Особенности низкотемпературного туннельного магнитосопротивления прессованных нанопорошков диоксида хрома CrO₂
Исследованы резистивные и низкотемпературные магниторезистивные свойства прессованных порошков ферромагнитного половинного металла диоксида хрома CrO₂ с анизотропией формы наночастиц. Изучено влияние примеси Fe на величину туннельного сопротивления и магнитосопротивления порошков CrO₂. Установлено,...
Saved in:
| Published in: | Физика низких температур |
|---|---|
| Date: | 2017 |
| Main Authors: | , , , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
2017
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/129486 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Особенности низкотемпературного туннельного магнитосопротивления прессованных нанопорошков диоксида хрома CrO₂ / Ю.А. Колесниченко, Н.В. Далакова, Е.Ю. Беляев, А.Н. Блудов, В.А. Горелый, О.М. Осмоловская, М.Г. Осмоловский // Физика низких температур. — 2017. — Т. 43, № 5. — С. 772-781. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859633038612234240 |
|---|---|
| author | Колесниченко, Ю.А. Далакова, Н.В. Беляев, Е.Ю. Блудов, А.Н. Горелый, В.А. Осмоловская, О.М. Осмоловский, М.Г. |
| author_facet | Колесниченко, Ю.А. Далакова, Н.В. Беляев, Е.Ю. Блудов, А.Н. Горелый, В.А. Осмоловская, О.М. Осмоловский, М.Г. |
| citation_txt | Особенности низкотемпературного туннельного магнитосопротивления прессованных нанопорошков диоксида хрома CrO₂ / Ю.А. Колесниченко, Н.В. Далакова, Е.Ю. Беляев, А.Н. Блудов, В.А. Горелый, О.М. Осмоловская, М.Г. Осмоловский // Физика низких температур. — 2017. — Т. 43, № 5. — С. 772-781. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Физика низких температур |
| description | Исследованы резистивные и низкотемпературные магниторезистивные свойства прессованных порошков ферромагнитного половинного металла диоксида хрома CrO₂ с анизотропией формы наночастиц. Изучено влияние примеси Fe на величину туннельного сопротивления и магнитосопротивления порошков
CrO₂. Установлено, что примесь Fe приводит к уменьшению сопротивления и туннельного магнитосопротивления диоксида хрома. Высказано предположение, что уменьшение магнитосопротивления твердого раствора Cr₁₋xFexO₂ связано с образованием дополнительных локализованных состояний на примесях
железа в туннельном барьере. Рассмотрено влияние скорости ввода магнитного поля на вид гистерезиса
низкотемпературного туннельного магнитосопротивления порошка Cr₁₋xFexO₂. Показано, что низкотемпературные особенности гистерезиса магнитосопротивления зависят от скорости релаксации магнитных моментов наночастиц к равновесному состоянию. Обсуждаются возможные причины такой зависимости.
Досліджено резистивні та низькотемпературні магніторезистивні властивості пресованих порошків
феромагнітного половинного металу діоксиду хрому CrO₂ з анізотропією форми наночастинок. Вивчено
вплив домішки Fe на величину тунельного опору і магнітоопору порошків CrO₂. Встановлено, що домішка
Fe призводить до зменшення опору і тунельного магнітоопору діоксиду хрому. Висловлено припущення,
що зменшення магнітоопору твердого розчину Cr₁₋xFexO₂ пов'язано з утворенням додаткових локалізованих станів на домішках заліза в тунельному бар'єрі. Розглянуто вплив швидкості введення магнітного
поля на вигляд гістерезису низькотемпературного тунельного магнітоопору порошку Cr₁₋xFexO₂. Показано,
що низькотемпературні особливості гістерезиса магнітоопору залежать від швидкості релаксації магнітних
моментів наночастинок до рівноважного стану. Обговорюються можливі причини такої залежності.
A study of the resistive and low-temperature magnetoresistive properties of pressed powders of ferromagnetic half-metal chromium dioxide CrO₂ with nanoparticle shape anisotropy. The effects of Fe impurities on the tunneling resistance and magnetoresistance of CrO₂ powders are investigated. It is found that the Fe impurity leads to a decrease in the resistance and tunneling magnetoresistance of chromium dioxide. It is suggested that the decrease in magnetoresistance of the solid solution Cr₁₋xFexO₂ is associated with the formation of additional localized states at the iron impurities in a tunnel barrier. The influence of the magnetic field input rate on the form of the low-temperature tunneling magnetoresistance hysteresis in Cr₁₋xFexO₂ powder is considered. It is shown that the low-temperature singularities of magnetoresistance hysteresis depend on the relaxation rate of the magnetic moments of the nanoparticles to the equilibrium state. Possible reasons for such a dependence are discussed.
|
| first_indexed | 2025-12-07T13:12:47Z |
| format | Article |
| fulltext |
Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2017, т. 43, № 5, c. 772–781
Особенности низкотемпературного туннельного
магнитосопротивления прессованных нанопорошков
диоксида хрома CrO2
Ю.А. Колесниченко, Н.В. Далакова, Е.Ю. Беляев, А.Н. Блудов, В.А. Горелый
Физико-технический институт низких температур им. Б.И. Веркина НАН Украины
пр. Науки, 47, г. Харьков, 61103, Украина
E-mail: dalakova@ilt.kharkov.ua
О.М. Осмоловская, М.Г. Осмоловский
Санкт-Петербургский государственный университет, химический факультет
Санкт-Петербург, 198504, Россия
Статья поступила в редакцию 16 августа 2016 г., опубликована онлайн 24 марта 2017 г.
Исследованы резистивные и низкотемпературные магниторезистивные свойства прессованных порош-
ков ферромагнитного половинного металла диоксида хрома CrO2 с анизотропией формы наночастиц. Изу-
чено влияние примеси Fe на величину туннельного сопротивления и магнитосопротивления порошков
CrO2. Установлено, что примесь Fe приводит к уменьшению сопротивления и туннельного магнито-
сопротивления диоксида хрома. Высказано предположение, что уменьшение магнитосопротивления твер-
дого раствора Cr1–xFexO2 связано с образованием дополнительных локализованных состояний на примесях
железа в туннельном барьере. Рассмотрено влияние скорости ввода магнитного поля на вид гистерезиса
низкотемпературного туннельного магнитосопротивления порошка Cr1–xFexO2. Показано, что низкотемпе-
ратурные особенности гистерезиса магнитосопротивления зависят от скорости релаксации магнитных мо-
ментов наночастиц к равновесному состоянию. Обсуждаются возможные причины такой зависимости.
