Научная электронная библиотека ULRICH'S Periodicals Directory

Сибирский государственный университет
науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева

Сибирский аэрокосмический журнал
ISSN 2712-8970 (Print) ISSN 2782-5760 (on-line)

Сведения об образовательной организации

UDK 539.21:537.86 Doi: 10.31772/2587-6066-2020-21-3-451-458
ВЛИЯНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ТРАНСПОРТНЫЕ СВОЙСТВА ГОЛЬМИЙ-МАРГАНЦЕВОГО СУЛЬФИДА
М. Н. Ситников, А. М. Харьков, С. С. Аплеснин, О. Б. Романова
Сибирский государственный университет науки и технологий имени М. Ф. Решетнева; Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31; Институт физики им. Л. В. Киренского Сибирского отделения Российской академии наук – обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН; Российская Федерация, 660036, г. Красноярск, Академгородок, 50, стр. 38
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.
Ключевые слова: твердые растворы, электросопротивление, магнитная проницаемость, эффект гигантского магнитосопротивления.
References

1. Fert A. Nobel Lecture: Origin, development, and future of spintronics // Rev. Mod. Phys. 2008. Vol. 80. P. 1517.
2. 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.
3. Волков H. B. Спинтроника: магнитные туннельные структуры на основе манганитов // УФН. 2012. Vol. 182. P. 263.
4. Magnetoresistance, magnetoimpedance, magnetothermopower, and photoconductivity in silver-doped manganese sulfides // O. B. Romanova, S. S. Aplesnin, L. V. Udod et al. / J. Appl. Phys. 2019. Vol. 125. P. 175706.
5. Influence of induced electrical polarization on the magnetoresistance and magnetoimpedance in the spindisordered TmxMn1-xS solid solution / S. S. Aplesnin, M. N. Sitnikov, A. M. Kharkov et al. // Phys. Stat. Sol. B. 2019. P. 1900043.
6. Бебенин Н. Г., Зайнуллина Р. И., Устинов В. В. Манганиты с колоссальным магнетосопротивлением // УФН. 2018. Т. 188. С. 801–820.
7. Аплеснин С. С., Ситников М. Н. Магнитотранспортные эффекты в парамагнитном состоянии в GdxMn1-xS // ЖЭТФ. 2014. T. 100. C. 104–110.
8. Нагаев Э. Л. Манганиты лантана и другие магнитные полупроводники с гигантским магнитосопротивлением // УФН, 1996. Т. 166, № 8. С. 796–857.
9. Каган М. Ю., Кугель К. И. Неоднородные зарядовые состояния и фазовое расслоение в манганитах // УФН. 2001. Т. 171. С. 577–596.
10. Магнитные свойства, магнитосопротивление и спектры комбинационного рассеяния CuVXCr1-XS2 / Г. М. Абрамова, Г. А. Петраковский, А. Н. Втюрин и др. ФТТ. 2009. Т. 51, В. 3. С. 500–504.
11. Influence of magnetic ordering on the resistivity anisotropy of α-MnS single crystal / S. S. Aplesnin, G. A. Petrakovskii, L. I. Ryabinkina et al. // Solid State Communications. 2004. Vol. 129, Iss. 3. P. 195–197.
12. Магнитные и электрические свойства катион-замещенных сульфидов MeXMn1-XS (Me = Co, Gd) / С. С. Аплеснин, Л. И. Рябинкина, О. Б. Романова и др. // ФТТ. 2009. T. 51, В. 4. C. 661–664.
13. Conductivity, weak ferromagnetism, and charge instability in an α-MnS single crystal / S. S. Aplesnin, L. I. Ryabinkina, G. M. Abramova et al. // Phys. Rev. B. 2005. Vol. 71, No. 1. P. 125204–125212.
14. Магниторезистивные свойства твердых растворов MnSe1-xTex / С. С. Аплеснин, Л. И. Рябинкина, О. Б. Романова и др. // ФТТ. 2007. Т. 49. С. 1984.
15. Metal insulator transition and magnetic properties in disordered systems of solid solutions MexMn1-xS / G. A. Petrakovskii, G. V. Loseva, L. I. Ryabinkina, S. S. Aplesnin // JMMM. 1995. Т. 140. С.147–148.
16. Gigantic magnetocapacitive effect into YbxMn1-xS / S. S. Aplesnin, A. M. Kharkov, V. V. Sokolov // Abstract for Euro-Asian Symposium “Trends in magnetism”. EASTMAG. Vladivostok, 2013. P. 33–34.
