83 МАГНИТНЫЕ ПОЛЯ НА ЯДРАХ Fe В ТВЕРДЫХ РАСТВОРАХ

МАГНИТНЫЕ ПОЛЯ НА ЯДРАХ Fe В ТВЕРДЫХ РАСТВОРАХ
(Fe1,22Sb)х(Mn1,68Sn)1-х.
Маковецкий Г.И.1, Thomas M.F.,2 Ткаченко Т.М.1
1- Объединенный Институт Физики твердого тела и полупроводников НАН
Беларуси
2
- Department of Physics, Oliver Lodge Laboratory, the University of Liverpool, England
Введение.
Антимонид железа Fe1+xSb и станнид марганца Mn1+xSn имеют родственные структуры
типа В8, различающиеся степенью заполнения двух сортов структурно-неэквивалентных
позиций атомами металла. Область гомогенности Fe1+xSb составляет 0,09≤x≤0,39; для
Mn1+xSn она имеет границы 0,5≤x≤1,03 [1]. Fe1+xSb является антиферромагнетиком, однако в
различных исследованиях приводят значения температуры Нееля от 20 до 178К, Mn1+xSn ферримагнетик, с температурой Нееля, по данным различных исследований, от 220 до 263К.
Разброс в данных связан с зависимостью свойств соединений со структурой В8 от
содержания металла в пределах фазы и технологии получения. В [2] показана возможность
образования непрерывного ряда твердых растворов в системе (Fe1,22Sb)х (Mn1,68Sn)1-х, и
методом мессбауэровской спектроскопии на 119Sn изучены сверхтонкие взаимодействия в
области немагнитного состояния растворов при Т=293К.
Целью данной работы было изучение особенностей магнитных сверхтонких
взаимодействий на 57Fe в твердых растворах (Fe1,22Sb)х(Mn1,68Sn)1-х, 0≤х≤1, в температурном
интервале 10К≤Т≤293К.
Эксперимент.
Для изучения магнитных взаимодействий на 57Fe в твердых растворах(Fe1,22Sb)х
(Mn1,68Sn)1-х, были получены образцы составов х=0; 0,3; 0,5; 0,7; 1,0. Рентгеновский анализ
подтвердил однофазность всех образцов в пределах структурной фазы В8. Мессбауэровский
эксперимент проведен в геометрии прохождения с источником резонансного гаммаизлучения 57Fe/Rh. Все спектры обработаны по программам FfitA и FCFCORE_3 [3].
Спектры образцов всех составов при комнатной температуре представляют собой
квадрупольно расщепленные линии. В каждом из них идентифицируется по два подспектра,
соответствующих атомам железа в окта- и тригонально-бипирамидальных позициях.
Для образцов составов х=0; 0,7; 1,0 были проведены измерения в температурном
интервале 10К÷293К. При снижении Т, спектры трансформировались в магнитно
расщепленные, причем вплоть до 10К сверхтонкие магнитные поля на ядрах возрастали.
Параметры температурных мессбауэровских спектров образцов приведены в таблицах 1-3
(изомерный сдвиг ИС, квадрупольное расщепление КР, величина эффективного магнитного
поля на ядре Нeff., площадь подспектра А).
Характер полученных спектров свидетельствует об аномальном поведении
температуры магнитного фазового перехода в зависимости от состава сплава, а именно – о
наличии минимума ТN в области промежуточных составов. Определенные по
мессбауэровским измерениям значения ТN составляют: 265К, 100К и 150К для х=0; 0,7 и 1,0;
соответственно. При этом величины максимальных эффективных магнитных полей на ядрах
Fe, достигаемые при Т=10К для образцов х=0,7 (Fe1,22Sb)0,7(Mn1,68Sn)0,3) и х=1,0
Fe1,22Sb0,98Sn0,2 близки по величине и составляют ~120kG для атомов в окта- позициях и
83
~180kG для атомов в тригонально-бипирамидальных позициях (рис.1,2) Поля на ядрах
железа в антимониде марганца имеют большие значения (см. рис.3). Снижение температуры
фазового перехода для образца с х=0,7 по сравнению с ТК для образцов крайних составов
связано очевидно с магнитным разупорядочением сплавов в области промежуточных
составов. По значениям квадрупольных расщеплений для спектров образцов тех же составов
вывода о нарушении симметрии локального окружения резонансных атомов сделать нельзя.
Очевидно, что магнитное разупорядочение имеет место на фоне сохраняющегося
структурного упорядочения твердого раствора.
Литература.
1.