Досліджено резистивні та низькотемпературні магніторезистивні властивості пресованих порошків
феромагнітного половинного металу діоксиду хрому CrO2 з анізотропією форми наночастинок. Вивчено
вплив домішки Fe на величину тунельного опору і магнітоопору порошків CrO2. Встановлено, що домішка
Fe призводить до зменшення опору і тунельного магнітоопору діоксиду хрому. Висловлено припущення,
що зменшення магнітоопору твердого розчину Cr1–xFexO2 пов'язано з утворенням додаткових локалі-
зованих станів на домішках заліза в тунельному бар'єрі. Розглянуто вплив швидкості введення магнітного
поля на вигляд гістерезису низькотемпературного тунельного магнітоопору порошку Cr1–xFexO2. Показано,
що низькотемпературні особливості гістерезиса магнітоопору залежать від швидкості релаксації магнітних
моментів наночастинок до рівноважного стану. Обговорюються можливі причини такої залежності.
PACS: 75.47.–m Магнитотранспортные явления, материалы для магнитотранспорта;
75.47.Lx Магнитные окислы;
75.50.Ss Материалы для магнитной записи;
72.25.–b Спин-поляризованный транспорт.
Ключевые слова: половинные металлы, диоксид хрома, гранулированные магнитные материалы, тун-
нельное магнитосопротивление, блокированное состояние.
Введение
Диоксид хрома (CrO2) — один из наиболее извест-
ных и широко используемых магнитных материалов.
Это единственный оксидный ферромагнетик при ком-
натной температуре. В мелкочастичном виде CrO2 дав-
но применяется в устройствах записи и считывания ин-
формации. В настоящее время как ферромагнитный по-
ловинный металл (half-metal) с температурой Кюри TC ≈
≈ 390 К [1,2] CrO2 может представлять интерес для изу-
© Ю.А. Колесниченко, Н.В. Далакова, Е.Ю. Беляев, А.Н. Блудов, В.А. Горелый, О.М. Осмоловская, М.Г. Осмоловский, 2017
mailto:dalakova@ilt.kharkov.ua
Особенности низкотемпературного туннельного магнитосопротивления прессованных нанопорошков
чения спин-поляризованного транспорта и использова-
ния в устройствах спинтроники. Известно, что эффек-
тивность работы приборов спинтроники зависит от мак-
симально достижимой величины магнитосопротивления
(МС). В связи с этим перспективы применения порошка
диоксида хрома связаны, в частности, с развитием тех-
нологии получения порошков с высоким значением МС.
Несмотря на то что собственное МС монокристалличе-
ского CrO2 при комнатной температуре составляет око-
ло 1% в поле Н = 1 Тл [3] и слабо меняется при пониже-
нии температуры, в композиционном гранулированном
материале, состоящем из частиц CrO2, покрытых тон-
ким слоем диэлектрика, МС оказывается гигантским.
МС гранулированного материала может достигать более
30 % при низких температурах и небольших полях [2,4].
Такое МС является несобственным. Оно обусловлено
межгранульным спин-зависимым туннелированием и
зависит от свойств магнитных туннельных контактов
между ферромагнитными гранулами и от относитель-
ной ориентации вектора намагниченности в соседних
гранулах. МС такого рода называется туннельным. Ра-
нее в работах [5–7] мы рассматривали влияние на вели-
чину туннельного МС различных факторов, контроли-
руемых технологией синтеза. Это — толщина и тип
диэлектрических прослоек между частицами CrO2, а
также анизотропия формы наночастицы. Максимальная
величина отрицательного туннельного МС (около 36 %
при температурах T ≤ 5 К в полях до 0,3 Тл) была полу-
чена для порошков, состоящих из игольчатых частиц с
толщиной диэлектрических покрытий частиц ∼ 2 нм.
Цель этой работы — исследование влияния примеси
ферромагнитного металла на сопротивление и величину
МС порошков диоксида хрома, а также исследование
низкотемпературного поведения гистерезиса туннель-
ного МС порошков CrO2 с примесью железа.
Одна из интригующих и недостаточно исследован-
ных особенностей низкотемпературного поведения МС
порошков CrO2 — немонотонная зависимость МС от
магнитного поля. Установлено, что при повышении
магнитного поля абсолютная величина МС вначале
довольно быстро возрастает, а затем начинает заметно
убывать, образуя максимум [6]. Такое поведение МС
при низких температурах (T ≤ 10 К) было обнаружено
для всех образцов CrO2 с анизотропией формы части-
цы. Для образцов, состоящих из сферических частиц
CrO2, немонотонная зависимость не проявлялась или
проявлялась очень незначительно. Немонотонная зави-
симость МС противоречит обычно наблюдаемому гис-
терезису МС для магнитных оксидов переходных ме-
таллов. Для таких материалов при повышении поля
обычно наблюдается монотонное увеличение отрица-
тельного МС: резкий рост в малых полях с последую-
щим более медленным ростом по мере того, как на-
магниченность образца стремится к насыщению.
Возможная причина несоответствия гистерезисов
намагниченности и МС неоднородных гранулирован-
ных магнитных систем — перколяционный характер
проводимости. При низких температурах проводи-
мость определяется малой объемной долей гранул, и
локальные магнитные свойства этой части гранул мо-
гут отличаться от глобальной намагниченности объем-
ного образца, измеряемой магнитометром. Несмотря
на то что факт влияния гранулярности на наблюдае-
мую аномалию в поведении гистерезиса МС не вызы-
вает сомнений, механизм уменьшения МС ограничен-
ного числа проводящих каналов при достаточном
увеличении поля остается неясным.
Методики приготовления и исследования образцов
В настоящей работе приведены результаты измерения
температурной зависимости сопротивления в широкой
области температур (4,2–300 К), а также результаты ис-
следования низкотемпературных магниторезистивных
свойств двух прессованных порошков диоксида хрома.
Один из образцов (образец № 1) представлял собой по-
рошок чистого CrO2, а второй (образец № 2) — твердый
раствор CrO2–Fe. Содержание железа в образце № 2 со-
ставляло 75 ммоль/(1 моль хрома). Оба порошка были
приготовлены в одинаковых условиях и состояли из час-
тиц игольчатой формы с соотношением диаметра части-
цы к ее длине ∼ 1:10.
Порошки были приготовлены методом гидротер-
мального синтеза. Общие особенности использованной
технологии синтеза описаны в работе [8]. Частицы CrO2
были покрыты диэлектрической оболочкой, которая
Таблица 1. Изменение основных параметров порошка CrO2 при добавлении примеси Fe
№ образца TC, K Hc, Э
M, А⋅м2/кг
kп a, Å c, Å Vcell, Å
3 Sspecific, м
2/г deff, нм
Mmax Mres
1 398 ± 1 522 83,9 36,6 0,437 4,4253 2,9120 57,0265 34 24
2 414 ± 5 761 75,3 34,6 0,459 4,4270 2,9140 57,1095 24 34
П р и м е ч а н и е: Hc — коэрцитивная сила, Mmax, Mres — максимальная и остаточная намагниченность образцов соответст-
венно, kп — прямоугольность петли гистерезиса, a и c — параметры решетки типа рутила, Sspecific — удельная поверх-
ность, deff — эффективный диаметр частицы, Vcell — объем элементарной ячейки. Магнитные характеристики соответст-
вуют температуре 293 К.
Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2017, т. 43, № 5 773
Ю.А. Колесниченко, и др.
представляла собой естественный деградированный
слой, состоящий из смеси аморфного β-CrOOH и неко-
торого количества окклюдированной хромовой кислоты.
В работе [9] методом мессбауэровской спектроско-
пии на атомах 57Fe было установлено, что ионы Fe3+ в
порошках диоксида хрома распределяются между тремя
магнитными твердыми растворами. Помимо твердых
растворов Cr1–xFexO2 (это массивное вещество и обога-
щенный железом поверхностный слой) и включений
частиц Cr2–2xFe2xO3 железо присутствует в оксигидро-
ксиде хрома β-CrOOH, который входит в состав диэлек-
трической оболочки. Таким образом, мы полагаем, что в
образце № 2 железо присутствует в двух формах: в виде
твердого раствора Cr1–xFexO2 и в виде Cr2–2xFe2xO3.
Первое соединение обеспечивает высокую коэрцитив-
ную силу. Вторая фаза балластная и присутствует в виде
отдельных малых частиц. Эти частицы антиферромаг-
нитны или имеют намагниченность на два порядка ни-
же, чем у CrO2. Фаза Cr2–2xFe2xO3 является диэлектри-
ческой и не дает вклада в проводимость. Концентрация
железа меняется по толщине частицы. На поверхности
она существенно выше, поэтому перемагничивание кон-
тролируется составом поверхности.
Готовые порошки были протестированы электрон-
но-микроскопическим, рентгеновским и магнитным
методами. Примеры микрофотографий двух исследо-
ванных порошков, полученных в просвечивающем
электронном микроскопе JEOLS JEM-107, показаны на
рис. 1. Из порошков посредством холодного прессова-
ния были сформированы таблетки, имеющие форму
параллелепипедов с размерами 3×5×12 мм.
Магнитные свойства образцов измеряли на вибраци-
онном (77 Гц) и на SQUID (Quantum Design) магнито-
метрах. Температурную зависимость удельного сопро-
тивления снимали с использованием четырехзондового
метода в режиме заданного тока J = 100 мкА и выпол-
нения закона Ома. При резистивных измерениях рас-
стояние между потенциальными контактами составляло
∼ 8 мм. Для регистрации напряжения и тока использо-
вались нановольтметр Keithley-2182 и мультиметры
Keithley-2000. Зависимость МС от магнитного поля,
заданная как ( )/ (0) [ ( ) (0)]/ (0)R H R R H R R∆ = − , записы-
валась согласно обычному протоколу записи гистере-
зисных циклов намагниченности в последовательности
+ Ηmax → 0 → –Ηmax → 0 → +Ηmax → 0. Интервал маг-
нитных полей при записи МС составлял ±1,5 Тл. Изме-
Рис. 1. Микроснимки двух порошков, полученные в просве-
чивающем электронном микроскопе: порошок № 1 (CrO2)
(а); порошок №2 (Cr1–xFexO2) (б).
Рис. 2. Температурные зависимости намагниченности образ-
цов № 1 () и № 2 (), записанные в поле 100 Э в режимах
FC и ZFC.
Таблица 2. Магнитные характеристики двух образцов при 4,2 К. Максимальная намагниченность Mmax оценивалась в поле 5 Тл
№ образца H, Э Hp, Э
M, А⋅м2/кг
HA, Э AH ′ , Э
Mmax Mres
1 848 232 101,10 31,93 3804 > 1500
2 1138 376 76,25 28,03 4592 6975
774 Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2017, т. 43, № 5
Особенности низкотемпературного туннельного магнитосопротивления прессованных нанопорошков
рения МС проводили с использованием вращающегося
магнита Капицы.
Основные характеристики исследованных порош-
ков приведены в табл. 1 и 2. Представленные в табли-
цах данные показывают, что примесь Fe изменяет не
только все магнитные характеристики порошка, но и
влияет на параметры решетки CrO2.
Результаты исследования и обсуждение
Результаты измерения магнитных характеристик
двух порошков представлены на рис. 2–4. Температур-
ные зависимости удельной намагниченности M(T),
записанные в режиме ZFC (охлаждение в режиме от-
сутствия магнитного поля) и FC (охлаждение при на-
ложении магнитного поля), показывают, что введение
примеси железа с образованием твердого раствора за-
мещения Cr1–xFexO2 приводит к понижению намагни-
ченности порошка чистого CrO2 и увеличению темпе-
ратуры Кюри (см. рис. 2 и табл. 1). Для определения
температуры Кюри нами были использованы FC зави-
симости M(T). Для образца № 1 высокотемпературный
участок зависимости M(T) вблизи температуры маг-
нитного упорядочения, на котором происходит резкое
уменьшение намагниченности, был аппроксимирован
линейной функцией. Температура Кюри определена по
точке пересечения этой функции с осью абсцисс
(398 ± 1 К). Для образца № 2 температура Кюри оказа-
лась больше максимально доступной в эксперименте
температуры T = 400 К. Учитывая сравнительно низкое
содержание железа и качественное подобие функцио-
нальной зависимости MFC(T) двух образцов, мы пред-
положили, что эти зависимости должны совпадать в
относительных координатах y = M(T)/M(5 К), x = T/TС,
где TС — температура Кюри соответствующего образ-
ца. Используя указанное выше предположение и зна-
чение температуры Кюри образца № 1, можно опреде-
лить температуру Кюри образца № 2. Несмотря на то
что это довольно грубый подход, не лишенный недос-
татков, он дал разумное значение TС = 414 ± 5 К для
образца с примесью железа (№ 2).
Сравнение температурных зависимостей намагни-
ченности в режимах ZFC и FC для каждого из образ-
цов обнаруживает довольно большое различие между
кривыми MZFC(T) и MFC(T) уже при температурах,
близких к TС. Отсюда следует, что при H = 100 Э на-
правления магнитных моментов частиц в порошках
CrO2 и Cr1–xFexO2 блокируются полями анизотропии,
и в малых полях намагничивание происходит нерав-
новесно при всех температурах T ≤ TС. Это означает,
что при T ≤ TС имеет место магнитная необратимость
на перемагничивание.
Низкотемпературные измерения гистерезиса намаг-
ничивания были выполнены при нескольких температу-
рах в интервале 4,2–150 К. В качестве примера на рис. 3
приведены петли гистерезиса M(H) двух образцов, запи-
санные при T = 4,2 К. Сравнение рис. 3(а) и рис. 3(б)
показывает, что примесь железа заметно понижает мак-
симальную и остаточную намагниченности порошка
CrO2, увеличивая коэрцитивную силу Hc и поле анизо-
тропии HA (см. табл. 2). Такие же изменения магнитных
параметров при введении примеси железа обнаружены
во всем температурном интервале измерений (см.
