Книги по разным темам Pages:     | 1 | 2 |

маловероятно, что низкотемпературное увеличение На рис. 3 приведены расчетные кривые (T ) для сов нанокристаллических образцах CuO связано с одноставов с 10 и 50% фазы Cu2O. Видно, что характер мерным антиферромагнетизмом. В этом случае дальний изменения (T ) остается аналогичным температурной магнитный порядок должен либо отсутствовать вообще, зависимости восприимчивости в CuO. Даже для состава либо сохраняться при низких температурах T < 78 K.

50%CuO + 50%Cu2O в области низких температур не Наши образцы имеют TN = 230 K. Одной из придолжно быть такой сильной зависимости 1/T, как чин низкотемпературного роста восприимчивости может на кривой 5 на рис. 3. В нашем образце присутствует быть фрустрация антиферромагнитных взаимодействий не более 3Ц5% фазы Cu2O, следовательно, наблюдаемое ионов Cu2+ на поверхности кристаллитов. Известно, поведение (T ) нельзя объяснить присутствием фазы что в сильно фрустрированных антиферромагнетиках не Cu2O. Согласно полученным результатам уменьшение только перпендикулярная (), но и параллельная ( ) размеров кристаллитов в нагруженных поликристаллах восприимчивости могут возрастать при низких темпераCuO не влияет на ближний магнитный порядок в области турах (для поликристаллов = 2/3 + 1/3 ).

T > 300 K. Роль поверхностных состояний на межкриНаиболее вероятной причиной сложного поведения сталлитных границах проявляется в области дальнего восприимчивости от температуры является появление магнитного порядка, однако сама температура Нееля парамагнитных ионов Cu2+ на поверхности кристалостается неизменной.

итов из-за нарушений 3D обменных взаимодействий.

Вработе[6] были исследованы магнитные свойства муль3. Обсуждение результатов тислоев поликристаллических и эпитаксиальных пленок CuO разной толщины на подложках из немагнитных В ряде работ наблюдалось увеличение восприимчи- Al2O3 и MgO. Температура Нееля поликристаллических вости при понижении температуры T < 65 K в поли- пленок толщиной 1000 составляла TN = 160 K, что кристаллах CuO [10Ц12]. Причина этого увеличения значительно ниже TN = 230 K для поликристаллов.

до сих пор не совсем ясна. Авторы [12] низкотем- Показано, что в области 4.2 < T < 300 K все пленочные пературный рост объясняли вакансиями в катионной образцы имеют обратно пропорциональную температуре подрешетке и появлением соответственно трехвалент- зависимость восприимчивости 1/T. При одной и ных ионов меди. Ионы Cu3+ (3d8) имеют больший по той же толщине мультислоев восприимчивость выше у сравнению с Cu2+ магнитный момент и могут вести себя более тонких пленок. Установлено, что при 4.2 K воскак парамагнитная примесь. Однако экспериментальные приимчивость линейно увеличивается с ростом числа инданные для стехиометрического состава CuO и твердых терфейсов. Авторы [6] заключают, что наблюдаемый вид растворов Cu1-xLixO указывают на то, что аномальное (T ) обусловлен парамагнитным компонентом. Параповедение восприимчивости при низких температурах магнитные ионы Cu2+ локализованы в плоскостях с эф6 Физика твердого тела, 2001, том 43, вып. 850 Т.И. Арбузова, С.В. Наумов, А.А. Самохвалов, Б.А. Гижевский, В.Л. Арбузов, К.В. Шальнов Экспериментальные и расчетные значения магнитной воспризано с уменьшением доли поверхностных слоев в массе имчивости CuO с учетом парамагнитных ионов Cu2+ образца. В мультислойных пленках CuO можно ожидать большего значения концентрации парамагнитных ионов exper 10-6, cm3/g Cu2+. При концентрациях x > 0.07 восприимчивость T, K Содержание ионов Cu2+ x, % exper 10-6, cm3/g должна плавно уменьшаться с ростом температуры, что хорошо согласуется с данными [6].

для образца № 1% 2% 3% 4% 5% 100% Таким образом, сложный характер температурной 77 2.94 3.53 4.12 4.70 5.29 61.20 4.зависимости восприимчивости в нанокристаллических 100 2.81 3.26 3.70 4.15 4.60 47.12 3.образцах низкоразмерного антиферромагнетика CuO 150 2.80 3.10 3.39 3.67 3.96 31.42 3.можно объяснить присутствием парамагнитных ионов 200 3.11 3.31 3.52 3.73 3.93 23.56 3.Cu2+. Ионы Cu2+, локализованные в поверхностных 250 3.43 3.58 3.74 3.89 4.05 18.85 3.слоях нанокристаллов, являются невзаимодействующи300 3.56 3.69 3.84 3.93 4.05 15.70 3.ми и ведут себя, как парамагнитная примесь, вследствие потери 3D периодичности и разрыва обменных связей.

