Журнал неорганической химии, 2021, T. 66, № 10, стр. 1469-1473

Магнитометрические исследования композиционных сплавов системы Cd3As2–MnAs

А. И. Риль a*, С. Ф. Маренкин ab

a Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН
119991 Москва, Ленинский пр-т, 31, Россия

b НИТУ “МИСиС”
119991 Москва, Ленинский пр-т, 4, Россия

* E-mail: ril_alexey@mail.ru

Поступила в редакцию 03.04.2021
После доработки 14.04.2021
Принята к публикации 20.04.2021

Аннотация

Изучены магнитные свойства сплавов композитов системы Cd3As2–MnAs в зависимости от состава и размерности ферромагнитной фазы MnAs. Исследованы четыре состава с соотношением Cd3As2 : MnAs = 50 : 50, 60 : 40, 75 : 25, 80 : 20 мол. %. Состав 75 : 25 соответствует составу эвтектики системы Cd3As2–MnAs. Изменение размерности ферромагнитной фазы MnAs достигнуто за счет различных скоростей кристаллизации. Скорость кристаллизации в обычных условиях равна ~0.05 град/с, средний размер включений MnAs в этом случае составляет несколько мкм. В закалочных условиях при использовании солевых растворов с высокой теплопроводностью скорость кристаллизации достигает 90 град/с, что приводит к образованию наноразмерных (≤50 нм) кристаллитов MnAs. Измерения магнитных характеристик сплавов композитов показали значительные различия между закаленными образцами и образцами, приготовленными в обычных условиях. Наибольшие различия характерны для эвтектического состава. Коэрцитивная сила в нем возрастает в 8 раз, а температура Кюри увеличивается на 30°. При этом изменения свойств носят сингулярный характер, что свойственно нонвариантным точкам диаграмм состояния, к которым относятся эвтектики.

Ключевые слова: композитные сплавы, Cd3As2, закалка, намагниченность, MnAs

Список литературы

  1. Young S.M., Zaheer S., Theo J.C.Y. et al. // Phys. Rev. Lett. 2012. V. 108. № 14. P. 140405. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.108.140405

  2. Wang Z., Weng H., Wu Q. et al. // Phys. Rev. B. 2013. V. 88. Art. 125427. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.88.125427

  3. Borisenko S., Gibson Q., Evtushinsky D. et al. // Phys. Rev. Lett. 2014. V. 113. Art. 027603. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.113.027603

  4. Liu Z.K., Jiang J., Zhou B. et al. // Nat. Mater. 2014. V. 13. P. 677. https://doi.org/10.1038/NMAT3990

  5. Shchelkachev N.M., Yarzhemsky V.G. // Inorg. Mater. 2018. V. 54. № 11. P. 1093. [Щелкачев Н.М., Яржемский В.Г. // Неорган. материалы. 2018. Т. 54. № 11. С. 1157.]https://doi.org/10.1134/S0020168518110110

  6. Ali M.N., Gibson Q., Jeon S. et al. // Inorg. Chem. 2014. V. 53. P. 4062. https://doi.org/10.1021/ic403163d

  7. Wu Y.F., Zhang L., Li C.Z. et al. // Adv. Mater. 2018. V. 30. Art. 1707547. https://doi.org/10.1002/adma.201707547

  8. Schumann T., Galletti L., Kealhofer D.A. // Phys. Rev. Let. 2018. V. 120. № 1. Art. 016801. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.120.016801

  9. Feng J., Pang Y., WuD. et al. // Phys. Rev. B. 2015. V. 92. Art. 081306(R). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.92.081306

  10. Zhang K., Pan H., Zhang M. et al. // RSC Advances. 2017. V. 7. P. 17689. https://doi.org/10.1039/C7RA02847D

  11. He L.P., Hong X.C., Don J.K. et al. // Phys. Rev. Lett. 2014. V. 113. Art. 246402. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.113.246402

  12. Liu Z.K., Zhou B., Zhang Y. et al. // Science. 2014. V. 343. P. 864. https://doi.org/10.1126/science.1245085

  13. Liang T., Gibson Q., Ali M.N. et al. // Nat. Mater. 2015. V. 14. P. 280. https://doi.org/10.1038/nmat4143

  14. Wang Z., Sun Y., Chen X.-Q. et al. // Phys. Rev. B. 2012. V. 85. Art. 195320. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.85.195320

  15. Lazarev V.B., Shevchenko V.Ya., Greenberg J.H., Sobolev V.V. Полупроводниковые соединения группы AIIBV (II–V Составные полупроводники). М.: Наука, 1978.