рис. 4). Монотонное изменение с температурой остаточ-
ной намагниченности и поля анизотропии на рис. 4 сви-
детельствует о том, что даже при T ≈ 4,2 К часть частиц
в порошках № 1 и № 2 остается неблокированной. Ко-
личество неблокированных частиц в обоих образцах
постепенно уменьшается при понижении температуры.
Заметное уменьшение максимальной намагниченности
при добавлении примеси Fe частично может быть свя-
зано с разбавлением ферромагнитной фазы Cr1–xFexO2
антиферромагнитной фазой Cr2–2xFe2xO3. Возможна
также антипараллельная направленность спинов ионов
Fe и Cr основной фазы Cr1–xFexO2. Как показано в [9],
регулятором коэрцитивной силы помимо размерного
фактора наночастицы является концентрация примеси
железа в поверхностном слое CrO2. Установлено [9], что
коэрцитивная сила порошка CrO2 практически линейно
увеличивается при увеличении содержания железа.
Рис. 3. Гистерезисные петли намагниченности образца № 1
(а) и № 2 (б), записанные при температуре 4,2 K. Стрелками
отмечены поля анизотропии HA макроскопических образцов
и коэрцитивная сила Hc.
Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2017, т. 43, № 5 775
Ю.А. Колесниченко, и др.
Увеличение поля анизотропии и коэрцитивной силы
порошка Cr1–xFexO2 по сравнению с соответствующими
величинами для CrO2 указывают на то, что энергия пе-
ремагничивания порошка CrO2 существенно повышает-
ся при добавлении примеси железа.
Поскольку вероятность туннелирования электронов
зависит от направления магнитных моментов соседних
гранул, можно ожидать, что изменение магнитного
поведения порошка приведет к соответствующим из-
менениям в поведении гистерезиса МС. Магниторези-
стивные измерения Cr1–xFexO2 были проведены с це-
лью получения новой информации об особенностях
низкотемпературного туннельного МС прессованных
порошков CrO2. В то же время, как было отмечено
выше, в условиях активированной проводимости низ-
котемпературное МС гранулированной системы зави-
сит от магнитных свойств ограниченного числа прово-
дящих каналов, поэтому условия перемагничивания
той части гранул, которая участвует в проводимости,
могут отличаться от условий перемагничивания объ-
емного образца.
Рассмотрим результаты резистивных и магниторези-
стивных исследований. Измерения температурной зави-
симости удельного сопротивления были выполнены в
интервале 4,2–300 K. Рисунок 5 демонстрирует неметал-
лический ход сопротивления (dρ/dT < 0) двух образцов.
При T < 20 К зависимость ρ(T) близка к экспоненциаль-
ной, что свидетельствует о туннельном характере прово-
димости. Для твердого раствора Cr1–xFexO2 (образец
№ 2) получены более низкие значения удельного сопро-
тивления. В то же время отрицательное МС этого образ-
ца оказалось меньше, чем МС образца № 1 (рис. 6). По-
скольку тип, качество и толщина диэлектрического
покрытия частиц двух порошков примерно одинаковы,
можно предположить, что наблюдаемые изменения ве-
личины сопротивления образца № 2 в нулевом (рис. 5) и
в конечном магнитном поле (рис. 6) в основном связаны
с присутствием примеси железа. Представленные на
рис. 5 и 6 результаты измерения ρ(T) и туннельного МС,
показывают, что влияние примесей на проводимость
туннельной системы неоднозначно. Примеси, которые
присутствуют в диэлектрической прослойке, могут спо-
собствовать простому туннелированию электронов, по-
нижая сопротивление системы (рис. 5). С другой сторо-
ны, эти же примеси затрудняют магнитное (зависящее от
спина) туннелирование, что приводит к уменьшению
МС (см. рис. 6). Эти изменения происходят за счет фор-
мирования дополнительных локализованных состояний
в туннельных барьерах. Локализованные состояния мо-
гут быть сформированы как на ионах Fe, которые при-
Рис. 4. Температурные зависимости максимальной намагни-
ченности (а), остаточной намагниченности (б), поля анизо-
тропии (в) и коэрцитивной силы (г). Номера кривых соответ-
ствуют номерам образцов. Максимальная намагниченность
определялась в поле 5 Тл.
Рис. 5. Температурные зависимости удельного сопротивле-
ния образца № 1 () и образца № 2 (). Ток J = 100 мкА.
776 Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2017, т. 43, № 5
Особенности низкотемпературного туннельного магнитосопротивления прессованных нанопорошков
сутствуют в поверхностном диэлектрическом слое нано-
частиц, так и на примесях Cr2–2xFe2xO3, находящихся в
межгранульной диэлектрической среде в виде отдельных
малых частиц [9]. Уменьшение МС твердых растворов
Cr1–xFexO2 можно объяснить двумя причинами: умень-
шением намагниченности части ферромагнитных гранул
и потерей спиновой ориентации электрона при туннели-
ровании через цепочку локализованных в туннельном
барьере электронных состояний за счет процессов, про-
исходящих с переворотом спина. Последний механизм
уменьшения МС рассмотрен в работе [10] для случая
туннельных контактов ферромагнетик–изолятор–фер-
ромагнетик, включающих половинный металл. Допол-
нительный вклад в уменьшение спиновой поляризации
может давать и хаотическое распределение примесей.
На рис. 6 кривые МС в области малых полей выяв-
ляют небольшое положительное МС, положение мак-
симума которого ±Hp должно соответствовать коэрци-
тивной силе Hc. Как мы видим, введение примеси Fe
приводит к заметному увеличению поля коэрцитив-
ности Hp, найденного из резистивных измерений, что
коррелирует с результатами магнитных измерений.
В гранулированных половинных металлах туннель-
ная проводимость определяется двумя факторами:
толщиной и свойствами межгранульных диэлектриче-
ских прослоек и ориентацией магнитных моментов
соседних гранул. По этой причине ход гистерезисных
кривых туннельного МС должен отражать известное
гистерезисное поведение намагниченности M(H): рез-
кое увеличение M(H) с увеличением поля в области
малых полей с последующим слабым ростом до насы-
щения. В нашем случае ход гистерезисных кривых МС
показывает отсутствие корреляции между поведением
M(H) и ∆R(H). В некотором небольшом поле HX > Hp
мы наблюдаем дополнительное пересечение кривых
ввода и вывода поля (см. рис. 6(б)). Это приводит к
появлению второго гистерезиса ∆R(H). Для этого гис-
терезиса кривые вывода поля при H > HX расположены
ниже, чем кривые ввода, что соответствует более низ-
кому значению намагниченности образца при выводе
поля. Такое поведение МС не отвечает поведению на-
магниченности, поскольку зависимости M(H) имеют
только один гистерезис в полях H < HA (см. рис. 3).