2.
3.
Elding-Ponten, M., Stenberg, L., Larsson, A.-K., Lidin, S., Stahl K.: Three NiAs-Ni2In Type
Structures in the Mn-Sn System. J. Sol State Chem. 129, 231-241 (1997).
E.A.Vasilev and V.A.Virchenko. Phys. Stat. Sol (a), 87 (1985) K19.
M. Attenborough, Ph.D. Thesis University of Liverpool, 1997.
Таблица 1.
Параметры спектров образца Fe1,22Sb на 57Fe в интервале температур 10-293К.
Подспектр
№
1
2
3
Т± 0,01К
ИС, мм/с
КР, мм/с
Г, мм/с
Нeff.,кГс
А
10
0,59
0,48
0, 59
0,18
-0,18
0,06
0,35
0,69
0,60
178
513
114
1000
2410
17332
1
2
3
100
0,53
0,54
0,57
0,06
-0,10
0,12
0,74
1,86
0,549
42
500
90
784
475
1422
1
2
3
125
0,55
0,53
0,54
0,07
-0,20
0,17
0,54
0,66
0,50
44,9
473
72,8
1671
127
1310
1
2
3
135
0,55
0,53
0,52
0,07
-0,30
0,16
0,47
0,86
0,45
38,5
465
61,1
2557
201
1709
1
2
3
140
0,52
0,49
0,54
0,14
-0,33
0,06
0,40
1,02
0,44
54
434
33,4
810
168
1577
1
2
3
145
0,53
0,47
0,54
0,03
-0,27
0,02
0,41
1,0
0,26
37,5
439
16,7
931
101
1577
1
2
293
0,44
0,26
0,33
0,44
0,39
0,33
0
0
2370
502
84
Таблица 2.
Параметры спектров образца (Fe1,22Sb)0.7(Mn1,68Sn)0.3 на 57Fe, T=10K÷293К.
Подспектр №
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
Т± 0,01 К
10
35
50
60
70
100
293
ИС ± 0,01 мм/с
0,59
0,58
0,58
0,58
0,58
0,59
0,58
0,58
0,56
0,54
0,59
0,56
0,42
0,40
КР± 0,01 мм/с
0,05
-0,01
0,04
-0,04
0,07
0,0
0,07
0,0
0,0
0,0
0,37
0,82
0,31
0,69
Г± 0,01 мм/с
0,73
0,64
0,79
0,47
0,81
0,84
0,81
0,84
0,88
0,69
0,42
0,37
0,35
0,29
Нeff., кГс
177
129
158
113
145
102
122
78
88
49
0
0
0
0
А
-1280
-675
685
220
-7321
5009
436
338
1908
1546
-4131
-1596
-4,22
-2,01
Таблица 3.
Параметры спектров образца Mn1,66Fe0,02Sn на 57Fe ( Т=10К÷290К ).
номер подспектра / параметры
1
КР
ИС
о
А
-
Н
2
КР
ИС
К
290
0,42
0,82
265
0,45
-0,74
12,6
335
0,77
0,00
-
240
0,45
-1,03
103,6
335
0,87
0,13
200
0,58
-0,50
172,0
335
1,09
150
0,59
-0,46
206,9
278
100
0,56
-0,29
226,7
50
0,59
-0,27
10
0,59
-0,25
3
Н
ИС
КР
Н
А
А
400
0,46
0,45
-
1742
1000
0,32
0,38
-
2236
-
1000
0,29
0,37
-
2236
0,18
51,0
1000
0,30
0,61
20,0
2548
1,21
0,14
60,5
1000
0,12
0,26
46,6
1504
313
1,08
-0,36
100,9
1000
0,30
0,32
57,8
2048
239,7
1080
1,11
-0,62
122,3
1000
0,60
0,34
98,3
10485
245,0
979
1,09
-0,61
133,0
1000
0,56
0,34
102,8
8494
85
Fig.1. Hyperfine magnetic field at Fe in Fe1,22Sb
site MeI
site MeII
Beff., kG
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
-20
0
50
100
150
200
250
300
Fig.2. Hyperfine magnetic field at Fe in
(Fe1,22Sb)0,7(Mn1,68Sn)0,3
site MeI
site MeII
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
-20
0
T,K
50
100
150
T,K
Fig.3. Hyperfine magnetic field at Fe
in Mn1,68Sn
site MeII
site MeI
site MeI
250
200
Beff, kG
Beff., kG
Рисунки.
150
100
50
0
0
50
100
150
T, K
86
200
250
300
200
250
300