Особенности барической устойчивости низкотемпературных магнитоупорядоченных фаз в системе Mn2-xFexAs₀.₅P₀.₅

Abstract

Проведено экспериментальное и теоретическое исследование фазовой диаграммы системы Mn₂₋xFexAs₀.₅P₀.₅ под давлением. Обнаружено, что спонтанная и индуцированная магнитным полем низкотемпературная фаза в области 0.5 ≤ x < 0.8 не претерпевает значительных изменений при действии гидростатического давления до 2 kbar. На основе ab initio расчетов электронной структуры сплавов Mn₂₋xFexAs₀.₅P₀.₅ установлено изменение степени электронного заполнения d-зоны при возникновении ферромагнитной (FM) поляризации и сжатия кристаллической решетки. Предложена модель, позволяющая учесть основные черты антиферромагнитной (AF) и скошенной ферромагнитной (сFM) структур. В качестве параметров модели выступают степень заполнения d-зоны, немагнитная зависящая от объема плотность электронных состояний и внутриатомный обменный интеграл. Их величины скоррелированы с данными расчетов электронной структуры из первых принципов. В рамках модели показано, что устойчивость магнитных характеристик сFM-структуры по отношению к давлению возникает вследствие увеличения числа электронов в магнитоактивной зоне при уменьшении объема элементарной ячейки.

Experimental and theoretical investigation of the phase diagram of system Mn₂₋xFexAs₀.₅P₀.₅ under pressure has been performed. It has been determined that spontaneous and magnetic-field induced low-temperature phase is not much changed for 0.5 ≤ x < 0.8 under the hydrostatic pressure to 2 kbar. By ab initio calculations of Mn₂₋xFexAs₀.₅P₀.₅ electronic structure it has been shown that there are changes in the degree of electron filling of the d-band under the ferromagnetic (FM) polarization origination and crystal lattice compression. A model taking the main features of antiferromagnetic (AF) and canted ferromagnetic (сFM) structures into account has been proposed. The model parameters are the degree of d-band filling, nonmagnetic volume-dependent density of electronic states and intratomic exchange integral. Their values have been correlated to the data of electronic structure first-principles calculations. Within the model it is shown that the stability of cFM-structure magnetic characteristics with respect to pressure is due to the increase of electron quantity in magnetically active band with unit-cell volume decrease.