Локальное ферромагнитное упорядочение в кристаллах типа висмута (стр. 1 из 2)
В последние десятилетия активно исследуется магнитопластический эффект (МПЭ) в немагнитных кристаллах. Суть эффекта заключается в том, что однородное постоянное магнитное поле (МП) инициирует депиннинг дислокаций. Авторами было обнаружено [1], что длительное воздействие сосредоточенной нагрузки с одновременным приложением слабого постоянного магнитного поля (МП) частично подавляет двойникование в кристаллах висмута. Наиболее ярко это выражается в уменьшении длины клиновидных двойников. При этом существенно интенсифицируется конкурирующий вид пластической деформации – скольжение [2].
В обзоре [3] отмечается, что силовое действие МП на дислокационную линию на несколько порядков меньше уровня стартовых напряжений. Поэтому движущей силой для перемещения дислокации по кристаллу является случайная мозаика полей внутренних напряжений, а МП лишь снижает высоту барьеров, преодолеваемых дислокациями. Несколько групп исследователей, работающих в этом направлении, придерживаются теории спин-зависимого депиннинга дислокаций. Суть этой теории сводится к тому, что МП порождает эволюцию спинового состояния в системе дислокация-парамагнитный центр, приводящую к снятию спинового запрета на протекание внутрикристаллической химической реакции, что и приводит к откреплению дислокаций от парамагнитного точечного дефекта.
B работе [4] указывается, что в исходно диамагнитных веществах может возникать высокотемпературное магнитное упорядочение островкового типа («квазиферромагнетизм»). В этом случае можно ожидать силового взаимодействия между ферромагнитными островками и дислокациями, понижающего высоту потенциальных барьеров для дислокаций, движущихся в поле упругих напряжений, создаваемых индентором. Идея опыта по экспериментальной проверке данной модели физического механизма МПЭ состояла в следующем. Нами было обнаружено, что в образцах сурьмы МП индуцировало эффект последействия. Иначе говоря, предварительное воздействие на образец импульса МП (до приложения сосредоточенной нагрузки) приводит к снижению средней длины и увеличению числа клиновидных двойников. (Эффект последействия имеет место также и в случае скольжения [3]). Если островковое ферромагнитное упорядочение действительно ответственно за МПЭ в исходно диамагнитных кристаллах, то этот эффект должен исчезать, или, по крайней мере, значительно снижаться после «размагничивания» образца. Такое размагничивание мы осуществляли по стандартной методике, принятой в радиотехнике.
Клиновидные двойники системы {110}<001> получались путем вдавливания стандартной алмазной пирамиды в плоскость спайности (111) кристаллов сурьмы. Исследования проводились с помощью микротвердомера ПМТ-3 с использованием специального устройства, изготовленного из неферромагнитных металлов, для нагружения образца в условиях приложения к нему МП. Вектор магнитной индукции лежал в плоскости спайности (111) кристаллов висмута. Для размагничивания образцы помещались внутрь соленоида (не соприкасаясь) обмотка которого содержала 1800 витков для напряжения электросети 220 В. Затем образцы плавно удалялись на расстояние 1м от соленоида, после чего соленоид выключался. Промежуток времени после окончания воздействия импульса постоянного однородно МП был одинаков для всех образцов (размагничиваемых и не размагничиваемых). После снятия нагрузки проводилось фотографирование ансамбля клиновидных двойников у отпечатка алмазного индентора.
 |  |
| Рис.1. Ансамбль клиновидных двойников заклинившихся у отпечатка индентора без воздействия МП | Рис.2. Ансамбль клиновидных двойников заклинившихся у отпечатка индентора после воздействия импульса МП |
Из изучения микрофотографий можно сделать вывод о том, что воздействие импульса постоянного однородного МП приводит к снижению средней длины клиновидных двойников и резкому росту числа двойников малой длины. Следовательно, МП снижает трансляцию двойникующих дислокаций вдоль готовых границ раздела двойник-матрица, но в тоже время стимулирует работу источников двойникующих дислокаций. «Размагничивание» образцов приводит к практически полному исчезновению эффекта – число и длина двойников в «размагниченных» кристаллах приближаются к значениям, которые имеют место без воздействия постоянного однородного МП. Таким образом, локальное ферромагнитное упорядочение может быть ответственно за МПЭ в диамагнитных кристаллах. Недавно [1] было показано, что в диамагнитно разбавленных сплавах Mn2-xZnxSb при больших концентрациях цинка, замещающего марганец в матрице Mn2Sb, наблюдается эффект фазового магнитного расслоения, т.е. существование двух неоднородных магнитных состояний при структурной однородности.