Гистерезис МС, описанного выше типа, наблюдался
нами и ранее [5–7,11]. Он связан с перколяционным
характером туннельной проводимости гранулирован-
ной системы при низких температурах и объясняется
переключением ограниченного числа токовых каналов
при вводе и выводе поля.
Второй необычной особенностью низкотемператур-
ного поведения отрицательного МС на рис. 6 является
уменьшение ∆R(H) с ростом магнитного поля, начиная
со сравнительно небольших полей Hmax ≅ 0,2 Тл, где
Hmax — поле максимума отрицательного МС. Этот
эффект уменьшается и постепенно исчезает при повы-
шении температуры или измерительного тока (рис. 7).
Для твердого раствора Cr1–xFexO2 наблюдается новая
особенность в поведении ∆R(H). Начиная с некоторого
поля ,AH ′ равного полю смыкания восходящей и нис-
ходящей ветвей зависимости ∆R(H) (рис. 6(a)), уменьше-
ние отрицательного МС с увеличением поля сменяется
его повторным ростом. По аналогии с поведением гисте-
резиса M(H) поле AH ′ мы условно назовем полем ани-
зотропии. Это поле не соответствует полю анизотропии
HA, найденному из магнитных измерений. Поле HA бло-
кирует направления магнитных моментов частиц при
размагничивании объемного образца внешним полем.
Поле AH ′ «блокирует» направления магнитных момен-
тов отдельных частиц и нанокластеров, формирующих
проводящие каналы в «диэлектрической» матрице при
низких температурах. Образование нанокластеров может
быть связано с локальной неоднородностью толщины
диэлектрических оболочек частиц. Величина AH ′ опре-
деляется соотношением энергии внешнего поля, энергии
магнитной анизотропии и энергии диполь-дипольного
взаимодействия наночастиц и нанокластеров. В любом
случае в полях AH H< ′ система находится в блокиро-
ванном состоянии. Условие блокировки τ > ti, где τ —
время релаксации магнитных моментов частиц к равно-
Рис. 6. (а) Гистерезисные кривые МС, снятые при температуре
T = 4,25 К в магнитном поле H || J (dH/dt ≅ 0,021 Тл/с). () —
образец № 1. () — образец № 2. (б) Соответствующие зави-
симости МС в увеличенном масштабе в области малых полей.
Hp — поле максимума положительного МС, HX — поле пере-
сечения кривых ввода и вывода поля.
Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2017, т. 43, № 5 777
Ю.А. Колесниченко, и др.
весному распределению по ориентациям, ti — время на-
блюдения. При τ < ti система успевает прийти к равно-
весному состоянию за время наблюдения и гистерезис-
ное поведение МС не проявляется. Изменить
соотношение между τ и ti можно либо путем увеличения
температуры (уменьшения τ), либо увеличивая время
наблюдения ti. Второй способ можно реализовать,
уменьшая при фиксированной температуре скорость
ввода магнитного поля dH/dt. По мере постепенного
уменьшения dH/dt время наблюдения it → τ . Отсюда
следует, что в полях AH H< ′ вид гистерезиса МС дол-
жен зависеть от скорости ввода магнитного поля. Чтобы
проверить это предположение, мы записали петли гисте-
резиса ∆R(H) образца № 2 при разной скорости протяж-
ки магнитного поля. Результаты этого эксперимента
представлены на рис. 8. Для дальнейшего обсуждения
обозначим ветви гистерезисных кривых, соответствую-
щих вводу магнитного поля, как ( )R H ↑∆ , и ветви, соот-
ветствующие выводу поля, как ( )R H ↓∆ .
Экспериментальные данные рис. 8 показывают, что
вид гистерезисных кривых МС действительно определя-
ется скоростью ввода магнитного поля /dH dt↑ . В то же
время кривые вывода поля ( )R H ↓∆ практически совпа-
дают при всех значениях /dH dt↓ . По мере уменьшения
/dH dt↑ уменьшается площадь петли гистерезиса, коэр-
цитивное поле Hp, величина max( )R H ↑∆ и поле макси-
мума отрицательного МС max( )H ↑ . При минимальной
скорости ввода магнитного поля /dH dt↑ = 0,0029 Тл/с
кривые ( )R H ↑∆ и ( )R H ↓∆ практически схлопывают-
ся, и экстремум на кривых ввода поля вырождается в
небольшое плечо при H0 (рис. 8(б)). Таким образом, кри-
вые ввода магнитного поля ( )R H ↑∆ соответствуют не-
равновесному состоянию магнитной системы (τ > ti).
При уменьшении /dH dt↑ время наблюдения увеличива-
ется (ti → τ) и магнитная система постепенно приближа-
ется к равновесному состоянию (τ < ti).
При фиксированном значении /dH dt↑ величина
max( )R H ↑∆ будет зависеть только от скорости релакса-
ции магнитной спиновой подсистемы к равновесному
состоянию. Время релаксации τ определяется конкурен-
цией между действием внешнего поля H и суммарным
действием внутренних размагничивающих полей. На
рис. 8(б) видно, что даже при минимальной скорости
dH/dt = 0,0029 Тл/с равновесное состояние магнитной
Рис. 7. (a) Зависимости ∆R(H)/ R(0) для образца № 2, записан-
ные при разных температурах (J = 100 мкА, H || J). (б) Зависи-
мости ∆R(H)/R(0) для образца № 2, записанные при различных
токах J, мкА: 200, 2000, 5000, 10000 (T = 4,93 К, H || J). Ско-
рость ввода поля dH/dt = 0,021 Тл/с.
Рис. 8. (Онлайн в цвете) (а) Гистерезисные кривые МС образца
№ 2 при T = 4,25 K, записанные с разной скоростью протяжки
магнитного поля: () — 0,25 Тл/с, () — 0,125 Тл/с, () —
0,037 Тл/с; () — 0,021 Тл/с. (б) Гистерезисные кривые МС
образца № 2 при температуре T = 4,25 К, записанные при ми-
нимальной скорости протяжки поля dH/dt = 0,0029 Тл/с. Маг-
нитное поле направлено перпендикулярно плоскости образца и
перпендикулярно току. J = 100 мкА.
778 Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2017, т. 43, № 5
Особенности низкотемпературного туннельного магнитосопротивления прессованных нанопорошков
системы еще не достигается. Это подтверждают данные
рис. 9, на котором представлена временная развертка
∆R(Hi, t), записанная в разных фиксированных полях Hi.
Протокол записи МС был следующий. После пере-
магничивания образца магнитное поле постепенно
вводили в течение 40 с с минимальной скоростью,
равной 0,0029 Тл/с, до достижения 0,116 Tл. После
этого поле стабилизировали и записывали временную
зависимость ∆R(t) при H = 0,116 Tл. Постепенно уве-
личивая поле с шагом ∆H = 0,116 Тл, эту процедуру
повторяли до тех пор, пока не достигали состояния,
близкого к равновесному при H = 0,464 Тл. В этом
состоянии уменьшение ∆R(H, t) практически не на-
блюдалось (см. рис. 9(а)). Аналогичным образом за-
писывали временную развертку на кривых вывода
магнитного поля (рис. 9(б)).