17. Аплеснин С. С., Москвин А. И. Влияние сильных электронных корреляций и взаимодействия электронов с решеткой на орбитальное упорядочение электронов // ЖЭТФ. 2010. Т. 92, № 4. С. 254–259.
18. Spin reduction in the HoXMn1-XS solid solution / S. S. Aplesnin, A. M. Kharkov, M. N. Sitnikov, V. V. Sokolov // JMMM. 2013. Vol. 347. P. 10–13.
19. Аплеснин C. C. Роль флуктуации связей на транспортные свойства в манганитах и никелатах // ЖЭТФ. 2007. Т. 131, № 5. С. 878–884.
20. Спин-стекольные эффекты в твердых растворах CoXMn1-XS / С. С. Аплеснин, Л. И. Рябинкина, О. Б. Романова и др. // Известия РАН. Серия физическая. 2009. T. 73. C. 1021–1023.
21. Магнитные и электрические свойства катион-замещенных сульфидов MexMn1-xS (Me = Co, Gd) / С. С. Аплеснин, Л. И. Рябинкина, О. Б. Романова и др. // ФТТ. 2009. T. 51. C. 661–664.
22. Аплеснин С. С. Магнитные и электрические свойства сильнокоррелированных магнитных полупроводников с четырехспиновым взаимодействием и с орбитальным упорядочением. М. : Физматлит, 2013. 172 с.
23. 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.
24. Low-temperature electronic and magnetic transitions in the antiferromagnetic semiconductor Cr0.5n0.5S / G. A. Petrakovskii, L. I. Ryabinkina, D. A. Velikanov et al. // Phys. Sol. Stat. 1999. Vol. 41, Iss. 9. P. 1520–1524.
25. Nonuniform Magnetic States and Electrical Properties of Solid Solutions / S. S. Aplesnin, A. M. Kharkov, E. V. Eremin et al. // IEEE Transactions on magnetics. 2011. Vol. 47. P. 4413–4416.
26. Metal-semiconductor transition in SmxMn1-xS solid solutions / Aplesnin S.S., Romanova O.B., Kharkov et al. // J. Phys. Stat. Sol. B. 2012. Vol. 249. P. 812.
27. Исследование транспортных свойств катион-замещенных твердых растворов YbXMn1-XS / С. С. Аплеснин, О. Б. Романова, А. М. Харьков, А. И. Галяс // ФТТ. 2015. Т. 57. С. 872–876.
28. Magnetic and electrical properties of bismuth cobaltite Bi24(CoBi)O40 with charge ordering / S. S. Aplesnin, L. V. Udod, M. N. Sitnikov et al. // Phys. Sol. Stat. 2012. Vol. 54, Iss. 10. P. 2005–2014.
29. 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.
30. Spin Freezing Transition and Non-Fermi-Liquid Self-Energy in a Three-Orbital Model. Werner P., Gull E., Troyer M., Millis A. J. // Phys. Rev. Lett. 2008. Vol. 101. P. 166405.
31. Doped orbitally ordered systems: Possible mechanism for phase separation / К. I. Kugel, A. L. Rakhmanov, A. O. Sboychakov, D. I. Khomskii // Phys. Rev. B. 2008. Vol. 78. P. 155113.
32. 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.
33. Peters R., Kawakami N. Orbital order, metalinsulator transition, and magnetoresistance effect in the two-orbital Hubbard model // Phys. Rev. В. 2011. Vol. 83. P. 125110.


Ситников Максим Николаевич – кандидат физико-математических наук, доцент кафедры физики; Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева. E-mail: kineru@mail.ru.
Харьков Антон Михайлович – кандидат физико-математических наук, доцент кафедры физики; Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева. E-mail: khark.anton@mail.ru.
Аплеснин Сергей Степанович – доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой физики; Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева. E-mail: aplesnin@sibsau.ru, apl@iph.krasn.ru.
Романова Оксана Борисовна – кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник; Институт физики им. Л. В. Киренского Сибирского отделения Российской академии наук – обособленное подразделение ФИЦ КНЦ СО РАН. E-mail: rob@iph.krasn.ru.


  ВЛИЯНИЕ МАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ТРАНСПОРТНЫЕ СВОЙСТВА ГОЛЬМИЙ-МАРГАНЦЕВОГО СУЛЬФИДА