Search

Впервые изучена неустойчивость критического состояния сверхпроводника второго рода Nb₃Al при одновременном учете реальных зависимостей тепловых и проводящих свойств материала от температуры Т и магнитного поля Нe. Для этого экспериментально в сильном (до 12 Тл) магнитном поле исследованы зависимости теплоемкости С(Т,Не), намагниченности М(Т,Нe) и магнитострикции ΔL(Т,Нe) сверхпроводника. На основе экспериментальных данных по теплоемкости в широком интервале температур и магнитных полей Hc₁ ≤ He ≤ Hc₂ найдена ширина щели, коэффициент при линейном члене, определяющий электронный вклад в теплоемкость, температура Дебая и другие параметры. Из экспериментальных исследований намагниченности восстановлены зависимости критического тока сверхпроводника Jc(T,He). Используя экспериментальные данные для температурной и полевой зависимостей тепловых и проводящих свойств, рассчитаны петли гистерезиса намагниченности и магнитострикции. Вперше вивчено нестійкість критичного стану надпровідника другого роду Nb₃Al при одночасному обчисленні реальних залежностей теплових та провідних властивостей матеріалу від температури Т та магнітного поля Нe. Для цього експериментально в сильному (до 12 Тл) магнітному полі досліджено залежності теплоємності С(Т,Не), намагніченості М(Т,Нe) та магнітострикції ΔL(Т,Нe) надпровідника. На основі експериментальних даних по теплоємності в широкому інтервалі температур і магнітних полів Hc₁ ≤ He ≤ Hc₂ знайдено ширину щілини, коефіцієнт при лінійному члені, який визначaє електронний вклад в теплоємність, температуру Дебая та інші параметри. З експериментальних досліджень намагніченості побудовано залежності критичного струму надпровідника Jc(T,He). Використовуючи експериментальні дані для температурної і польової залежностей теплових та провідних властивостей, розраховано петлі гістерезису намагніченості та магнітострикції. Stability of the critical state of type-II hard superconductors with respect to small fluctuations of temperature Т or magnetic field Нe is strongly dependent on material properties. For this purpose, heat capacity С(Т,Нe), magnetization М(Т,Нe) and magnetostriction ΔL(Т,Нe) of the superconductor were measured in a strong (up to 12 Т) magnetic field. The experimental data on heat capacity in a wide temperature range and in magnetic fields Hc₁ ≤ He ≤ Hc₂, were used to determine the gap width and some other parameters such as the coefficient of the linear term defining the electron contribution to the heat capacity and the Debye temperature. The experiments on magnetization allowed the critical current dependences of the superconductor Jc(T, He) to be recovered. The experimental data on temperature and field dependences of thermal and conducting properties were used to calculate magnetization and magnetostriction hysteresis loops.

Проведен анализ экспериментальных и теоретических результатов исследований изоструктурных систем MnFeAsyP₁₋y (0,15 ≤ y ≤ 0,66) и Mn₂₋xFexAs₀.₅P₀.₅(0,5 ≤ x ≤ 1,0) с целью выяснения основных признаков, лежащих в основе механизма различного способа формирования антиферромагнитной фазы при анионном и катионном замещениях в каждой из двух рассматриваемых систем. Показано, что при катионном замещении основным вкладом в механизм изменения типа магнитоупорядоченных фаз в системе Mn₂₋xFexAs₀.₅P₀.₅ является существенное изменение электронного заполнения магнитоактивной d-зоны. В системе MnFeAsyP₁₋y c анионным замещением дестабилизация ферромагнитной и возникновение антиферромагнитной фазы при понижении концентрации мышьяка может быть обусловлена особенностями изменения плотности электронных состояний вследствие значительного понижения объема элементарной ячейки. Проведено аналіз експериментальних та теоретичних результатів досліджень ізоструктурних систем MnFeAsyP₁₋y (0,15 ≤ y ≤ 0,66) и Mn₂₋xFexAs₀.₅P₀.