Анизотропия электросопротивления Bi₉₃,₉₉Mn₆Fe₀,₀₁
Впервые исследован продольный и поперечный магниторезистивный эффект в текстурированном по- ликристалле Bi₉₃,₉₉Mn₆Fe₀,₀₁. Зависимости (T) измерены в широком интервале температур (4,2–300 К) как без поля, так и в постоянном магнитном поле 6 Тл. Обнаружены положительное магнитосопротивле- ние, а также...
Gespeichert in:
| Datum: | 2015 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
2015
|
| Schriftenreihe: | Физика низких температур |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/122068 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Анизотропия электросопротивления Bi₉₃,₉₉Mn₆Fe₀,₀₁ / В.Н. Светлов, А.В. Терехов, В.Б. Степанов, А.Л. Соловьев, Е.В. Христенко, О.М. Ивасишин, А.Д. Шевченко, З.Д. Ковалюк // Физика низких температур. — 2015. — Т. 41, № 4. — С. 405-408. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-122068 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1220682017-06-27T03:03:37Z Анизотропия электросопротивления Bi₉₃,₉₉Mn₆Fe₀,₀₁ Светлов, В.Н. Терехов, А.В. Степанов, В.Б. Соловьев, А.Л. Христенко, Е.В. Ивасишин, О.М. Шевченко, А.Д. Ковалюк, З.Д. Краткие сообщения Впервые исследован продольный и поперечный магниторезистивный эффект в текстурированном по- ликристалле Bi₉₃,₉₉Mn₆Fe₀,₀₁. Зависимости (T) измерены в широком интервале температур (4,2–300 К) как без поля, так и в постоянном магнитном поле 6 Тл. Обнаружены положительное магнитосопротивле- ние, а также кристаллографическая и магнитополевая анизотропии электросопротивления. Вперше досліджено подовжній та поперечний магніторезистивний ефект в текстурованому полікристалі Bi₉₃,₉₉Mn₆Fe₀,₀₁. Залежності (T) виміряно в широкому інтервалі температур (4,2–300 К) як без поля, так і в постійному магнітному полі 6 Тл. Виявлено позитивний магнітоопір, а також кристалографічну та магнітопольову анізотропії електроопору. For the first time the longitudinal and transverse magneto-resistive effect in textured polycrystal Bi₉₃,₉₉Mn₆Fe₀,₀₁ was studied. (T) dependencies were measured in a wide temperature range from 4.2 K up to 300 K both without magnetic field and with the field of 6 T on. From the measurements, positive magnetoresistance as well as both crystallographic and magnetic anisotropy of resistivity were revealed. 2015 Article Анизотропия электросопротивления Bi₉₃,₉₉Mn₆Fe₀,₀₁ / В.Н. Светлов, А.В. Терехов, В.Б. Степанов, А.Л. Соловьев, Е.В. Христенко, О.М. Ивасишин, А.Д. Шевченко, З.Д. Ковалюк // Физика низких температур. — 2015. — Т. 41, № 4. — С. 405-408. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 0132-6414 PACS: 75.30.–m, 75.47.Gk, 75.47.–m http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/122068 ru Физика низких температур Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Краткие сообщения Краткие сообщения |
| spellingShingle |
Краткие сообщения Краткие сообщения Светлов, В.Н. Терехов, А.В. Степанов, В.Б. Соловьев, А.Л. Христенко, Е.В. Ивасишин, О.М. Шевченко, А.Д. Ковалюк, З.Д. Анизотропия электросопротивления Bi₉₃,₉₉Mn₆Fe₀,₀₁ Физика низких температур |
| description |
Впервые исследован продольный и поперечный магниторезистивный эффект в текстурированном по- ликристалле Bi₉₃,₉₉Mn₆Fe₀,₀₁. Зависимости (T) измерены в широком интервале температур (4,2–300 К) как без поля, так и в постоянном магнитном поле 6 Тл. Обнаружены положительное магнитосопротивле- ние, а также кристаллографическая и магнитополевая анизотропии электросопротивления. |
| format |
Article |
| author |
Светлов, В.Н. Терехов, А.В. Степанов, В.Б. Соловьев, А.Л. Христенко, Е.В. Ивасишин, О.М. Шевченко, А.Д. Ковалюк, З.Д. |