В сплавах реализуется однородная тетрагональная кристаллическая структура типа Cu2Sb (пространственная группа Р4/nmm, C 38). Однако данные магнитометрии демонстрируют необычный ход температурного поведения намагниченности – при резком уменьшении в области 300-350 К сохраняется значительная остаточная намагниченность до ~ 550 К. (рис. 1). Анализ экспериментальных данных рентгенографии и магнитометрии позволил сделать вывод о существовании в сплавах двухфазного магнитного состояния: 1) с ферромагнитным упорядочением атомов MnI (MnII замещен Zn); 2) с ферримагнитным упорядочением атомов MnI и незамещенных цинком атомов MnII, аналогичным реализующемуся в Mn2Sb. Температуры магнитного разупорядочения названных магнитных фаз различны (Т1≈320 К, Т2≈550 К) в силу различных атомных магнитных моментов образующих их атомов MnI и MnII и соответствующих межатомных расстояний. При этом высокотемпературная фаза 2 представляет собой кластеры, рассеянные в виде «капель» в основной матрице 1. Так как количество фазы 2 в исследованных сплавах значительно, возникают соприкасающиеся кластерные образования, что приводит к возникновению протяженных областей с когерентным магнитным порядком. Это дает возможность, в частности, идентифицировать и характеризовать такие области методом нейтронографии [2]. Отметим, что проведенные ЯГР-измерения также подтверждают эффект фазового магнитного расслоения в сплавах Mn2-xZnxSb [3].
В настоящем сообщении приводятся полученные нами результаты по влиянию сильных импульсных магнитных полей на диамагнитно разбавленный сплав Mn1,2Zn0,8Sb.
Поликристаллический образец для измерений был получен методом прямого сплавления порошков исходных компонентов в вакуумированных до 10-3 мм. рт. ст. кварцевых ампулах по технологии, апробированной ранее при синтезе антимонидов марганца, и аттестован рентгенографически как однофазный со структурой типа Cu2Sb.
Измерения полевых зависимостей намагниченности в ИМП проводились на основе индукционной методики при помощи импульсного магнитометра с длительностью полупериода импульса 1.5 миллисек [4].
Полевые зависимости удельной намагниченности сплава при различных температурах приведены на рис. 2. Зависимость σ=f(H) при Т=78 К имеет характер кривой намагничивания типичного ферромагнетика, основу которого в нашем случае представляет ферромагнитная матрица атомов MnI (фаза 1). Выход на магнитное насыщение сплава происходит при достаточно больших полях H ≥ 50 кЭ, что свидетельствует о сильной одноосной магнитокристаллической анизотропии в нем по аналогии с эквиатомным составом MnZnSb [5].
При Т=360 К ферромагнитная матрица разупорядочена. Остаточная намагниченность определяется высокотемпературной кластерной фазой 2, образуемой магнитоактивными атомами MnI и MnII с антипараллельно направленными магнитными моментами. Намагниченность этой фазы линейно увеличивается с полем, магнитное насыщение не достигается вплоть до H=180 кЭ. Такая полевая зависимость характерна для систем магнитных моментов с неупорядоченной периодической структурой, таких как кластерные фазы, спиновые стекла и другие [6].
Таким образом, полученные результаты находятся в соответствии с экспериментальной моделью фазового магнитного расслоения в диамагнитно разбавленных сплавах Mn2(Zn)Sb, описанной в [1].
Работа поддержана Белорусским республиканским фондом фундаментальных исследований (проект Ф07К-054).
Высококоэрцитивные пленки сплавов на основе кобальта привлекают внимание многих исследователей, занимающихся изучением магнитных сред для хранения и обработки информации [1]. Несмотря на значительное количество работ, посвященных изучению магнитных свойств покрытий, полученных в основном вакуумными методами, межкристаллитное магнитное взаимодействие, его связь с процессами перемагничивания изучены недостаточно, хотя такие исследования имеют большое практическое и научное значение [2]. В настоящей работе проведено исследование взаимосвязи структурных характеристик, магнитной неоднородности и межкристаллитного магнитного взаимодействия в покрытиях Со-W (4 ¸ 6 ат.% W) и Со-Р (2¸5 ат.% Р), полученных электрохимическим осаждением при различных температурах (Со-W) и различной концентрации гипофосфита натрия в электролите (Со-Р). Пленки Со-W состоят из кристаллитов ГПУ кобальта различного типа: цилиндрического с текстурой [00.1] или пластинчатого с текстурой [10.0]. Доля кристаллитов того или иного типа зависит от условий электролиза, а сами кристаллиты распределяются по поверхности подложки практически равномерно, прорастая в основном на всю толщину покрытия [3]. Пленки Со-Р состоят из кристаллитов ГПУ фазы с преимущественной ориентацией [00.1]. При осаждении из электролита с концентрацией гипофосфита натрия 5 г/л покрытия состоят из агрегатов размером ~700 нм, объединяющих более мелкие кристаллиты размером 10 нм. Кристаллиты ориентированы преимущественно вдоль направления [00.1], одновременно наблюдается и текстура [10.0] [4].
Для анализа были выбраны такие структурно-чувствительные характеристики, как полевая зависимость необратимой восприимчивости cdirr=dId/dH, где Id-остаточная намагниченность образца после выключения отрицательного поля (предварительно образец был намагничен до насыщения положительным полем) и кривая dМ(Н)=Id(H)-(1-2Ir(H)), где Ir – остаточная намагниченность, полученная при последовательном намагничивании образца из размагниченного состояния. dМ-кривая (как и взаимное расположение кривых необратимой восприимчивости, полученных при намагничивании и размагничивании) характеризует тип взаимодействия магнитных составляющих покрытия (кристаллитов) (dМ(H) < 0 – магнитостатическое взаимодействие, dМ(H) > 0 - обменное взаимодействие или процессы смещения доменных границ) [2].