₅(0,5 ≤ x ≤ 1,0) з метою визначення ознак, які лежать в основі механізму різного способу формування антиферомагнітної фази при аніонному та катіонному заміщеннях в кожній з двох даних систем. Показано що при катіонному заміщенні основним вкладом у механізм зміни типу магнітовпорядкованих фаз в системі Mn₂₋xFexAs₀.₅P₀.₅ є істотна зміна електронного заповнення магнітоактивної d-зони. У системі MnFeAsyP₁₋y з аніонним заміщенням дестабілізація феромагнітної і виникнення антиферомагнітної фази при зниженні концентрації миш'яку може бути обумовлена особливостями зміни щільності електронних станів внаслідок значного зменшення об'єму елементарної комірки. Experimental and theoretical results for MnFeAsyP₁₋y (0,15 ≤ y ≤ 0,66) и Mn₂₋xFexAs₀.₅P₀.₅(0,5 ≤ x ≤ 1,0) systems have been analysed to determine the factors that may be a basis of the mechanism by which the antiferromagnetic phase is formed in each of the two systems. It is shown that in the case of cation substitution the main contribution to the mechanism of changing the magnetoordered phase type in the Mn₂₋xFexAs₀.₅P₀.₅ system is made by a considerable change of electron filling of the magnetically active d-band. As for the MnFeAsyP₁₋y system with anion substitution, the destabiligation of ferromagnetic phase and the formation of antiferromagnetic one with decreasing. As concentration may be due to the changes in the density of electronic states because of a considerable reduction of the unit cell volume.

Выполнены измерения температурной зависимости удельного магнитного момента в анион-дефицитном манганите La₀.₇₀Sr₀.₃₀MnO₂.₈₅ в зависимости от предыстории в интервале внешних магнитных полей 0–140 кЭ. Неоднородное магнитное состояние представляет собой кластерное спиновое стекло и является результатом перераспределения вакансий кислорода. Увеличение внешнего магнитного поля вначале (H < 10 кЭ) приводит к дроблению ферромагнитных кластеров, а затем (H ≥ 10 кЭ) — к переходу в ферромагнитное состояние антиферромагнитной матрицы и увеличению степени поляризации локальных спинов марганца. Температура замерзания магнитных моментов изменяется по закону Tf = 65–6H⁰.²¹, в то время как температура расходимости ZFC- и FC-кривых изменяется по закону Trev = 250–90H⁰.¹¹. Обсуждаются причина и механизм формирования магнитного фазового расслоения. Виконано виміри температурної залежності питомого магнітного моменту в аніон-дефіцитному манганіті La₀.₇₀Sr₀.₃₀MnO₂.₈₅ залежно від передісторії в інтервалі зовнішніх магнітних полів 0–140 кЕ. Неоднорідний магнітний стан являє собою кластерне спінове скло і є результатом перерозподілу вакансій кисню. Збільшення зовнішнього магнітного поля спочатку (H < 10 кЕ) приводить до дроблення феромагнітних кластерів, а потім (H ≥ 10 кЕ) — до переходу у феромагнітний стан антиферомагнітної матриці й збільшенню ступені поляризації локальних спінів марганцю. Температура замерзання магнітних моментів змінюється за законом Tf = 65–6H⁰.²¹, у той час як температура розбіжності ZFC- і FС-кривих змінюється за законом Trev = 250–90H⁰.¹¹. Обговорюються причина й механізм формування магнітного фазового розшарування. The temperature behavior of specific magnetic moment of anion-deficit manganite La₀.₇₀Sr₀.₃₀MnO₂.₈₅ is measured at external magnetic fields of 0 to 140 kOe, the prehistory of the manganite being taken into account. The inhomogeneous magnetic state is a cluster spin glass and results from redistribution of oxygen vacancies. An increase of external magnetic field (H < 10 kOe) results first in a fragmentation of ferromagnetic clusters, and then (H ≥10 kOe) in transition to a ferromagnetic state of the antiferromagnetic matrix and in an increase of the degree of polarization of manganese local spins. The freezing temperature of magnetic moments changes by the law Tf = 65–6H⁰.²¹, while the temperature of divergence of ZFC- and FCcurves changes by the law Trev = 250–90H⁰.¹¹. The reason and the mechanism of magnetic phase separation are discussed.

На основании результатов расчета из первых принципов электронной структуры сплавов системы Fe₂₋xMnxAs и двухзонной модели коллективизированного магнетика проведен анализ индуцированных магнитным полем магнитных фазовых переходов порядок–порядок в Fe₀.₆₉Mn₁.₃₁As. В рамках модели показано, что низкотемпературное основное и индуцированное магнитным полем состояния могут описываться сосуществованием однородной ферромагнитной и периодической антиферромагнитной компонент полного магнитного момента d-зоны. Воздействие гидростатического давления на переходы порядок–порядок обусловлено структурной перенормировкой плотности электронных состояний в результате сжатия материала. Модель предсказывает, что коллинеарный ферримагнетизм в системе Fea–xMnxAs является метастабильным состоянием, переход к которому может произойти только в сверхсильных магнитных полях. На підставі результатів розрахунку з перших принципів електронної структури сплавів системи Fe₂₋xMnxAs і двозонної моделі колективізованого магнетика проведено аналіз індукованих магнітним полем магнітних фазових переходів порядок–порядок в Fe₀.₆₉Mn₁.₃₁As. У рамках моделі показано, що низькотемпературний основний й індукований магнітним полем стани можливо описати співіснуванням однорідної феромагнітної та періодичної антиферомагнітної компонентів повного магнітного моменту d-зони. Вплив гідростатичного тиску на переходи порядок–порядок обумовлено структурною перенормировкою щільності електронних станів у результаті стискання матеріалу. Модель передбачає, що колінеарний феримагнетизм у системі Fea–xMnxAs є метастабільним станом, перехід до якого може відбутися тільки в надсильних магнітних полях. The magnetic field-induced order–order magnetic phase transitions in Fe₂₋xMnxAs have been analyzed by using the results of ab initio calculations of electronic structure of the Fe₂₋xMnxAs system alloys and the two-band model of itinerant magnetic. Within the limits of the model it is shown that the low-temperature ground and magnetic field-induced states can be described by the coexistence of homogeneous ferromagnetic and periodic antiferromagnetic components of the total magnetic moment of a d-band. In the context of the model approach it is shown that the influence of hydrostatic pressure on order–order phase transitions is caused by the structural renormalization of the density of electronic states due to the material compression. The model predicts that the collinear ferromagnetism in the Fe₂₋xMnxAs system is a metastable state, the transition to which may occur only in high magnetic fields.

Исследовано влияние равноканального многоуглового прессования в комбинации с гидроэкструзией и волочением, а также заключительной термообработкой на плотность критического тока, силу пиннинга и температуру сверхпроводящего перехода биметаллического провода на основе сплава Nb + 60 ат.% Ti. Досліджено вплив рівноканального пресування у комбінації з гідроекструзією та волочінням, а також заключною термообробкою на щільність критичного струму, силу пінінгу та температуру надпровідного переходу біметалічного проводу на основі сплаву Nb + 60 ат.% Ti. The effect of the equal-channel multiple-angle pressing combined with hydroextrusion and drawing followed by heat treatment on the critical current density, pinning force and superconducting transition temperature of the bimetallic wire based on alloy Nb + 60 at.% Ті has been investigated.

Проведены измерения температурных M(T) и полевых M(H) зависимостей намагниченности в монокристалле TbBaCo₄O₇ для двух направлений магнитного поля H || c и H ⊥ c. В случае H || c при низких температурах обнаружен индуцированный магнитным полем необратимый переход, сопровождаемый скачками намагниченности на зависимостях M(H). Показано, что величина поля перехода зависит от скорости введения внешнего магнитного поля. Проведено виміри температурних M(T) та польових M(H) залежностей намагніченості у монокристалі TbBaCo₄O₇ для двох напрямків магнітного поля H || c та H ⊥ c. У випадку H || c при низьких температурах виявлено індукований магнітним полем необоротний перехід, який супроводжується скачками намагніченості на залежностях M(H). Показано, що величина поля переходу залежить від швидкості введення зовнішнього магнітного поля. The temperature and field dependences of magnetization, M(T) and M(H) of the single crystal TbBaCo₄O₇ were measured for two directions of magnetic field H || c and H ⊥ c. A magnetic fieldinduced irreversible transition was observed at low temperatures for H || c. The transition is accompanied by a magnetization jump in the M(H) dependences. It is shown that the transition field depends on magnetic field sweep rate.