| author_facet |
Светлов, В.Н. Терехов, А.В. Степанов, В.Б. Соловьев, А.Л. Христенко, Е.В. Ивасишин, О.М. Шевченко, А.Д. Ковалюк, З.Д. |
| author_sort |
Светлов, В.Н. |
| title |
Анизотропия электросопротивления Bi₉₃,₉₉Mn₆Fe₀,₀₁ |
| title_short |
Анизотропия электросопротивления Bi₉₃,₉₉Mn₆Fe₀,₀₁ |
| title_full |
Анизотропия электросопротивления Bi₉₃,₉₉Mn₆Fe₀,₀₁ |
| title_fullStr |
Анизотропия электросопротивления Bi₉₃,₉₉Mn₆Fe₀,₀₁ |
| title_full_unstemmed |
Анизотропия электросопротивления Bi₉₃,₉₉Mn₆Fe₀,₀₁ |
| title_sort |
анизотропия электросопротивления bi₉₃,₉₉mn₆fe₀,₀₁ |
| publisher |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України |
| publishDate |
2015 |
| topic_facet |
Краткие сообщения |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/122068 |
| citation_txt |
Анизотропия электросопротивления Bi₉₃,₉₉Mn₆Fe₀,₀₁ / В.Н. Светлов, А.В. Терехов, В.Б. Степанов, А.Л. Соловьев, Е.В. Христенко, О.М. Ивасишин, А.Д. Шевченко, З.Д. Ковалюк // Физика низких температур. — 2015. — Т. 41, № 4. — С. 405-408. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| series |
Физика низких температур |
| work_keys_str_mv |
AT svetlovvn anizotropiâélektrosoprotivleniâbi9399mn6fe001 AT terehovav anizotropiâélektrosoprotivleniâbi9399mn6fe001 AT stepanovvb anizotropiâélektrosoprotivleniâbi9399mn6fe001 AT solovʹeval anizotropiâélektrosoprotivleniâbi9399mn6fe001 AT hristenkoev anizotropiâélektrosoprotivleniâbi9399mn6fe001 AT ivasišinom anizotropiâélektrosoprotivleniâbi9399mn6fe001 AT ševčenkoad anizotropiâélektrosoprotivleniâbi9399mn6fe001 AT kovalûkzd anizotropiâélektrosoprotivleniâbi9399mn6fe001 |
| first_indexed |
2025-07-08T21:05:03Z |
| last_indexed |
2025-07-08T21:05:03Z |
| _version_ |
1837114279424163840 |
| fulltext |
© В.Н. Светлов, А.В. Терехов, В.Б. Степанов, А.Л. Соловьев, Е.В. Христенко, О.М. Ивасишин, А.Д. Шевченко, З.Д. Ковалюк, 2015
Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2015, т. 41, № 4, c. 405–408
Краткие сообщения
Анизотропия электросопротивления Bi93,99Mn6Fe0,01
В.Н. Светлов
1
, А.В. Терехов
1,2
, В.Б. Степанов
1
, А.Л. Соловьев
1,2
, Е.В. Христенко
1
,
О.М. Ивасишин
3
, А.Д. Шевченко
3
, З.Д. Ковалюк
4
1
Физико-технический институт низких температур им. Б.И. Веркина НАН Украины
пр. Ленина 47, г. Харьков, 61103, Украина
E-mail: terekhov@ilt.kharkov.ua; solovjov@ilt.kharkov.ua
2
International Laboratory of High Magnetic Fields and Low Temperatures
95 Gajowicka Str., Wroclaw 53-421, Poland
3
Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова НАН Украины
пр. Вернадского, 36, г. Киев, 03142, Украина
4
Институт Проблем материаловедения им. И.М. Францевича НАН Украины
Черновицкое отделение, ул. И. Вильде, 5, г. Черновцы, 58001, Украина
Статья поступила в редакцию 12 ноября 2014 г., после переработки 12 января 2015 г.,
опубликована онлайн 23 февраля 2015 г.
Впервые исследован продольный и поперечный магниторезистивный эффект в текстурированном по-
ликристалле Bi93,99Mn6Fe0,01. Зависимости (T) измерены в широком интервале температур (4,2–300 К)
как без поля, так и в постоянном магнитном поле 6 Тл. Обнаружены положительное магнитосопротивле-
ние, а также кристаллографическая и магнитополевая анизотропии электросопротивления.
Вперше досліджено подовжній та поперечний магніторезистивний ефект в текстурованому полікристалі
Bi93,99Mn6Fe0,01. Залежності (T) виміряно в широкому інтервалі температур (4,2–300 К) як без поля, так і в
постійному магнітному полі 6 Тл. Виявлено позитивний магнітоопір, а також кристалографічну та
магнітопольову анізотропії електроопору.
