Влияние магнитного поля на транспортные свойства гольмий-марганцевого сульфида

Влияние магнитного поля на транспортные свойства гольмий-марганцевого сульфида

Автор: Ситников М.Н., Харьков А.М., Аплеснин С.С., Романова О.Б.

Журнал: Сибирский аэрокосмический журнал @vestnik-sibsau

Рубрика: Технологические процессы и материалы

Статья в выпуске: 3 т.21, 2020 года.

Бесплатный доступ

Гольмий-марганцевый сульфид с гигантским магнитосопротивлением относится к новым магнитным сульфидным соединениям гольмия и марганца, обладающим эффектом гигантского магнитосопротивления, то есть с особыми магнитоэлектрическими свойствами, которые могут быть использованы в качестве составляющих компонент сенсорной техники, магнитной памяти для спинтроники. Приведена технология изготовления поликристаллов HoXMn1-XS, выращенных кристаллизацией из расплава полученных порошковых сульфидов чистотой не ниже 99,9 % в стеклоуглеродных тиглях и кварцевом реакторе в атмосфере аргона. Согласно результатам рентгеноструктурного анализа, гольмий-марганцевые сульфиды HoXMn1-XS имеют ГЦК структуру типа NaCl. С увеличением степени катионного замещения параметр элементарной ячейки линейно увеличивается с концентрацией. Сопутствующих примесных фаз в синтезированных образцах не обнаружено. Для установления состояния спинового стекла проведены измерения магнитного момента на нескольких частотах ω = 1, 10 и 100 kHz. Обнаружена зависимость магнитных характеристик от частоты измерений. Найдено затухание магнитного момента и его увеличение с понижением температуры, что связывается с образованием метастабильных состояний. Проведены измерения электросопротивления без поля и в магнитном поле. Найдены аномалии в температурной зависимости проводимости. Обнаружена смена знака магнитосопротивления с ростом температуры ниже и выше комнатной температуры.

Еще

Твердые растворы, электросопротивление, магнитная проницаемость, эффект гигантского магнитосопротивления

Короткий адрес: https://sciup.org/148321995

IDR: 148321995   |   DOI: 10.31772/2587-6066-2020-21-3-451-458

Список литературы Влияние магнитного поля на транспортные свойства гольмий-марганцевого сульфида