На рис. 9 видно, что скорость уменьшения МС со
временем (d∆R(H)/dt) при вводе магнитного поля по-
степенно понижается по мере того, как поле стремится
к значению поля анизотропии AH ′ ≅ 0,47 Tл. Кривые
ввода магнитного поля при AH H< ′ соответствуют
неравновесному состоянию системы. Таким образом,
результаты временной развертки подтверждают, что
помимо внешнего магнитного поля на спиновую сис-
тему действует размагничивающий фактор, который
препятствует намагничиванию образца при вводе поля
и стремится вернуть систему в равновесное состояние
при остановке ввода поля.
Релаксационные процессы при намагничивании и
перемагничивании могут быть связаны как с действи-
ем полей анизотропии, так и с диполь-дипольным
взаимодействием между игольчатыми наночастицами
и кластерами, формирующими транспортные каналы.
Магнитная анизотропия может иметь разную природу.
Однако основной фактор, формирующий магнитную
анизотропию образцов, — анизотропия формы части-
цы. В игольчатых частицах диаметром 24–34 нм и
длиной ∼300 нм имеет место одноосная магнитная ани-
зотропия, поскольку ось c легкого намагничивания
CrO2 практически совпадает с осью симметрии части-
цы. В процессе прессования порошков игольчатые час-
тицы укладываются преимущественно в плоскости
образца, хотя в самой плоскости они распределены
хаотически. Таким образом формируется магнитная
текстура, при которой намагниченность в плоскости
образца существенно превышает намагниченность в
перпендикулярном направлении (см. рис. 2). При от-
ключении или стабилизации магнитного поля часть
магнитных моментов частиц, ориентированных вдоль
поля, стремится повернуться в направлении оси легко-
го намагничивания. При этом происходит рассогласо-
вание магнитных моментов отдельных ФМ гранул и
вероятность туннелирования уменьшается. В результа-
те уменьшается отрицательное МС (см. рис. 9).
Описанные выше особенности поведения ∆R(H)
проявляются только при низких температурах, когда
проводимость гранулированной структуры носит пер-
коляционный характер и МС определяется проводимо-
стью небольшого числа «оптимальных» цепочек гра-
нул с максимальной вероятностью туннелирования. В
условиях активационной проводимости число «опти-
мальных» проводящих каналов непрерывно уменьша-
ется при понижении температуры, и при достаточно
низкой температуре перколяционная сетка может све-
стись к единичному проводящему каналу [12]. Качест-
венное отличие гистерезиса МС при высоких (T >10 К)
и низких (T < 10 К) температурах означает, что про-
цессы перемагничивания макроскопического ансамбля
ферромагнитных гранул и квазиодномерных цепочек
гранул (структур с пониженной размерностью) проис-
ходят по разному сценарию. «Оптимальные» проводя-
щие цепочки могут иметь несколько слабых связей
(высокорезистивных туннельных контактов) с повы-
шенной энергией активации. Эти высокорезистивные
контакты и определяют общую проводимость системы.
При фиксированной температуре пространственное
положение «оптимальных» цепочек гранул с макси-
мальной проводимостью (и положение высокорези-
стивных контактов внутри этих цепочек) непрерывно
изменяется с изменением внешнего магнитного поля.
Увеличение внешнего магнитного поля понижает по-
тенциальные барьеры между ФМ гранулами, увеличи-
вая проницаемость туннельных барьеров. Это откры-
вает дополнительные транспортные каналы и приводит
к удлинению проводящих цепочек-кластеров с пони-
женной энергией активации, расположенных внутри
уже существующих транспортных каналов [13]. В ре-
зультате происходит резкий рост отрицательного МС в
малых полях. Однако процесс увеличения протяженно-
сти кластеров постепенно изменяет соотношение между
внешним магнитным полем, полем анизотропии и по-
Рис. 9. Временная развертка отрицательного МС образца № 2
в разных полях H ⊥ J при вводе (а) и выводе (б) магнитного
поля. Скорость ввода поля dH/dt = 0,0029 Тл/с, J = 100 мкА,
T = 4,25 К.
Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2017, т. 43, № 5 779
Ю.А. Колесниченко, и др.
лем диполь-дипольного взаимодействия [14]. При H =
= Hmax размагничивающий фактор становится сильнее
действия внешнего поля и МС начинает уменьшаться.
Поскольку между энергетическими уровнями элек-
тронных состояний в соседних гранулах всегда сущест-
вует некоторое размытие, электроны проводимости
должны приобрести некоторую энергию (например, от
фононов), чтобы произошло туннелирование. При низ-
ких температурах число фононов с необходимой энер-
гией ограничено, поэтому в единичном туннельном
контакте число носителей, которые за определенный
промежуток времени ∆t приходят в контакт, может быть
больше, чем число носителей, которые покидают кон-
такт за то же время. В результате при вводе магнитного
поля процесс переноса заряда блокируется в достаточно
малых полях, что также приводит к уменьшению прово-
димости (понижению отрицательного МС). С уменьше-
нием скорости ввода поля часть электронов успевает
приобрести энергию от фонона и туннелировать, однако
за время t ≤ τ магнитная система частично релаксирует к
равновесному состоянию. Это приводит к уменьшению
пика МС при Hmax и постепенному исчезновению вто-
рого гистерезиса. Этот процесс сопровождается общим
понижением туннельного МС.
Заключение
В работе проведено исследование магнитных, рези-
стивных и магниторезистивных свойств двух прессован-
ных порошков, состоящих из ферромагнитных частиц
диоксида хрома, разделенных диэлектрическими про-
слойками. Один из порошков состоял из игольчатых час-
тиц CrO2, второй — из игольчатых частиц Cr1–xFexO2.
Показано, что примесь Fe существенно влияет на маг-
нитные характеристики, сопротивление и спин-завися-
щее туннельное МС прессованных нанопорошков диок-
сида хрома.
Получены новые результаты, из которых можно от-
метить следующие.
– Примесь Fe значительно понижает сопротивление
и туннельное МС порошков CrO2. Этот эффект можно
объяснить образованием дополнительных локализован-
ных состояний на примесях Fe в туннельном барьере.
– При низких температурах прессованные порошки
находятся в блокированном состоянии. Величина МС и
положение максимума МС определяются скоростью
релаксации магнитной подсистемы прессованных по-
рошков ферромагнитных наночастиц к равновесному
состоянию и зависят от скорости ввода магнитного поля.
– Низкотемпературные особенности туннельного МС
указывают на то, что магнитное поведение ограничен-
ного числа транспортных каналов, состоящих из после-
довательности ферромагнитных гранул и кластеров,
отличается от магнитных свойств объемного образца.