PACS: 75.30.–m Специфические свойства магнитоупорядоченных материалов;
75.47.Gk Колоссальное магнитосопротивление;
75.47.–m Магнитотранспортные явления; материалы для магнитотранспорта.
Ключевые слова: анизотропия электросопротивления, магниторезистивный эффект, положительное маг-
нитосопротивление.
Введение
Исследования магнитных свойств материалов на
основе висмута и марганца показали, что эти соедине-
ния при комнатных температурах обладают высокими
значениями коэрцитивной силы, которая растет с тем-
пературой. Этот факт, а также доступность базовых
элементов, входящих в состав этих материалов, делает
их перспективными в качестве постоянных магнитов
для высокотемпературных приложений [1,2]. Вместе с
тем изучению поведения электрического транспорта в
магнитных полях для данных материалов, которое мо-
жет быть не менее интересным, не уделялось доста-
точного внимания. В настоящей работе сделана по-
пытка частично заполнить этот пробел. Проведены
исследования удельного сопротивления текстуриро-
ванного поликристалла Bi93,99Mn6Fe0,01 в широком
интервале температур (4,2–300 К) как без поля, так и в
постоянном магнитном поле 6 Тл, при параллельной и
перпендикулярной ориентациях поля относительно
протекающего через образец транспортного тока.
Образцы и методика эксперимента
Исходными компонентами для получения кристал-
лов были висмут и марганец чистоты > 99,999%. Об-
mailto:solovjov@ilt.kharkov.ua
В.Н. Светлов и др.
406 Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2015, т. 41, № 4
разцы выращивали по методу Бриджмена. Контейне-
рами для синтеза и выращивания материала служили
графитизированные кварцевые ампулы, вакуумиро-
ванные до остаточного давления ~10
–2
Па. Электрон-
но-микроскопические исследования показали, что в
образцах присутствовало и небольшое количество же-
леза, точная формула соединения Bi93,99Mn6Fe0,01.
Рентгеноструктурный анализ кристаллов
Bi93,99Mn6Fe0,01 проводили с помощью рентгеновско-
го дифрактометра ДРОН-3 в Cu-Kα-излучении
(λ = 1,5418 Å). Для Bi93,99Mn6Fe0,01 а = 4,5474 Å, с =
= 11,8539 Å, а для Bi а = 4,54 Å, с = 11,82 Å. Сопо-
ставление интенсивностей рентгеновских пиков позво-
ляет утверждать, что образец является однофазным тек-
стурированным поликристаллом (т.е. имеется преиму-
щественная ориентация зерен кристаллических реше-
ток, которая приводит к появлению анизотропии фи-
зических свойств и приближает его по свойствам к
монокристаллу). Появление текстуры в нашем случае,
вероятно, связано со способом изготовления кристалла.
Исходный поликристалл имел форму цилиндра, из ко-
торого вырезали прямоугольные образцы с характерны-
ми размерами порядка 7 2 2 мм. С целью проверки
кристаллографической анизотропии электросопротив-
ления образцы вырезали либо параллельно основанию
цилиндра (№1), либо вдоль его образующей (№2).
Резистивные и магниторезистивные измерения вы-
полнялись с использованием стандартной четырехзон-
довой схемы на автоматизированном комплексе Quan-
tum Design PPMS-9Т. Токовые и потенциальные кон-
такты создавали с помощью серебряной пасты. Сопро-
тивление контактов не превышало 1 Ом. Удельное со-
противление (Т) измерялось на переменном токе (I =
= 30 мА, f = 17 Гц), направленном вдоль большего раз-
мера образца. Измерения проводились как без поля, так
и в продольном и поперечном по отношению к току
магнитном поле 6 Тл в интервале температур 4,2–300 К.
Постоянное магнитное поле создавалось сверхпроводя-
щим соленоидом.