  • Fert A. Nobel Lecture: Origin, development, and future of spintronics. Rev. Mod. Phys. 2008, Vol. 80, P. 1517.
  • Barthelemy, A. Handbook of Magnetic Materials / A. Barthelemy, A. Fert, F. Petroff; ed. by K.H.J. Buschow. Amsterdam: North Holland. 1999, Vol. 12, P. 1-96.
  • Volkov N. V. [Spintronics: magnetic tunnel structures based on manganites]. UFN. 2012, Vol. 182, P. 263 (In Russ.).
  • Romanova O. B., Aplesnin S. S., Udod L. V., Sitnikov M. N., Kretinin V. V., Yanushkevich K. I., Velikanov D. A. Magnetoresistance, magnetoimpedance, magnetothermopower, and photoconductivity in silver-doped manganese sulfides. J. Appl. Phys. 2019, Vol. 125, P. 175706.
  • Aplesnin S. S., Sitnikov M. N., Kharkov A. M., Masyugin A. N., Kretinin V. V., Fisenko O. B., Gorev M. V.
  • Influence of induced electrical polarization on the magnetoresistance and magnetoimpedance in the spin-disordered TmxMn1-xS solid solution. Phys. Stat. Sol. B. 2019, P. 1900043.
  • Bebenin N. G., Zainullina R. I., Ustinov V. V. [Manganites with colossal magnetoresistance]. UFN. 2018, Vol. 188, P. 801-820 (In Russ.).
  • Aplesnin S. S., Sitnikov M. N. [Magnetotransport effects in the ferromagnetic state in GdxMni-xS]. ZhETF. 2014, Vol. 100, P. 104-110 (In Russ.).
  • Nagaev E. L. [Lanthanum manganites and other magnetic semiconductors with giant magnetoresistance]. UFN. 1996, Vol. 166, No. 8, P. 796-857 (In Russ.).
  • Kagan M. U., Kugel K. I. [Inhomogeneous charge states and phase separation in manganites]. UFN. 2001, Vol. 171, P. 577-596 (In Russ.).
  • Abramova G. M., Petrakovsky G. A., Vtyurin A. N., Vorotynov A. M., Velikanov D. A., Krylov A. S., Gerasi-mova Yu., Sokolov V. V., Bovina A. F. Magnetic properties, magnetoresistance, and Raman spectra CuVXCr1-XS2. FTT. 2009, Vol. 51, Vol. 3, P. 500-504.
  • Aplesnin S. S., Petrakovskii G. A., Ryabinkina L. I., Abramova G. M., Kiselev N. I., Romanova O. B. Influence of magnetic ordering on the resistivity anisotropy of a-MnS single crystal. Solid State Communications. 2004, Vol. 129, Iss. 3, P. 195-197.
  • Aplesnin S. S., Ryabinkina L. I., Romanova O. B., Sokolov V. V., Pichugin A. Y., Galyas A. I., Demi-denko O. F., Makovetski G. I., Yanushkevich K. I. Magnetic and electrical properties of cation-substituted sulfides MeXMn1-XS (Me = Co, Gd). Physics of the Solid State. 2009, Vol. 51, Iss. 4, P. 698-701.
  • Aplesnin S. S., Ryabinkina L. I., Abramova G. M., Romanova O. B., Vorotynov A. M., Velikanov D. A., Kiselev N. I., Balaev A. D. Conductivity, weak ferromag-netism, and charge instability in an a-MnS single crystal. Phys. Rev. B. 2005, Vol. 71, No. 1, P. 125204-125212.
  • Aplesnin S. S., Ryabinkina L. I., Romanova O. B. et al. [Magnetoresistance properties of solid solutions MnSe1-xTex]. FTT. 2007, Vol. 49, P. 1984 (In Russ.).
  • Petrakovskii G. A., Loseva G. V., Ryabinkina L. I., Aplesnin S. S. Metal insulator transition and magnetic properties in disordered systems of solid solutions MexMn1-xS. JMMM. 1995, Vol. 140, P. 147-148.
  • Aplesnin S. S., Kharkov A. M., Sokolov V. V. Gigantic magnetocapacitive effect into YbxMni-xS. Abstract for Euro-Asian Symposium "Trends in magnetism", EASTMAG, Vladivostok. 2013, P. 33-34.
  • Aplesnin S. S., Moskvin A. I. [The influence of strong electron correlations and interactions of electrons with the lattice on the electron orbital ordering]. ZhETF. 2010, Vol. 92, No. 4, P. 254-259 (In Russ.).
  • Aplesnin S. S., Kharkov A. M., Sitnikov M. N., Sokolov V. V. Spin reduction in the HoXMn1.XS solid solution. JMMM. 2013, Vol. 347, P. 10-13.
  • Aplesnin S. S. [Role of fluctuation relations for the transport properties in manganites and nichelato]. ZhETF. 2007, Vol. 131, No. 5, P. 878-884 (In Russ.).
  • Aplesnin S. S., Ryabinkina L. I., Romanova O. B., Bandurina O. N., Gorev M. V., Balaev A. D., Eremin E. V. [Spin-glass effects in solid solutions CoXMni_XS]. Izvestiya RAN. Seriya fizicheskaya. 2009, Vol. 73, P. 1021-1023 (In Russ.).
  • Aplesnin S. S., Ryabinkina L. I., Romanova O. B., Sokolov V. V., Pichugin A. Yu., Galyas A. I., Demidenko O. F., Makovetskii G. I., Yanushkevich K. I. [Magnetic and electric properties of the cation-substituted sulfides MexMn1-xS (Me = Co, Gd)]. FTT. 2009, Vol. 51, P. 661-664 (In Russ.).
  • Aplesnin S. S. Magnitnye i elektricheskie svoystva sil'nokorrelirovannykh magnitnykh poluprovodnikov s chetyrekhspinovym vzaimodeystviem i s orbital'nym upor-yadocheniem. [Magnetic and electrical properties of strongly correlated magnetic semiconductors with four-spin interaction and orbital ordering]. Moscow, Fizmatlit Publ., 2013, 172 p.
  • Aplesnin S. S. Influence of spin-phonon coupling on the magnetic moments in 2D spin-1/2 antiferromagnet. Phys. Lett. A. 2003, Vol. 313, P. 122-125.
  • Petrakovskii G. A., Ryabinkina L. I., Velikanov D. A., Aplesnin S. S., Abramova G. M., Kiselev N. I., Bobina A. F. Low-temperature electronic and magnetic transitions in the antiferromagnetic semiconductor Cr0.5no.5S. Phys. Sol. Stat. 1999, Vol. 41, Iss. 9, P. 1520-1524.
  • Aplesnin S. S., Kharkov A. M., Eremin E. V., Romanova O. B., Balaev D. A., Sokolov V. V., Pichugin A. Yu. Nonuniform Magnetic States and Electrical Properties of Solid Solutions. IEEE Transactions on magnetics. 2011, Vol. 47, P. 4413-4416.
  • Aplesnin S. S., Romanova O. B., Kharkov A. M., Balaev D. A., Gorev M. V., Vorotinov A. M., Sokolov V. V., Pichugin A. Yu. Metal-semiconductor transition in SmxMn1-xS solid solutions. J. Phys. Status Solidi (b). 2012, Vol. 249, P. 812.
  • Aplesnin S. S., Romanova O. B., Kharkov A. M., Galyas A. I. [Study the transport properties of cation-substituted solid solutions YbXMn^S]. FTT. 2015, Vol. 57, P. 872-876 (In Russ.).
  • Aplesnin S. S., Udod L. V., Sitnikov M. N., Velikanov D. A., Gorev M. V, Molokeev M. S., Galyas A. I., Yanushkevich K. I. Magnetic and electrical properties of bismuth cobaltite Bi24(CoBi)O40 with charge ordering. Phys. Sol. Stat. 2012, Vol. 54, Iss. 10, P. 2005-2014.
  • Aplesnin S. S., Moskvin A. I. Magnetic structures upon ordering of eg orbitals in a square lattice. J. Phys.: Condens. Matt. 2008, Vol. 20, P. 325202-325203.
  • Werner P., Gull E., Troyer M., Millis A. J. Spin Freezing Transition and Non-Fermi-Liquid Self-Energy in a Three-Orbital Model. Phys. Rev. Lett. 2008, Vol. 101, P. 166405.
  • Kugel K. I., Rakhmanov A. L., Sboychakov A. O., Khomskii D. I. Doped orbitally ordered systems: Possible mechanism for phase separation. Phys. Rev. B. 2008, Vol. 78, P. 155113.
  • Aplesnin S. S., Romanova O. B., Yanushkevich K. I. Magnetoresistance effect in anion-substituted manganese chalcogenides. Phys. Stat. Sol. B. Basic Research. 2015, Vol. 252, Iss. 8, P. 1792-1798.
  • Peters R., Kawakami N. Orbital order, metal-insulator transition, and magnetoresistance effect in the two-orbital Hubbard model. Phys. Rev. В. 2011, Vol. 83, P. 125110.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp