Диэлектрические свойства твердых растворов Gd x Mn 1- xs Текст научной статьи по специальности «Физика»

Решетневскце чтения

УДК 539.21:537.86

М. Н. Ситников, С. С. Аплеснин Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ GdJMn1-xS

Проведено исследование диэлектрических свойств твердых растворов GdxMn1-xS в интервале температур 80 К < T < 400 K для составов x = 0,04; x = 0,2 на частотах f = 100 kHz.

Мультиферроики обладают сильной взаимосвязью между магнитных и диэлектрических свойств. Твердые растворы GdxMn1-xS относятся к магнитным полупроводникам с поляронным типом проводимости в области высоких температур и с локализацией при понижении температуры.

Радиус локализации зависит также от магнитного порядка. Поэтому на первом этапе исследования необходимо проследить корреляцию между магнитным фазовым переходом и аномалиями в температурной зависимости диэлектрической проницаемости.

Диэлектрическая проницаемость измерена на трех частотах 1 kHz, 10 kHz, 100 kHz в интервале температур 80 К < T < 400 K и для x = 0,04 изображена на рис.1. В области температур 100 К < T < 177 K на-

блюдается резкий рост Ке(е) и 1ш(е) без проявления особенностей при температуре Нееля Ты = 144 К. Небольшой рост в е(Т) обнаруживается при нагревании в парамагнитном состоянии при Т > 250 К с максимумом в 1ш(е) при Т = 345 К.

Эти аномалии в е(Т) не связаны со структурными изменениями, что следует из температурной зависимости теплоемкости.

Возможно, они обусловлены пиннингованием решеточных поляронов с образованием волны зарядовой плотности.

При нагревании при Т = 102 К меняется период модуляции электронной плотности в результате перераспределения заряда между катионами, а при Т = 175 К зарядовое упорядочение исчезает.

57565554-

S "

Ф 53-СС .

5251 -50-

- x=0,04; w=l00 kHz a

/ f

J l Ф

*

50 100 150 200 250 300 350 400

T,K

50 100 150 200 250 300 350 400

T,K

б

Рис. 1. Re(s) (а) и Im(s) (b) для Gd0)04Mn0)96S

IT

16014012010080604020-

л

- x=0,2; Ю=100 kHz _a_T,K

220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420

T,K

^40-

E

0-

J

b

Jiff

J-

220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420

T,K

б

Рис. 2. Re(s) (а) и Im(s) (b) для Gd0)2Mn0)8S

а

80

60

20

а

Наноматериалы и нанотехнологии в аэрокосмической отрасли

Для состава с х = 0,2 Ке(е) увеличивается в несколько раз при Т = 250 К, в то время как 1ш(е) практически не меняется (рис. 2). Возможно, это связано с изменением типа орбитального упорядочения 6Рз термов ионов гадолиния через электроны проводимости.

Итак, предварительные результаты из сравнения магнитных (спиновых) и диэлектрических свойств не обнаружили корреляции между ними. Дальнейшее исследование необходимо вести с привлечением орбитальных магнитных и упругих характеристик.

M. N. Sitnikov, S. S. Aplesnin Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

THE DIELECTRIC PROPERTIES OF SOLID SOLUTIONS GdxMn1-xS

The study of dielectric properties of GdxMn1-xS in the temperature range 80 K <T <400 K for the composition x = 0,04; x = 0,2 at f = 100 kHz.

© Ситников М. Н., Аплеснин С. С., 2012

УДК 537.312.6

В. В. Соколович, Д. А. Великанов Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Россия, Красноярск

МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА СОЕДИНЕНИЙ СИСТЕМЫ FeS-CrS

Проведены измерения намагниченности быстро охлажденных образцов системы ЕвБ-СгБ в области температур 4,2-1 000 К. Обнаружены температурные зависимости намагниченности, которые существенным образом отличаются от зависимостей, наблюдаемых в образцах, полученных по стандартным технологиям.

Моносульфиды FeS и О^ кристаллизуются в структуре типа NiAs и проявляют многообразие физических свойств, среди которых особый интерес вызывают переходы металл-диэлектрик и магнитные переходы. Переход металл-диэлектрик в FeS наблюдается при 590 К, а в Сй - при 870 К. В FeS наблюдается спин-ориентационный переход и переход из антиферромагнитного состояния в парамагнитное состояние. Низкотемпературная модификация С^ является коллинеарным антиферромагнетиком с вектором антиферромагнетизма, направленным вдоль гексагональной оси с. Вопрос о температуре перехода в парамагнитное состояние и о возможных спин-ориентационных переходах в С^ в настоящее время остается открытым.

Рассматриваемые выше свойства сульфидов FeS и Сй в основном определяются d-электронами. При этом металлы, образующие сульфиды, различаются степенью заполнения d-состояния. Поэтому особый интерес вызывают исследования, направленные на изучение влияния степени заполнения d-состояний на физические свойства, и объектами, удобными для исследований данного типа, являются твердые растворы замещения. Исследования соединений системы FeS-CrS [1] показали, что образцы, получаемые с по-

мощью стандартных технологий, являются твердыми растворами лишь при высоких температурах, а при низких температурах являются смесью простых сульфидов и металлов. Образцы, годные для рассматриваемых исследований, были получены с помощью высокоскоростной закалки. Результаты мессбауэров-ских измерений показали, что высокоскоростная закалка образцов позволяет стабилизировать непрерывные твердые растворы Fe1-xCrxS.

Измерение температурной зависимости намагниченности от температуры быстро охлажденных образцов составов Fe0,7Cr0,3S и Fe0,14Cr0,86S было проведено в области температур от 300 К до 1 000 К. На температурной зависимости намагниченности наблюдаются изломы, которые можно объяснить как многофазностью образцов, так и магнитными переходами в твердых растворах. При этом следует отметить, что наблюдаемые зависимости не характерны для зависимостей, наблюдаемых у медленно охлажденных образцов.

Библиографическая ссылка

1. Соколович В. В. Фазовые превращения в системе CRS-FES // Вестник СибГАУ. Вып. 3. 2006. С. 38.

V. V. Sokolovich, D. A. Velikanov Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

THE MAGNETIC PROPERTIES COMPOUNDS OF SYSTEMS FeS-CrS

Measurements of magnetization of quickly cooled samples of system FeS-CrS in the field of temperatures 4.2-1000К are lead. Temperature dependences of magnetization which significally differ from the dependences observable in samples, received on standard technologies are detecte.

© Соколович В. В., Великанов Д. А., 2012