ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПОЛУМЕТАЛЛИЧЕСКИХ ФЕРРОМАГНЕТИКОВ Fe 2 MeAl ( Me = Ti, V, Cr, Mn, Fe, Ni)

Марченков

et al. 2017

При T = 4.2 K в магнитных полях H ≤ 100 kOe исследованы эффект Холла и магнитосопротивление ферромагнитных сплавов Гейслера Co 2 Y Al, где Y = Ti, V, Cr, Mn, Fe, Ni. Показано, что коэффициенты нормального R 0 и аномального RS эффектов Холла по абсолютной величине максимальны в середине 3d-периода таблицы элементов. При переходе от слабо-(Y = Ti, V) к сильноферромагнитным (Y = Cr, Mn, Fe, Ni) сплавам коэффициент R 0 изменяет знак с отрицательного на положительный. Константа RS для всех сплавов положительна и пропорциональна ρ 2.9 . Магнитосопротивление исследованных сплавов не превышает нескольких процентов и в зависимости от числа валентных электронов z по абсолютной величине изменяется довольно сильно, а знаки варьируются произвольным образом.Работа выполнена в рамках государственного задания ФАНО России (тема " Спин", № 01201463330) при частичной поддержке Комплексной программы УрО РАН (проект № 15-17-2-12), РФФИ (проект № 15-02-06686) и Правительства РФ (постановление № 211, контракт № 02.A03.21.0006).

Section: эффект холлаunclassified

Section: магнитосопротивлениеunclassified

Гальваномагнитные свойства сплавов Гейслера Co-=SUB=-2-=/SUB=-YAl (Y=Ti, V, Cr, Mn, Fe, Ni)

Марченков

et al. 2017

“…Однако результаты исследований, име-ющиеся в настоящее время [1][2][3]5,6,9], указывают на то, что все физические свойства ПМФ в значительной мере определяются именно изменением электронных параметров на уровне Ферми E F . Необходимо отме-тить, что большинство таких работ посвящено изучению сплавов Гейслера X 2 Y Z, в которых состав варьируется путем изменения переходных 3d-элементов X и Y (см., например, [9][10][11][12][13][14][15] их таких систем, в частности, являются сплавы Co 2 FeZ (Z = Al, Si, Ga, Ge, In, Sn, Sb). Поэтому была поставлена цель -изучить роль особенностей электронного энергетического спектра ПМФ-сплавов Co 2 FeZ (Z = Al, Si, Ga, Ge, In, Sn, Sb) вблизи E F на их электрические свойства.…”

Section: Introductionunclassified

Роль особенностей электронной структуры в электросопротивлении зонных ферромагнетиков Co-=SUB=-2-=/SUB=-FeZ (Z=Al, Si, Ga, Ge, In, Sn, Sb)

Марченков²,

et al. 2017

В интервале температур 4.2 < T < 1100 K исследовано электросопротивление ρ(T ) зонных ферромагне-тиков Co 2 FeZ (где Z = Al, Si, Ga, Ge, In, Sn, Sb -s-, p-элементы Периодической таблицы Менделеева). Показано, что зависимости ρ(T ) этих сплавов в магнитоупорядоченном состоянии (при T < TC ) в основном определяются особенностями электронного спектра вблизи уровня Ферми. Процессы рассеяния носителей тока влияют на поведение ρ(T ) только вблизи TC и выше, а также в области низких температур (при T ≪ TC ). ВведениеВ последние годы большое внимание уделяется иссле-дованию сплавов Гейслера X 2 Y Z (где X и Y -переход-ные 3d-элементы, а Z -s-, p-элементы Периодической таблицы Менделеева), так как они считаются перспек-тивными материалами для практического использования. Большинство из этих сплавов -зонные ферромагне-тики. Основная особенность зонных ферромагнетиков заключается в том, что практически все их физические свойства во многом определяются параметрами элек-тронного спектра вблизи уровня Ферми E F . Среди этих сплавов наибольший интерес для практического при-менения в области спинтроники, например, в качестве спиновых инжекторов, представляют так называемые полуметаллические ферромагнетики (ПМФ) [1]. К ним можно отнести и сплавы Co 2 FeZ, имеющие высокие зна-чения таких важных параметров, как намагниченность и температура Кюри (см., например, [2-7] и данные, приведенные в таблице).Поэтому несомненный интерес представляют иссле-дования особенностей электросопротивления ρ(T ) спла-вов Co 2 FeZ. Обычно электросопротивление зависит от времени релаксации τ или длины свободного пробега l = 1/τ электронов проводимости, а также определяет-ся электронной зонной структурой сплавов, а именно числом носителей тока n. В простейшем приближении для проводимости σ = 1/ρ можно записать хорошо известное выражение (см., например, [8])где e -абсолютное значение заряда электрона, а m * -эффективная масса носителей тока.В металлах поведение ρ(T ) в основном обусловлено процессами рассеяния носителей тока на разного рода неоднородностях кристаллической решетки, т. е. ρ(T ) во многом зависит от изменения длины свободного пробега l электронов проводимости. В то же время параметры электронного спектра на уровне Ферми E F , в первую очередь число носителей тока n, в обычных ме-таллах слабо изменяются с температурой и химическим составом и, следовательно, не оказывают существенного влияния на температурные зависимости их электриче-ских свойств. Однако результаты исследований, име-ющиеся в настоящее время [1][2][3]5,6,9], указывают на то, что все физические свойства ПМФ в значительной мере определяются именно изменением электронных параметров на уровне Ферми E F . Необходимо отме-тить, что большинство таких работ посвящено изучению сплавов Гейслера X 2 Y Z, в которых состав варьируется путем изменения переходных 3d-элементов X и Y (см., например, [9][10][11][12][13][14][15]). В то же время публикации, в кото-рых исследуются электронные транспортные свойства ПМФ-сплавов X 2 Y Z при систематическом изменении Z-компонента (где Z -s-, p-элемен...