Представлены результаты туннельных измерений спектров квазичастичных возбуждений бозетипа в наноразмерной области на поверхности легированных манганитов, которая непосредственно примыкает к интерфейсу металл-оксид. Сравнение полученных результатов с известными литературными данными для соответствующих объемных образцов указывает на то, что свойства сложных оксидов марганца вблизи интерфейса не отличаются существенным образом от таковых в объеме материала. Обнаружено, что при воздействии импульса высокого напряжения происходит сглаживание спектров и рост интенсивности низкочастотных возбуждений как результат структурного разупорядочения образца в окрестности интерфейса. Представлено результати тунельних вимірів спектрів квазічастинкових збуджень бозетипу у нанорозмірній області на поверхні легованих манганітів, що безпосередньо примикає до інтерфейсу метал–оксид. Порівняння отриманих результатів з відомими літературними даними для відповідних об’ємних зразків указує на те, що властивості складних оксидів марганцю поблизу інтерфейсу не відрізняються істотно від таких в об’ємі матеріалу. Виявлено, що при впливі імпульсу високої напруги відбувається згладжування спектрів і ріст інтенсивності низькочастотних порушень як результат структурного розупорядкування зразка поблизу інтерфейсу. The tunneling experimental data on Bose-type quasi-particle excitation spectra in the nanoscale region at the surface of doped manganites, which is immediately adjacent to the metal — oxide interface, are presented. Comparison of these results with the known literature data for corresponding bulk samples indicates that the properties of complex oxides of manganese near the interface do not differ essentially from those in the bulk. It is found that a high-voltage impulse results in a smoothing of the spectra and a growth of the intensity of lowfrequency excitations due to the structural disorder of the sample in the nearest vicinity of the interface.

Проведены исследования химического состава, морфологии поверхности, кристаллической структуры и магнитных свойств анион-дефицитных манганитов со структурой перовскита La₀.₇₀A₀.₃₀MnO₃₋γ (A = Ca, Sr, Ba; 0 ≤ γ ≤ 0.2). С ростом числа вакансий кислорода (γ ≥ 0.15) анион-дефицитные образцы переходят из ферромагнитного в состояние спинового стекла. В интервале приложенного гидростатического давления (0−1 GPa) образцы (A = Sr и γ ≥ 0.15) являются спиновыми стеклами. Температура замерзания магнитных моментов Tf ≈ 45 K, средний диаметр ферромагнитного кластера d ≈ 10 nm. Объемная часть образца (A = Sr и γ = 0.15), находящаяся в ферромагнитном состоянии, V ~ 13%. Действие гидростатического давления приводит к увеличению Tf со скоростью 4.3 K/GPa, в то время как температура магнитного упорядочения TMO возрастает со скоростью 12.9 K/GPa. Под действием давления возрастает также и ферромагнитная часть образца (ΔVfer = 5%.) Усиление ферромагнитных свойств анион-дефицитного манганита La₀.₇₀Sr₀.₃₀MnO₂.₈₅ в условиях гидростатического давления есть следствие перераспределения вакансий кислорода и уменьшения параметров элементарной ячейки. Chemical composition, surface morphology, crystal structure and magnetic properties of anion-deficient manganites having the perovskite structure La₀.₇₀A₀.₃₀MnO₃₋γ (A = Ca, Sr, Ba; 0 ≤ γ ≤ 0.2) have been investigated. With the growth in the number of oxygen vacancies (γ ≥ 0.15) the ferromagnetic state of anion-deficient samples changes for the spin glass state. In the range of the applied hydrostatic pressure (0−1 GPa) the samples (A = Sr and γ ≥ 0.15) are spin glasses. Tf ≈ 45 K makes the temperature of the magnetic moment freezing, d ≈ 10 nm is the average diameter of ferromagnetic cluster. The volume part of the sample (A = Sr and γ = 0.15) in the ferromagnetic state V ~ 13%. The application of hydrostatic pressure results in Tf growth at a rate of 4.3 K/GPa, while TMO (the temperature of magnetic ordering) increases at a rate of 12.9 K/GPa. Ferromagnetic part of the sample (ΔVfer = 5%) increases with pressure too. The gain in ferromagnetic properties of anion-deficient manganite La₀.₇₀Sr₀.₃₀MnO₂.₈₅ under the hydrostatic pressure is a consequence of the oxygen vacancy redistribution and the decrease of unit cell parameters.