Результаты эксперимента и их обсуждение
На рис. 1 представлены температурные зависимости
удельного сопротивления (Т)
1) и образца №2 (кривая 2) в отсутствие магнитного
поля. Оба образца демонстрируют похожую зависи-
мость (T): при понижении температуры, начиная с
300 К, электросопротивление линейно снижается при-
мерно до Td ≈ 180 К для образца №1 и Td ≈ 160 К для
образца №2, а затем отклоняется от линейности, де-
монстрируя другой квазилинейный участок до темпе-
ратур порядка 50 К и затем незначительный изгиб с
отрицательным радиусом кривизны. Безусловно, эти
характерные температуры связаны с изменением меха-
низма рассеяния носителей заряда, который требует
дальнейшего исследования. При этом величина удель-
ного сопротивления для образца №1 больше в 2,5 раза
при 300 К и в 3,2 раза при 4,2 К. Обнаруженная анизот-
ропия электросопротивления при измерении в отсутст-
вие магнитного поля может объясняться наличием в
поликристаллическом образце текстуры (преимущест-
венной ориентации кристаллитов вдоль определенных
кристаллографических направлений). По аналогии с
монокристаллами образцы, вырезанные вдоль разных
кристаллографических направлений, могут иметь суще-
ственную разницу в величине удельного сопротивления.
На рис. 2 представлена температурная зависимость
удельного сопротивления (T) обоих исследуемых об-
разцов в магнитном поле 6 Тл. Кривые 1 и 2 отвечают
образцам №1 и №2 в магнитном поле, перпендикуляр-
ном транспортному току (H I). Соответственно кри-
вые 3 и 4 — в поле, параллельном транспортному току
Рис. 1. Зависимости (T) для образцов №1 (1) и №2 (2).
Пунктир — экстраполяция линейной зависимости в область
низких температур.
Рис. 2. Зависимости (T) в поле 6 Тл для образцов №1 (кри-
вые 1, 3) и №2 (кривые 2, 4) в конфигурации H I (кривые 1,
2) и H || I (кривые (3, 4).
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D1%80%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%BB%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F_%D1%80%D0%B5%D1%88%D0%B5%D1%82%D0%BA%D0%B0
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D1%80%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%BB%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F_%D1%80%D0%B5%D1%88%D0%B5%D1%82%D0%BA%D0%B0
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%BE%D0%BD%D0%BE%D0%BA%D1%80%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%BB
Анизотропия электросопротивления Bi93,99Mn6Fe0,01
Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2015, т. 41, № 4 407
(H || I). В магнитном поле электросопротивление воз-
растает по величине во всей области температур, т.е.
имеет место положительный магниторезистивный эф-
фект (МРЭ). Однако в конфигурации H I (кривые 1 и
2) электросопротивление заметно больше, чем при
H || I (кривые 3 и 4). Кроме того, на рисунке видно, что
для конфигурации H I (кривые 1 и 2) вид темпера-
турных зависимостей существенно отличается от кри-
вых, измеренных для случая H || I (кривые 3 и 4). При
H I на (T) появляются ярко выраженные максиму-
мы с Tmax ≈ 122 К и Tmax ≈ 114 К для образцов №1 и
№2. В случае H || I этих максимумов практически не
видно. Если сравнивать величины электросопротивле-
ния при H I и H || I то получается, что в поле 6 Тл в
конфигурации H I удельное сопротивление образца
при H || I. Соответственно, и для образца №2 удельное
сопротивление при 300 К в 2 раза, а при 4,2 К в 7,7 раз
при H I больше, чем при H || I. Кроме того, как и в
отсутствие поля, омические потери в образце №1 су-
щественно больше, чем в №2. Так удельное сопротив-
ление образца №1 в поле 6 Тл и при 300 К, и при 4,2 К
примерно в 2 раза больше, чем в образце №2 для обеих
конфигураций поля. Таким образом, в магнитном поле
анизотропия удельного сопротивления возрастает.
Описанное выше поведение электросопротивления в
магнитном поле может быть обусловлено различными
причинами. Одна из них — наличие в образце превра-
щений в магнитной подсистеме марганца. Известно, что
наличие марганца в различных соединениях может при-
водить к появлению ферромагнитных или антиферро-
магнитных переходов. Как известно переход от анти-
ферро- или парамагнитного упорядочения к ферро-
магнитному может сопровождаться сильными измене-
ниями в проводимости. К этому приводит так назы-
ваемое спин-зависимое рассеяние электронов проводи-
мости [3,4] при котором акты рассеяния более вероятны
в случае, когда направление спина электрона проводи-
мости и магнитного момента совпадают. Электроны,
участвующие в процессе переноса, имеют разное на-
правление спина. Поэтому спин-зависимое рассеяние
сильнее в антиферромагнитном и парамагнитном со-
стоянии и уменьшается в ферромагнитном [3,4]. Вне
всякого сомнения, спин-зависимое рассеяние зависит от
направления, в котором магнитное поле прикладывается
к образцу. Так, имеются направления магнитного по-
ля, вдоль которых изменения в магнитной подсистеме
происходят быстрее и в более слабых полях, чем
вдоль других направлений. Поскольку наш образец
может находиться в магнитоупорядоченном состоя-
нии и в отсутствие магнитного поля, описанные выше
эффекты, могут вносить вклад в механизмы рассея-
ния и анизотропию электросопротивления и тогда,
когда измерения проводятся без поля (анизотропное
магнетосопротивление [5]).