  16. Crassee I., Sankar R., Lee W.-L. // Phys. Rev. Mater. 2018. V. 2. № 12. Art. 120302. https://doi.org/10.1103/PhysRevMaterials.2.120302

  17. Zdanowicz L., Pocztowski G., Weclewicz C. et al. // Thin Solid Films. 1976. V. 34. P. 161. https://doi.org/10.1016/0040-6090(76)90158-9

  18. Kloc K., Zdanowicz W. // J. Cryst. Growth. 1984. V. 66. P. 451. https://doi.org/10.1016/0022-0248(84)90229-X

  19. Kochura A.V., Zakhvalinskii V.S., Aung Zaw Htetet et al. // Inorg. Mater. 2019. V. 55. P. 879. https://doi.org/10.1134/S002016851909005X

  20. Oveshnikov L.N., Davydov A.B., Suslov A.V. et al. // Sci Rep. 2020. V. 1. № 1. https://doi.org/10.1038/s41598-020-61376-6

  21. Zdanowicz W., Zdanowicz L. // Annu. Rev. Mater. Sci. 1975. V. 5. P. 301. https://doi.org/10.1146/annurev.ms.05.080175.001505

  22. Arushanov E.K. // Prog. Cryst. Growth Charact. 1980. V. 3. P. 211. https://doi.org/10.1016/0146-3535(80)90020-9

  23. He L., Jia Y., Zhang S. et al. // npj Quantum Mater. 2016. V. 1. Art. 16014. https://doi.org/10.1038/npjquantmats.2016.14

  24. Suslov V., Davydov A.B., Oveshnikov L.N. et al. // Phys. Rev. B. 99. 2019. Art. 094512. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.99.094512

  25. Marenkin S.F., Aronov A.N., Fedorchenko I.V. et al. // Inorg. Mater. 2019. V. 55. P. 863. https://doi.org/10.1134/S002016851809008X

  26. Mitsiuk V.I., Pankratov N.Yu., Govor G.A. et al. // Phys. Solid State. 2012. V. 54. P. 1988. https://doi.org/10.1134/S1063783412100241

  27. Friedland K.-J., Kastner M., Daweritz L. // Phys. Rev. B. 2003. V. 67. P. 1133011. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.67.113301

  28. Takagaki Y., Friedland K.-J. // J. Appl. Phys. 2007. V. 101. P. 1139161. https://doi.org/10.1063/1.2739213

  29. Marenkin S.F., Kochura A.V., Izotov A.D. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2018. V. 63. № 14. P. 1753. https://doi.org/10.1134/S0036023618140036

  30. Wada H., Tanabe Y. // Appl. Phys. 2001. V. 79. P. 3302. https://doi.org/10.1063/1.1419048

  31. Govor G.A. // Phys. Solid State. 2015. V. 57. P. 871. https://doi.org/10.1134/S1063783415050121

  32. Nascimento F.C., Santos A.O., Campos A. et al. // Mater. Res. 2006. V. 9. P. 111. https://doi.org/10.1590/S1516-14392006000100021

  33. Hara S., Sakita S., Yatago M. // Jpn. J. Appl. Phys. 2012. V. 51. Art. 11PE01. https://doi.org/10.1143/JJAP.51.11PE01

  34. Kodaira R., Horiguchi R., Hara S. // J. Cryst. Growth. 2019. V. 507. P. 241. https://doi.org/10.1016/j.jcrysgro.2018.11.023

  35. Marenkin S.F., Fedorchenko I.V., Izotov A.D. et al. // Inorg. Mater. 2019. V. 55. № 9. P. 865. [Маренкин С.Ф., Федорченко И.В., Изотов А.Д. и др. // Неорган. материалы. 2019. Т. 55. № 9. С. 920.]https://doi.org/10.1134/S0020168519090061

  36. Fedorchenko I.V., Kilanski L., Zakharchuk I. et al. // J. Alloys Compd. 2015. V. 650 P. 277. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2015.08.006

  37. Koroleva L.I., Zashchirinskii D.M., Khapaeva T.M. et al. // J. Magn. Magn. Mater. 2011. V. 323. P. 2923. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2011.05.054

  38. Saypulaeva L.A., Gadzhialiev M.M., Alibekov A.G. et al. // Inorg. Mater. 2019. V. 55. № 9. P. 873. [Сайпулаева Л.А., Гаджиалиев М.М., Алибеков А.Г. и др. // Неорган. материалы. 2019.Т. 55. № 9. С. 927.]https://doi.org/10.1134/S0020168519090152

  39. Ril A.I., Fedorchenko I.V., Marenkin S.F. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2017. V. 62. № 7. P. 976. [Риль А.И., Федорченко И.В., Маренкин С.Ф. и др. // Журн. неорган. химии. 2017. Т. 62. № 7. С. 977.]https://doi.org/10.1134/S0036023617070191

  40. Marenkin S.F., Chernavskii P.A., Ril A.I. et al. // Russ. J. Inorg. Chem. 2019. V. 64. № 12. P. 1494. [Маренкин П.А., Чернавский П.А., Риль А.И. и др. // Журн. неорган. химии. 2019. Т. 64. № 12. С. 1258.]https://doi.org/10.1134/S0036023619120088

Дополнительные материалы отсутствуют.