helmut Eckerlebe, and Sergey V. Maleyev, Chiral criticality in the dopedhelimagnets Mn1–yFeySi // Phys. Rev. B, 83, 224411 (2011).9.M.
Janoschek, M. Garst, A. Bauer, P. Krautscheid, R. Georgii, P. Boni, C. Pfleiderer,Fluctuation-induced first-order phase transition in Dzyaloshinskii-Moriya helimagnets //Phys. Rev. B 87, 134407 (2013).10.Grigoriev S. V., Maleyev S. V., Okorokov A. I. et al. Magnetic structure of MnSi underan applied field probed by polarized small-angle neutron scattering // Phys. Rev. B 74,214414 (2006).11.Grigoriev S. V., Dyadkin V.
A., Menzel D. et al. Magnetic structure of Fe1−xCoxSi in amagnetic field studied via small-angle polarized neutron diffraction // Phys. Rev. B 76,224424, (2007).11612.Grigoriev S. V., Maleyev S. V., Dyadkin V. A. et al. Principal interactions in themagnetic system Fe1−xCoxSi: Magnetic structure and critical temperature by neutrondiffraction and SQUID measurements // Phys. Rev. B 76, 092407 (2007).13.Grigoriev S. V., Dyadkin V. A., Moskvin E.
V. et al. Helical spin structure of Mn1−yFeySiunder a magnetic field: Small angle neutron diffraction study // Phys. Rev. B. 79, 144417(2009).14.Muhlbauer S., Binz B., Jonietz F. et al. Skyrmion Lattice in a Chiral Magnet // Science323, Pp. 915—919 (2009).15.Rossler U. K., Bogdanov A. N., Pfleiderer C. Spontaneous skyrmion ground states inmagnetic metals // Nature 442, Pp. 797—801 (2006).16.Pfleiderer C., Adams T., Bauer A.
et al. Skyrmion lattices in metallic and semiconductingB20 transition metal compounds // J.Phys.:Condens.Matter, Vol. 22, P. 164207 (2010).17.S. V. Maleyev. Spin chirality and polarized neutrons // Physica B 345, 119 (2004).18.S. V. Grigoriev,V. Dmitriev,N. Potapova,D. Menzel,S.-A. Siegfried,C. D. Dewhurst,V.
A. Dyadkin,D. Chernyshov,E. V. Moskvin,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).19.S. V. Grigoriev, S.-A. Siegfried, E. V. Altynbayev, N. M. Potapova, V. Dyadkin, E. V.Moskvin, D. Menzel, A. Heinemann, S.
N. Axenov, L. N. Fomicheva, and A. V.Tsvyashchenko. Flip of spin helix chirality and ferromagnetic state in Fe1−xCoxGecompounds // Phys. Rev. B 90, 174414 (2014).20.S.-A. Siegfried, E. V. Altynbaev, N. M. Chubova, V. Dyadkin, D. Chernyshov, E. V.Moskvin, D. Menzel, A. Heinemann, A. Schreyer, and S. V. Grigoriev. Controlling theDzyaloshinskii-Moriya interaction to alter the chiral link between structure andmagnetism for Fe1-xCoxSi // Phys. Rev. B 91, 184406 (2015).21.K. Koyama, T. Goto, T. Kanomata, and R.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
