Модель фазовых переходов в медной шпинели при легировании сурьмой

Описание

Тип публикации: статья из журнала

Год издания: 2008

Ключевые слова: медная шпинель, легированная сурьмой; модель локализованных спинов; косвенный обмен; протекание по обменным связям; спиновое расслоение

Аннотация: Проведено теоретическое исследование свойств медной шпинели Cu1+[Cr1+ <i>x</i><i></i>3+Cr1-2<i>x</i><i></i>4+Sb<i>x</i><i></i>5+]S42- в рамках спинового гамильтониана. Рассмотрена только катионная подрешетка <i>B</i>, содержащая ионы Cr3+(<i>S</i><i></i>3 = 3/2), Cr4+(<i>S</i><i></i>4 = 1) и диамагнитные узлы Sb5+(<i>S</i> = 0). Между ближайшими магнитоактивными ионами имеются эффективные обменные взаимодействия через промежуточный анион: <i>J</i><i></i>34 > 0 (двойной обмен), <i>J</i><i></i>44 > 0, <i>J</i><i></i>33 < 0 (суперобмен), причем <i>J</i><i></i>34 >> |<i>J</i><i></i>33|, <i>J</i><i></i>44. При хаотическом распределении ионов общая физическая картина поведения системы в зависимости от концентрации легирования <i>x</i> такова. В области <i>x</i> ? <i>x</i><i></i>cr ? 0,3 существует бесконечный ферромагнитный кластер из взаимосвязанных ионов Cr3+- Cr4+ (протекание по сильным ферромагнитным связям 3-4). При <i>x</i> > <i>x</i><i></i>cr возникают конечные ферромагнитные кластеры, ориентированные «вверх» и «вниз» и связанные посредством антиферромагнитных связей <i>J</i><i></i>33. Полная намагниченность обращается в нуль, имеет место спиновое расслоение или состояние типа кластерного спинового стекла. При <i>x</i> > 0,5 возникает протекание по антиферромагнитным связям <i>J</i><i></i>33 и в антиферромагнитной матрице остаются практически только простые изолированные ферромагнитные кластеры, ориентированные в равном количестве «вверх» и «вниз». Предельное соединение (<i>x</i> = 0.5) содержит 1/4 «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 ? <i>x</i> ? 0,5) происходят концентрационные фазовые переходы: металлический ферромагнетик (<i>x</i> < <i>x</i><i></i>cr) превращается в диэлектрик со спиновым расслоением (<i>x</i><i></i>cr ? 0,3), который в пределе <i>x</i> = 0,5 становится антиферромагнитным диэлектриком.

Ссылки на полный текст

Издание

Журнал: Физика низких температур

Выпуск журнала: Т.34, 2

Номера страниц: 161-171

ISSN журнала: 01326414

Место издания: Харьков

Издатель: Физико-технический институт низких температур им. Б.И. Веркина Национальной академии наук Украины

Авторы

Вхождение в базы данных