Таким образом, общие особенности низкотемпера-
турного поведения туннельного МС прессованных по-
рошков CrO2 можно объяснить гранулярной структу-
рой и формированием магнитной текстуры. В то же
время на основании наших результатов однозначного
вывода о механизме спиновой релаксации в исследо-
ванных образцах сделать нельзя. Помимо действия
полей одноосной анизотропии, в перколяционной сис-
теме прессованных порошков ФМ половинного метал-
ла CrO2, действуют силы межчастичного диполь-
дипольного взаимодействия. При низких температурах
с увеличением магнитного поля может происходить
рост протяженности проводящих кластеров в перколя-
ционных цепочках. В этом случае будут усиливаться
межчастичные диполь-дипольные взаимодействия, и
качественная картина поведения такой системы в маг-
нитном поле может стать достаточно сложной. Таким
образом, рассмотренная проблема требует более де-
тального изучения.
Полученные в работе результаты свидетельствуют о
возможности влияния на резистивные характеристики
гранулированных систем, состоящих из наночастиц
CrO2, посредством контролируемого изменения со-
держания ферромагнитных примесей, а также путем
изменения анизотропии формы наночастиц.
Авторы выражают благодарность доктору физ.-мат.
наук А.И. Копелиовичу за полезное обсуждение и инте-
рес к работе.
1. R.A Groot, F.M. Mueller, P.G.van Engen, and K.H.J.
Buschow, Phys. Rev. Lett. 50, 2024 (1983).
2. J.M.D. Coey and M. Venkatesan, J. Appl. Phys. 91, 8345
(2002).
3. M. Ziese, Rep. Progr. Phys. 65, 143 (2002).
4. J.M.D. Coey, A.E. Berkowitz, LI. Balcells, F.F. Putris, and
A. Barry, Phys. Rev. Lett. 80, 3815 (1998).
5. Б.И. Белевцев, Н.В. Далакова, М.Г. Осмоловский, Е.Ю.
Беляев, А.А. Селютин, Ю.А. Колесниченко, Известия
РАН, Сер. Физич. 74, 1111 (2010) [Bull. Russ. Acad. Sci.
Phys. 74, 1062 (2010)].
6. Н.В. Далакова, Б.И. Белевцев, Е.Ю. Беляев, А.Н. Блудов,
В.Н. Пащенко, М.Г. Осмоловский, О.М. Осмоловская,
ФНТ 38, 1422 (2012) [Low Temp. Phys. 38, 1121 (2012)].
7. N.V. Dalakova, E.Yu. Beliayev, O.M. Osmolowskaya, M.G.
Osmolowsky, and V.A. Gorielyi, Bull. Russ. Acad. Sci. Phys.
79, 875 (2015).
8. М.Г. Осмоловский, И.И. Кожина, Л.Ю. Иванова, О.Л.
Байдакова, Журн. прикл. химии 74, 3 (2001).
9. С.И. Бондаревский, В.В. Еремин, В.В. Панчук, В.Г.
Семенов, М.Г. Осмоловский, ФТТ. 68, 77 (2016).
10. A.M. Bratkovsky, Phys. Rev. B 56, 2344 (1997).
11. B.I. Belevtsev, N.V. Dalakova, M.G. Osmolowsky, E.Yu.
Beliayev, and A.A. Selutin, J. Alloys Comp. 479, 11 (2009).
12. P. Sheng, Philos. Mag. B 65, 357 (1992).
780 Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2017, т. 43, № 5
http://dx.doi.org/10.3103/S1062873810080071
http://dx.doi.org/10.3103/S1062873810080071
http://dx.doi.org/10.3103/S1062873810080071
http://dx.doi.org/10.1063/1.4770508
http://dx.doi.org/10.3103/S1062873815060064
http://dx.doi.org/10.1016/j.jallcom.2008.12.082
Особенности низкотемпературного туннельного магнитосопротивления прессованных нанопорошков
13. S. Ju, T.-Y. Cai, and Z.Y. Li, Appl. Phys. Lett. 87, 172504
(2005).
14. S. Sankar, A.E. Berkowitz, and D.J. Smith, Phys. Rev. B 62,
14273 (2000).
Features of low-temperature tunneling
magnetoresistance of pressed nanopowders
of chromium dioxide CrO2
Yu.А. Kolesnichenko, N.V. Dalakova, Е.Yu. Beliayev,
O.M. Bludov, V.А. Horielyi, О.М. Osmolowskaya,
and М.G. Osmolowsky
Resistive and low-temperature magnetoresistive
properties of pressed powders of ferromagnetic half-
metal chromium dioxide (CrO2) with shape anisotropy
of nanoparticles are studied. And we also studied the
influence of Fe impurity on the value of tunneling re-
sistance and magnetoresistance in CrO2 powders. It is
found that the Fe impurity reduces resistance and tun-
neling magnetoresistance in chromium dioxide. We
suggest that such a decrease of magnetoresistance in
solid solution Cr1–xFexO2 is due to the formation of
additional localized states at the iron impurities in a
tunnel barrier. We found the influence of the speed of
the magnetic field changing on the form of low-
temperature tunneling magnetoresistance hysteretic
loops in Cr1–xFexO2 powder. It is shown that the form
of low-temperature magnetoresistance hysteresis de-
pends on the relaxation rate of the magnetic moments
of nanoparticles to an equilibrium state. The possible
reasons for such dependence are discussed.
PACS: 75.47.–m Magnetotransport phenomena; ma-
terials for magnetotransport;
75.47.Lx Magnetic oxides;
75.50.Ss Magnetic recording materials;
72.25.–b Spin polarized transport.
Keywords: half metals, chromium dioxide, granular
magnetic materials, tunnel magnetoresistance, blocked
state.
