Модель фазовых переходов в медной шпинели при легировании сурьмой

• Дата: 2008
• Автор: Кузьмин, Е.В.
• Формат: Стаття
• Мова: Russian
• Опубліковано: Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України 2008
• Назва видання: Физика низких температур
• Теми: Низкотемпеpатуpный магнетизм
• Онлайн доступ: http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/116812
• Назва журналу: Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
• Цитувати: Модель фазовых переходов в медной шпинели при легировании сурьмой / Е.В. Кузьмин // Физика низких температур. — 2008. — Т. 34, № 2. — С. 161–171. — Бібліогр.: 9 назв. — рос.

Проведено теоретическое исследование свойств медной шпинели Cu¹⁺[ Cr³⁺₁₊x Cr⁴⁺₁₋₂x Sb⁵⁺x] S²⁻₄ в рамках спинового гамильтониана. Рассмотрена только катионная подрешетка B, содержащая ионы Cr³⁺ (S³=3 /2 ), Cr⁴⁺ (S₄=1 ) и диамагнитные узлы Sb⁵⁺ (S=0 ). Между ближайшими магнитоактивными ионами имеются эффективные обменные взаимодействия через промежуточный анион: J₃₄ > 0 (двойной обмен), J₄₄ > 0, J₃₃< 0(суперобмен), причем J₃₄ >> |J₃₃| , J₄₄. При хаотическом распределении ионов общая физическая картина поведения системы в зависимости от концентрации легирования x такова. В области x≤ xcr ≈ 0,3 существует бесконечный ферромагнитный кластер из взаимосвязанных ионов Cr³⁺ - Cr ⁴⁺ (протекание по сильным ферромагнитным связям 3–4). При x > xcr возникают конечные ферромагнитные кластеры, ориентированные «вверх» и «вниз» и связанные посредством антиферромагнитных связей J₃₃. Полная намагниченность обращается в нуль, имеет место спиновое расслоение или состояние типа кластерного спинового стекла. При x →05, возникает протекание по антиферромагнитным связям J₃₃ и в антиферромагнитной матрице остаются практически только простые изолированные ферромагнитные кластеры, ориентированные в равном количестве «вверх» и «вниз». Предельное соединение (x = 0,5) содержит1/ 4«дырок»— диамагнитных узлов с оборванными связями и 3 / 4 катионов Cr³⁺ с антиферромагнитными связями. Протекание по связям 3–4 приводит не только к ферромагнетизму, но одновременно и к металлическому состоянию за счет механизма двойного обмена (формирование ферромагнитного половинного металла). Отсутствие протекания по связям 3–4 приводит к диэлектризации системы. Таким образом, при легировании медной шпинели сурьмой (0≤ x ≤ 0,5) происходят концентрационные фазовые переходы: металлический ферромагнетик (x< xcr) превращается в диэлектрик со спиновым расслоением (xcr ≈ 0,3), который в пределе x = 0,5 становится антиферромагнитным диэлектриком.