Роль поверхностных состояний ионов меди возрастает фективной толщиной 2Ц4, прилегающих к интерфейспри уменьшении размеров кристаллитов.

ным слоям. Для тонких пленок 20 CuO/30 Al2O3, Авторы выражают благодарность Е.А. Козлову за просостоящих из 100 слоев, оценена концентрация парамагведение экспериментов по ударно-волновому нагруженитных ионов Cu2+ (6.7%) от общего числа ионов меди.

нию.

Наши зависимости (T ) для нанокристаллических образцов CuO несколько отличаются, а именно в области температур T = 120-160 K наблюдается минимум Список литературы восприимчивости. Полагая, что измеряемые значения являются суммой вкладов восприимчивости от объемной [1] J.B. Forsyth, P.J. Brown, B.M. Wanklyn. J. Phys. C21, (1988).

части CuO и парамагнитных ионов Cu2+ на поверхности [2] T.I. Arbuzova, A.A. Samokhvalov, I.B. Smolyak, B.V. Karpenкристаллитов, мы попытались описать экспериментальko, N.M. Chebotaev, S.V. Naumov. J. Magn. Magn. Mater. 95, ные кривые (T ). Полную восприимчивость можно 168 (1991).

записать в виде [3] J.W. Loran, K.A. Mirza, C.P. Joyce, A.J. Osborne. Europhys.

Lett. 8, 263 (1989).

Ng2S(S + 1)B =(1 - x)(CuO) +x, (1) [4] Р. Карлин. Магнетохимия. Мир, М. (1989).

3kT [5] А.А. Самохвалов, Т.И. Арбузова, Н.А. Виглин, В.В. Осигде x Ч концентрация парамагнитных ионов Cu2+. Пер- пов, Н.И. Солин, С.В. Наумов, В.Г. Бамбуров, Н.И. Лобачевская, О.Г. Резницких. ФТТ 41, 2, 293 (1999).

вое слагаемое в уравнении (1) можно определить из кри[6] M. Sohma, K. Kawaguchi. J. Appl. Phys. 77, 1189 (1995).

вой 1 на рис. 2 для образцов с крупными кристаллитами [7] Б.А. Гижевский, Е.А. Козлов, М.В. Дегтярев, Л.М. Воd > 1000. Во втором члене суммы мы используем заронова, С.В. Наумов, Г.Н. Татаринова. Физика и химия кон Кюри, так как магнитные ионы меди на поверхности обработки материалов 3, 52 (1999).

кристаллитов не взаимодействуют. В таблице предста[8] M.O. ТKeefe, F.S. Stone. J. Phys. Chem. Solids 23, 261 (1962).

влены расчетные значения полной восприимчивости для [9] Т.И. Арбузова, И.Б. Смоляк, С.В. Наумов, А.А. Самохванебольших концентраций x парамагнитных ионоы Cu2+ лов. ФТТ 40, 10, 1876 (1998).

при разных температурах. Для сравнения приведены [10] A. Junod, D. Eckert, G. Triscone. J. Phys.: Condens. Matter.

также экспериментальные значения (T ) для образца 1, 8021 (1989).

№5 с d = 5 nm. Если бы значительная часть ионов [11] H. Bizette, B. Tsai, C.R. Acad. Sci. 241, 183 (1955).

[12] M. Seehra, Z. Feng, G.R. Gopalakrishnan. J. Phys. C.: Solid Cu2+ находилась в парамагнитном состоянии, то первым State Phys. 21, 1051 (1988).

членом уравнения (1) можно было бы пренебречь из-за [13] J.C. Bonner, M.E. Fisher. Phys. Rev. 135, A640 (1964).

относительно малого вклада CuO в общую восприимчивость. Однако при небольших концентрациях x оба вклада сопоставимы, что и определяет немонотонный вид (T ). Как видно из таблицы, при x 0.05 в области T = 150 K должен наблюдаться минимум, что согласуется с экспериментом. Полного качественного совпадения между расчетными и экспериментальными кривыми (T ) получить не удалось, однако предложенная модель хорошо описывает характер изменения (T ).

Для образца с самым малым размером кристаллитов (кривая 5 на рис. 2) оценка концентрации ионов Cu2+ дает значение x = 0.03. При увеличении размеров кристаллитов концентрция x должна уменьшаться, что свяФизика твердого тела, 2001, том 43, вып. Pages:     | 1 | 2 |    Книги по разным темам