Исследовано влияние светового облучения на магнитные и транспортные свойства эпитаксиальных тонких пленок манганита Pr₀,₆La₀,₁Ca₀,₃MnO₃. Обнаружено, что облучение пленок светом He–Ne лазера приводит к увеличению их намагниченности и уменьшению электрического сопротивления, стимулируя фазовый переход антиферромагнитный диэлектрик—ферромагнитный металл, наблюдаемый в этом кристалле в магнитном поле при низких температурах. Показано, что поле фазового перехода заметно уменьшается после облучения пленок светом. Сделан вывод о том, что световое облучение вызывает образование и рост ферромагнитных металлических кластеров внутри антиферромагнитной диэлектрической фазы. Механизм воздействия света на магнитное и электрическое состояния манганита Pr₀,₆La₀,₁Ca₀,₃MnO₃ может быть связан с фотоиндуцированным переносом электронов с ионов Mn³⁺ на ионы Mn⁴⁺, что приводит к плавлению зарядового упорядочения, имеющего место в исследуемом манганите в антиферромагнитном диэлектрическом состоянии, и вызывает переход кристалла в ферромагнитную металлическую фазу. Вивчено вплив світлового опромінення на магнітні та транспортні властивості епітаксіальних тонких плівок манганіту Pr₀,₆La₀,₁Ca₀,₃MnO₃. Виявлено, що опромінення плівок світлом He–Ne лазера приводить до зростання їх намагніченості та зменшення електричного опору, стимулюючи фазовий перехід антиферомагнітний діелектрик—феромагнітний метал, що спостерігається у цьому кристалі в магнітному полі при низьких температурах. Показано, що поле фазового переходу помітно зменшується після опромінення плівок світлом. Зроблено висновок, що світлове опром інення приводить до виникнення та розростання феромагнітних металевих кластерів всередині антиферомагнiтної діелектричної фази. Механізм впливу світла на магнітний та електричний стани манганіту Pr₀,₆La₀,₁Ca₀,₃MnO₃може бути пов’язаний з фотоіндукованим переносом електронів з іонів Mn³⁺ на іони Mn⁴⁺, що призводить до плавлення зарядового впорядкування, яке має місце в дослідженому манганіті в антиферомагнітному діелектричному стані, та викликає перехід кристалу до феромагнітної металевої фази. The effect of light illumination on the magnetic and transport properties of epitaxial thin films of manganite Pr₀,₆La₀,₁Ca₀,₃MnO₃ was studied. It has been found that the illumination of films with He–Ne laser light in the external magnetic field increases magnetization and decreases electric resistance. The antiferromagnetic dielectric—ferromagnetic metal phase transition that is observed in this crystal in the magnetic field at low temperatures is stimulated by light. It has been found that the phase transition field decreases noticeably after light illumination. It can be concluded that light illumination induces the formation and increase of ferromagnetic conductor clusters within the antiferromagnetic dielectric phase. The mechanism of the effect of light on the magnetic and transport properties of Pr₀,₆La₀,₁Ca₀,₃MnO₃ can be related to the photoinduced electron transfer from Mn³⁺ to Mn⁴⁺ ions. This process stimulates the melting of the charge ordering that exists in this manganite in the dielectric state as well as the transition of the crystal to the ferromagnetic metal phase.