“…В частности, в работах [15,16] было показано, что в зонных ферромагнетиках X 2 Y Z при вариации компо-ненты Y , представленной 3d-металлами, не выполняет-ся известная связь между коэффициентом аномального эффекта Холла и электросопротивлением R S ≈ ρ k 0 , где k ≤ 2. Это соотношение выводится теоретически во всех известных моделях, учитывающих только механизмы рассеяния электронов проводимости ( [15][16][17][18] и ссылки в них).…”

Section: Introductionunclassified

“…Это соотношение выводится теоретически во всех известных моделях, учитывающих только механизмы рассеяния электронов проводимости ( [15][16][17][18] и ссылки в них). В работах [15,16] было сделано предположение, что в исследованных системах ПМФ Co 2 Y Al и Fe 2 Y Al (Y = Ti, V, Cr, Mn, Fe, Ni) показатель k > 2 наблюдается из-за того, что при вариации 3d-компонента происходит существенное изменение параметров зонной структуры вблизи уровня Ферми E F и, как следствие, -числа но-сителей тока. Это дает дополнительный вклад в кинети-ческие характеристики таких зонных ферромагнетиков.…”

Section: Introductionunclassified

Гальваномагнитные свойства сплавов Гейслера Co-=SUB=-2-=/SUB=-FeZ (Z=Al, Si, Ga, Ge, In, Sn, Sb)

Марченков

et al. 2017

При T = 4.2 K в магнитных полях H ≤ 100 kOe исследованы намагниченность, эффект Холла и электро-сопротивление в сплавах Гейслера Co 2 FeZ (где Z = Al, Si, Ga, Ge, In, Sn, Sb -s-и p-элементы таблицы Менделеева). В сильных полях (H > 20 kOe) намагниченность описывается в рамках модели Стонера. Определены коэффициенты нормального R 0 и аномального RS эффектов Холла. Коэффициент RS практически для всех исследованных сплавов имеет положительный знак и является " линейно-квадратичной" функцией электросопротивления, включающей в себя линейный и квадратичный члены. Константа R 0 для большинства сплавов отрицательна и по абсолютной величине на два-три порядка меньше RS. Магнитосопротивление исследованных сплавов по величине не превышает нескольких процентов и имеет для разных образцов как отрицательный, так и положительный знак. ВведениеВ настоящее время изучение структуры и физических свойств сплавов Гейслера X 2 Y Z (где X и Y -переход-ные 3d-элементы, а Z -s-, p-элементы таблицы Менде-леева) представляет большой интерес, так как они счи-таются перспективными материалами для практического использования. Среди этих сплавов наибольший интерес для магнитооптической записи информации представля-ют полуметаллические ферромагнетики (ПМФ). К ним относятся и сплавы Co 2 FeZ, имеющие высокие значения таких важных параметров, как намагниченность и тем-пература Кюри [1-6] (см. таблицу).Данные ПМФ можно рассматривать как " сильные" зонные ферромагнетики, так как расчеты электронной зонной структуры методом функционала спиновой плот-ности показывают, что в спектре сплавов Co 2 FeZ на уровне Ферми E F реализуется широкая (∼ 1 eV) энер-гетическая щель в одной из подполос, отличающихся на-правлением спинов электронов. Поэтому для них спра-ведлива " классическая" теория Стонера [7]. В настоящее время рассматриваемые сплавы интенсивно исследуются как экспериментальными методами [8][9][10][11], так и теоре-тически [10,[12][13][14]. Наибольшее количество научных ра-бот посвящено выяснению особенностей их магнитных и электрических свойств, а также " первопринципным" расчетам электронной зонной структуры. Несомненно, представляет интерес информация и о поведении других электронных свойств. В настоящее время, например, не достаточно исследованы гальваномагнитные свойства этих сплавов.В частности, в работах [15,16] было показано, что в зонных ферромагнетиках X 2 Y Z при вариации компо-ненты Y , представленной 3d-металлами, не выполняет-ся известная связь между коэффициентом аномального эффекта Холла и электросопротивлением R S ≈ ρ k 0 , где k ≤ 2. Это соотношение выводится теоретически во всех известных моделях, учитывающих только механизмы рассеяния электронов проводимости ([15-18] и ссылки в них). В работах [15,16] было сделано предположение, что в исследованных системах ПМФ Co 2 Y Al и Fe 2 Y Al (Y = Ti, V, Cr, Mn, Fe, Ni) показатель k > 2 наблюдается из-за того, что при вариации 3d-компонента происходит существенное изменение параметров зонной структуры вблизи уровня Ферми E F и, как следствие, -числа но-сителей тока. Это дает дополнител...