Low Temperature Physics/Физика низких температур, 2017, т. 43, № 5 781
Введение
Методики приготовления и исследования образцов
Результаты исследования и обсуждение
Заключение
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-129486 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0132-6414 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T13:12:47Z |
| publishDate | 2017 |
| publisher | Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Колесниченко, Ю.А. Далакова, Н.В. Беляев, Е.Ю. Блудов, А.Н. Горелый, В.А. Осмоловская, О.М. Осмоловский, М.Г. 2018-01-19T18:48:04Z 2018-01-19T18:48:04Z 2017 Особенности низкотемпературного туннельного магнитосопротивления прессованных нанопорошков диоксида хрома CrO₂ / Ю.А. Колесниченко, Н.В. Далакова, Е.Ю. Беляев, А.Н. Блудов, В.А. Горелый, О.М. Осмоловская, М.Г. Осмоловский // Физика низких температур. — 2017. — Т. 43, № 5. — С. 772-781. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. 0132-6414 PACS: 75.47.–m, 75.47.Lx, 75.50.Ss, 72.25.–b https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/129486 Исследованы резистивные и низкотемпературные магниторезистивные свойства прессованных порошков ферромагнитного половинного металла диоксида хрома CrO₂ с анизотропией формы наночастиц. Изучено влияние примеси Fe на величину туннельного сопротивления и магнитосопротивления порошков CrO₂. Установлено, что примесь Fe приводит к уменьшению сопротивления и туннельного магнитосопротивления диоксида хрома. Высказано предположение, что уменьшение магнитосопротивления твердого раствора Cr₁₋xFexO₂ связано с образованием дополнительных локализованных состояний на примесях железа в туннельном барьере. Рассмотрено влияние скорости ввода магнитного поля на вид гистерезиса низкотемпературного туннельного магнитосопротивления порошка Cr₁₋xFexO₂. Показано, что низкотемпературные особенности гистерезиса магнитосопротивления зависят от скорости релаксации магнитных моментов наночастиц к равновесному состоянию. Обсуждаются возможные причины такой зависимости. Досліджено резистивні та низькотемпературні магніторезистивні властивості пресованих порошків феромагнітного половинного металу діоксиду хрому CrO₂ з анізотропією форми наночастинок. Вивчено вплив домішки Fe на величину тунельного опору і магнітоопору порошків CrO₂. Встановлено, що домішка Fe призводить до зменшення опору і тунельного магнітоопору діоксиду хрому. Висловлено припущення, що зменшення магнітоопору твердого розчину Cr₁₋xFexO₂ пов'язано з утворенням додаткових локалізованих станів на домішках заліза в тунельному бар'єрі. Розглянуто вплив швидкості введення магнітного поля на вигляд гістерезису низькотемпературного тунельного магнітоопору порошку Cr₁₋xFexO₂. Показано, що низькотемпературні особливості гістерезиса магнітоопору залежать від швидкості релаксації магнітних моментів наночастинок до рівноважного стану. Обговорюються можливі причини такої залежності. A study of the resistive and low-temperature magnetoresistive properties of pressed powders of ferromagnetic half-metal chromium dioxide CrO₂ with nanoparticle shape anisotropy. The effects of Fe impurities on the tunneling resistance and magnetoresistance of CrO₂ powders are investigated. It is found that the Fe impurity leads to a decrease in the resistance and tunneling magnetoresistance of chromium dioxide. It is suggested that the decrease in magnetoresistance of the solid solution Cr₁₋xFexO₂ is associated with the formation of additional localized states at the iron impurities in a tunnel barrier. The influence of the magnetic field input rate on the form of the low-temperature tunneling magnetoresistance hysteresis in Cr₁₋xFexO₂ powder is considered. It is shown that the low-temperature singularities of magnetoresistance hysteresis depend on the relaxation rate of the magnetic moments of the nanoparticles to the equilibrium state. Possible reasons for such a dependence are discussed. Авторы выражают благодарность доктору физ.-мат. наук А.И. Копелиовичу за полезное обсуждение и интерес к работе. ru Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України Физика низких температур К 70-летию со дня рождения С.Л. Гнатченко Особенности низкотемпературного туннельного магнитосопротивления прессованных нанопорошков диоксида хрома CrO₂ Features of low-temperature tunneling magnetoresistance of pressed chromium dioxide CrO₂ nanopowders Article published earlier |
| spellingShingle | Особенности низкотемпературного туннельного магнитосопротивления прессованных нанопорошков диоксида хрома CrO₂ Колесниченко, Ю.А. Далакова, Н.В. Беляев, Е.Ю. Блудов, А.Н. Горелый, В.А. Осмоловская, О.М. Осмоловский, М.Г. К 70-летию со дня рождения С.Л. Гнатченко |
| title | Особенности низкотемпературного туннельного магнитосопротивления прессованных нанопорошков диоксида хрома CrO₂ |
| title_alt | Features of low-temperature tunneling magnetoresistance of pressed chromium dioxide CrO₂ nanopowders |
| title_full | Особенности низкотемпературного туннельного магнитосопротивления прессованных нанопорошков диоксида хрома CrO₂ |
| title_fullStr | Особенности низкотемпературного туннельного магнитосопротивления прессованных нанопорошков диоксида хрома CrO₂ |
| title_full_unstemmed | Особенности низкотемпературного туннельного магнитосопротивления прессованных нанопорошков диоксида хрома CrO₂ |
| title_short | Особенности низкотемпературного туннельного магнитосопротивления прессованных нанопорошков диоксида хрома CrO₂ |
| title_sort | особенности низкотемпературного туннельного магнитосопротивления прессованных нанопорошков диоксида хрома cro₂ |
| topic | К 70-летию со дня рождения С.Л. Гнатченко |
| topic_facet | К 70-летию со дня рождения С.Л. Гнатченко |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/129486 |
| work_keys_str_mv | AT kolesničenkoûa osobennostinizkotemperaturnogotunnelʹnogomagnitosoprotivleniâpressovannyhnanoporoškovdioksidahromacro2 AT dalakovanv osobennostinizkotemperaturnogotunnelʹnogomagnitosoprotivleniâpressovannyhnanoporoškovdioksidahromacro2 AT belâeveû osobennostinizkotemperaturnogotunnelʹnogomagnitosoprotivleniâpressovannyhnanoporoškovdioksidahromacro2 AT bludovan osobennostinizkotemperaturnogotunnelʹnogomagnitosoprotivleniâpressovannyhnanoporoškovdioksidahromacro2 AT gorelyiva osobennostinizkotemperaturnogotunnelʹnogomagnitosoprotivleniâpressovannyhnanoporoškovdioksidahromacro2 AT osmolovskaâom osobennostinizkotemperaturnogotunnelʹnogomagnitosoprotivleniâpressovannyhnanoporoškovdioksidahromacro2 AT osmolovskiimg osobennostinizkotemperaturnogotunnelʹnogomagnitosoprotivleniâpressovannyhnanoporoškovdioksidahromacro2 AT kolesničenkoûa featuresoflowtemperaturetunnelingmagnetoresistanceofpressedchromiumdioxidecro2nanopowders AT dalakovanv featuresoflowtemperaturetunnelingmagnetoresistanceofpressedchromiumdioxidecro2nanopowders AT belâeveû featuresoflowtemperaturetunnelingmagnetoresistanceofpressedchromiumdioxidecro2nanopowders AT bludovan featuresoflowtemperaturetunnelingmagnetoresistanceofpressedchromiumdioxidecro2nanopowders AT gorelyiva featuresoflowtemperaturetunnelingmagnetoresistanceofpressedchromiumdioxidecro2nanopowders AT osmolovskaâom featuresoflowtemperaturetunnelingmagnetoresistanceofpressedchromiumdioxidecro2nanopowders AT osmolovskiimg featuresoflowtemperaturetunnelingmagnetoresistanceofpressedchromiumdioxidecro2nanopowders |