В результате рентгеноструктурных, резистивных, ЯМР и магниторезистивных исследований керамических и тонкопленочных лазерных перовскитов La₀,₇Mn₁,₃O₃ с «избыточным» марганцем установлено, что их реальная структура содержит разновалентные ионы марганца, катионные, анионные вакансии и кластеры, магнетизм и резистивность последних проявлялись вблизи 42 К. Широкие асимметричные спектры ЯМР ⁵⁵Mn и ¹³⁹La керамики свидетельствуют о высокочастотном электронно-дырочном обмене между разновалентными ионами марганца, о высокой дефектности и мезоскопической неоднородности нестехиометрических манганит-лантановых перовскитов. Различия температур фазовых переходов металл—полупроводник и энергии активации керамики и пленок объяснены различной кислородной нестехиометрией, дефектностью структуры и, соответственно, концентрацией носителей заряда и экситонов. Низкополевой магниторезистивный эффект керамики объяснен туннелированием на межзеренных границах. Сделано предположение, что уменьшение сопротивления в магнитном поле обусловлено увеличением концентрации носителей заряда за счет ослабления электронно-дырочного взаимодействия в экситонах. Обнаруженная аномалия сопротивления и магниторезистивного эффекта вблизи 42 К объяснена наличием кластеров. В результаті рентгеноструктурних, резистивних, ЯМР та магнiторезистивних досліджень керамічних і тонкоплiвочних лазерних перовскитiв La₀,₇Mn₁,₃O₃ із «надлишковим» марганцем встановлено, що їхня реальна структура містить рiзновалентнi іони марганцю, катіонні, аніонні вакансії й кластери, магнетизм та резистивнiсть останніх проявилися поблизу 42 К. Широкі асиметричн і спектри ЯМР ⁵⁵Mn и ¹³⁹La кераміки свідчать про високочастотний електронно-дiрковий обмін між рiзновалентними іонами марганцю, про високу дефектність і мезоскопiчну неоднорідність нестехіометричних манганіт-лантанових перовскитiв. Розходження температур фазових переходів метал—напівпровідник та енергії активації кераміки й плівок пояснено різною кисневою нестехіометрією, дефектністю структури та, відповідно, концентрацією носіїв заряду і екситонiв. Низькопольовий магнiторезистивний ефект кераміки пояснений тунелюванням на мiжзеренних межах. Зроблено припущення, що зменшення опору в магнітному полі обумовлено збільшенням концентрац ії носіїв заряду за рахунок ослаблення електронно-дiркової взаємодії у екситонах. Виявлена аномалія опору і магнiторезистивного ефекту поблизу 42 К пояснена наявністю кластерів. The x-ray, resistive, NMR and magnetoresistive investigations have established that the real structure of ceramic and laser thin-film perovskites La₀,₇Mn₁,₃O₃ with «excess» manganese contains the manganese ions of different valency, cation and anion vacancies and clusters, the magnetism and resistance of the latter developing near 42 K. The broad asymmetric⁵⁵Mn and ¹³⁹La NMR spectra of the ceramics are indicative of a high-frequency electron-hole exchange between the ions of manganese with different valencies, of a high content of defects and a mesoscopic inhomogeneity of the nonstoichiometric La0.7Mn1.3O3 perovskites. The differences in the «metal-semiconductor» phase transition temperatures and activation energies of the ceramic and film samples are explained by the differences in the oxygen nonstoichiometry, the structure defects and, hence, charge carrier and exciton concentration. The low-field magnetoresistance effect of the ceramics is accounted for by the tunneling at the intergrain boundaries. It is assumed that the reduction of resistance in magnetic field is due to the increase in charge carrier concentration at the expense of the weakening of the electron-hole interaction in the excitons. The observed anomaly of the resistance and magnetoresistance effect near 42 K is attributed to the presence of clusters.