Особенности спонтанных и индуцированных магнитным полем магнитоупорядоченных фаз в сплавах системы Mn₂₋xFexAs₀,₅P₀,₅

Abstract

Проведено экспериментальное и теоретическое исследование фазовой диаграммы системы Mn₂₋xFexAs₀,₅P₀,₅. Обнаружено существование антиферромагнитной фазы для сплавов с x < 0,7 . Показано, что в низкотемпературной фазе в области 0,5<x<0,8 которая обладает спонтанной намагниченностью, могут сосуществовать ферромагнетизм и антиферромагнетизм. Эта фаза может быть описана как скошенная ферромагнитная структура. Рассчитана электронная структура сплава Mn₁,₅Fe₀,₅As₀,₅P₀,₅ в ферромагнитном и немагнитном состояниях. Сопоставление рассчитанных и экспериментальных значений магнитного момента формульной единицы показывает, что чистое ферромагнитное состояние реализуется только в сплавах с x>0,8 для которых эти величины находятся в хорошем согласии. Построена модель, позволяющая корректно описать основные черты спонтанных и индуцированных магнитным полем магнитоупорядоченных состояний, наблюдаемых в исследуемой системе. В качестве параметров модели выступают степень заполнения d-зоны, немагнитная плотность электронных состояний и внутриатомный обменный интеграл. Их величины оцениваются по данным расчетов электронной структуры из первых принципов. Модель позволила предсказать и экспериментально обнаружить существование тройной точки на диаграмме состояний исследуемых сплавов.

Проведено експериментальне й теоретичне дослідження фазової діаграми системи Mn₂₋xFexAs₀,₅P₀,₅. Виявлено існування антиферомагнітної фази для сплавів з x < 0,7 . Показано, що низькотемпературна фаза в області 0,5<x<0,8, якій критаманна спонтанна намагніченість, може являти собою співіснування феромагнетизму й антиферомагнетизму та описуватися як скошена феромагнітна структура. Розраховано електронну структуру сплаву Mn₁,₅Fe₀,₅As₀,₅P₀,₅ у феромагнітному й немагнітному станах. Зіставлення розрахованих і експериментальних значень магнітного моменту формульної одиниці показує, що чистий феромагнітний стан реалізується тільки в сплавах з x>0,8 , , для яких ці величини перебувають у гарній згоді. Побудовано модель, що дозволяє коректно описати основні риси спонтанних та індукованих магн ітним полем магнітоупорядкованих станів, що спостерігаються у системі, що досліджується. Як параметри моделі виступають ступінь заповнення d-зони, немагнітна густина електронних станів і внутрішньоатомний обмінний інтеграл. Їхні величини оцінюються за даними розрахунків електронної структури з перших принципів. Модель дозволила передбачити й експериментально виявити існування потрійної точки на діаграмі станів сплавів, що досліджувались.

The magnetic phase diagram of the Mn₂₋xFexAs₀.₅P₀.₅ system is studied experimentally and theoretically. At is found that alloys with x < 0.7 has an antiferromagnetic phase. It is shown that for 0.5< x < 0.8 the low-temperature phase possessing a spontaneous magnetization can be considered as a coexistence of ferromagnetism and antiferromagnetism and described as a canted ferromagnetic structure. The electronic structure of Mn₁.₅Fe₀.₅As₀.₅P₀.₅ alloy in ferromagnetic and nonmagnetic states is calculated. The comparison of measured and calculated values of magnetic moment per formula unit shows that a pure ferromagnetic state is realized only for alloys with x >0.8 where the above values are in good agreement. A model describing correctly the basic features of spontaneous and field-induced magnetically ordered states, observed in the system under consideration is constructed. The model parameters are the number of electrons in d band, density of electronic states for nonmagnetic system and intratomic exchange integral. Their values can be estimated directly by the data on electronic structure calculated from the first principles. The model has allowed predicting and observing the existence of a triple point in the magnetic phase diagram of the alloys under study.