Для подтверждения вышеприведенного объяснения и
установления механизмов рассеяния носителей заряда в
ближайшее время запланировано исследование темпе-
ратурной и магнитополевой зависимостей намагничен-
ности и термоэдс, а также магнитополевых зависимо-
стей (T) при разных температурах в Bi93,99Mn6Fe0,01.
Следует подчеркнуть, что и сам по себе висмут также
обладает положительным магнитосопротивлением [6],
что еще более усложняет ситуацию. Отметим, что нали-
чие небольшого количества атомов железа в образце
может оказывать влияние на характер магнитных пре-
вращений. Для того чтобы узнать каким образом влияет
содержание этого элемента на электропроводность со-
единения, в дальнейшем мы планируем получить и ис-
следовать материал Bi94Mn6, в котором железо будет
отсутствовать.
Заключение
Отметим основные результаты работы.
1. Выявлено наличие анизотропии удельного элект-
росопротивления в Bi93,99Mn6Fe0,01 в отсутствие маг-
нитного поля (величина для образца №1 при 300 К в
2,6 раза, а при 4,2 К в 3,2 раза больше, чем для образца
№2), что можно объяснить выраженной текстурой по-
ликристалла, а также наличием спин-зависимого рас-
сеяния в Bi93,99Mn6Fe0,01 за счет вклада магнитной
подсистемы.
2. Обнаружено наличие в Bi93,99Mn6Fe0,01 положи-
тельного магнитосопротивления.
3. Показано, что при включении магнитного поля ве-
личина магниторезистивного эффекта в Bi93,99Mn6Fe0,01
H I,
чем в H || I, что, скорее всего, связано с различным вкла-
дом спин-зависимого рассеяния при измерении вдоль
разных направлений магнитного поля относительно
транспортного тока и кристаллографических направ-
лений.
4. Обнаружено, что в конфигурации H I на (T)
и-
мумы, которые гораздо менее выражены при измерении
(T) в конфигурации H || I, что может быть связано с пе-
рестройкой магнитной подсистемы в этом материале.
1. Liu Yong-Sheng, Zhang Jin-Cang, Ren Zhong-Ming, Gu
Min-An, Yang Jing-Jing, Cao Shi-Xum, and Yang Zheng-
Long, Chin. Phys. Lett. 27, 097502-1 (2010).
2. N.V. Rama Rao, A.M. Gabay, and G.C. Hadjipanayis,
J. Phys. 46, 062001 (2013).
3. Э.Л. Нагаев, УФН 166, 833 (1996).
4. M.N. Baibich, J.M. Broto, A. Fert, F. Nguyen Van Dau,
F. Petroff, P. Eitenne, G. Creuzet, A. Friederich, and J. Cha-
zelas, Phys. Rev. Lett. 61, 2472 (1988).
5. А.В. Кудрин, О.В. Вихрова, Ю.А. Данилов. Письма ЖТФ
36, 46 (2010).
6. P. Kapitza, Proc. Roy. Soc. A 119, 401 (1928).
В.Н. Светлов и др.
408 Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2015, т. 41, № 4
Anisotropy of resistivity in Bi93.99Mn6Fe0.01
V.N. Svetlov, А.V. Terekhov, V.B. Stepanov,
А.L. Solovjov, Е.V. Khristenko, O.M. Ivasishin,
A.D. Shevchenko, and Z.D. Kovalyuk
For the first time the longitudinal and transverse
magneto-resistive effect in textured polycrystal
Bi93.99Mn6Fe0.01 was studied. (T) dependencies were
measured in a wide temperature range from 4.2 K up
to 300 K both without magnetic field and with the
field of 6 T on. From the measurements, positive
magnetoresistance as well as both crystallographic and
magnetic anisotropy of resistivity were revealed.
PACS: 75.30.–m Intrinsic properties of magnetically
ordered materials;
75.47.Gk Colossal magnetoresistance;
75.47.–m Magnetotransport phenomena; ma-
terials for magnetotransport.
Keywords: anisotropy of resistivity, magnetoresistive
effect, positive magnetoresistance.
|