Издателям
Вышедшие номера
Гетерогенное магнитное состояние в нанокристаллическом оксиде CuO
Ермаков А.Е.1, Уймин М.А.1, Королев А.В.1, Михалев К.Н.1, Пирогов А.Н.1,2, Теплых А.Е.1, Щеголева Н.Н.1, Гавико В.С.1, Бызов И.В.1, Майков В.В.1
1Институт физики металлов Уральского отделения Российской академии наук, Екатеринбург, Россия
2Уральский федеральный университет им. Б.Н. Ельцина, Екатеринбург, Россия
Email: yermakov@imp.uran.ru
Поступила в редакцию: 10 июля 2014 г.
Выставление онлайн: 20 января 2015 г.

Исследованы структурное состояние и магнитные свойства образцов нанокристаллического оксида меди со средним размером частиц около 40 и 13 nm, синтезированных электровзрывным и газофазным методами соответственно. Образцы изучались с помощью рентгеноструктурного анализа, нейтронографии, магнитных измерений, высокоразрешающей просвечивающей электронной микроскопии и ядерного магнитного резонанса на атомах меди. Показано, что в исходном состоянии независимо от метода синтеза наночастицы CuO характеризуются неоднородным магнитным состоянием: наличием дальнего антиферромагнитного порядка, существованием спонтанной намагниченности, особенно при низкой температуре, и парамагнитных центров. Ферромагнитный вклад, вероятно, обусловлен появлением магнитных поляронных состояний из-за фазового расслоения в системе, вызванного избыточными носителями заряда в результате существования точечных дефектов (вакансий в анионной подрешетке) в наносостоянии. В этом состоянии наблюдается неоднородно уширенный спектр ядерного магнитного резонанса, который представляет собой суперпозицию спектров от исходной антиферромагнитной матрицы и от ферромагнитно упорядоченных областей. При большой концентрации ферромагнитно упорядоченных областей в антиферромагнитной матрице регистрируется ЯМР-спектр наночастиц CuO, в основном от областей с ферромагнитной фазой. Появление намагниченности также может быть частично связано с фрустрацией спинов в CuO, и такое состояние предположительно локализовано вблизи наиболее дефектной поверхности наночастиц. Восприимчивость наночастиц в исходном состоянии в высоких полях существенно больше, чем для образцов, прошедших отжиг, что, вероятно, вызвано влиянием высокой концентрации магнитных поляронов. Связь ферромагнитного вклада с размером частиц не обнаружена. Так, в образцах CuO после отжига при 400oC в среде воздуха, когда средний размер наночастиц CuO остается неизменным, полностью исчезает ферромагнитный вклад, при этом магнитное поведение становится качественно подобным поведению в случае массивного CuO. Работа выполнена при поддержке программы Президиума РАН (N 12-П-234-2003) и проекта УрО РАН N 13-24-010-УМА, а также при частичной финансовой поддержке РФФИ (гранты N 14-02-00032а и 14-03-00949). Исследование осуществлялось с использованием УНУ "ИВВ-2М НМК ИФМ" по теме ИФМ УрО РАН "Поток" при поддержке программы исследований УрО РАН "Фундаментальные проблемы физико-технических наук" (проект N 12-П-2-1019).
  • Э.Л. Haгаев. УФН 165, 529 (1995)
  • M.Ю. Kaган, K.И. Kyгель. УФН 171, 577 (2001)
  • E. Dagotto, J. Burgy, A. Moreo. Solid State Commun. 126, 9 (2003)
  • S.A. Makhlouf, H. Al-Attara, R.H. Kodama. Solid State Commun. 145, 1 (2008)
  • R.H. Kodama, S.A. Makhlouf, A.E. Berkowitz. Phys. Rev. Lett. 79, 1393 (1997)
  • S.A. Makhlouf, F.T. Parker, F.E. Spada, A.E. Berkowitz. J. Appl. Phys. 81, 5561 (1997)
  • E. Winkler, R.D. Zysler, M.V. Mansilla, D. Fiorani, D. Rinaldi, M. Vasilakaki, K.N. Trohidou. Nanotechnology 19, 185 702 (2008)
  • S. Mandal, K.S.R. Menon, S.K. Mahatha, S. Banerjee. Appl. Phys. Lett. 99, 232 507 (2011)
  • M. Jagodic, Z. Jaglicic, A. Jelen, J.B. Lee, Y.M. Kim, H.J. Kim, J. Dolinsek. J. Phys.: Cond. Matter 21, 215 302 (2009)
  • A.Ye. Yermakov, M.A. Uimin, A.A. Mysik, V.B. Vykhodets, T.E. Kurennykh, V.I. Sokolov, V.S. Gaviko, N.N. Schegoleva, N.B. Gruzdev. J. Magn. Magn. Mater. 310, 2102 (2007)
  • Т.И. Арбузова, С.В. Наумов, В.Л. Арбузов, К.В. Шальнов, А.Е. Ермаков, А.А. Мысик. ФТТ 45, 290 (2003)
  • J.B. Forsyth, P.J. Brown, B.M. Wanklyn. J. Phys. C 21, 2917 (1988)
  • P.J. Brown, T. Chattopadhyay, J.B. Forssyth, V. Nunez, F. Tasset. J. Phys.: Cond. Matter 3, 4281 (1991)
  • M. Ain, A. Menelle, B.M. Wanklyn, E.F. Bertaut. J. Phys.: Cond. Matter 4, 5327 (1992)
  • A. Junod, D. Eckert, G. Triscone, J. Miiller, W. Reichardt. J. Phys.: Cond. Matter 1, 8021 (1989)
  • B.X. Yang, T.R. Thurston, J.M. Tranquada, G. Shirane. Phys. Rev. B 39, 4343 (1989)
  • B.X. Yang, J.M. Tranquada, G. Shirane. Phys. Rev. B 38, 174 (1998)
  • X.G. Zheng, H. Yamada, D.J. Scanderbeg, M.B. Maple, C.N. Xu. Phys.Rev. B 67, 214 516 (2003)
  • X.G. Zheng, C.N. Xu, Y. Tomokiyo, E. Tanaka, H. Yamada, Y. Soejima. Phys. Rev. Lett. 85, 5170 (2000)
  • T. Tsuda, T. Shimizu, H. Yasuoka, K. Kishio, K. Kitazawa. J. Phys. Soc. Jpn. 57, 2908 (1988)
  • A. Punnoosea, M.S. Seehra. J. Appl. Phys. 91, 7766 (2002)
  • A. Punnoose, H. Magnone, M.S. Seehra, J. Bonevich. Phys. Rev. B 64, 174 420 (2001)
  • G. Zheng, C.N. Xu, K. Nishikubo, K. Nishiyama, W. Higemoto, W.J. Moon, E. Tanaka, E.S. Otabe. Phys. Rev. B 72, 014 464 (2005)
  • Т.И. Арбузова, С.В. Наумов, В.Л. Арбузов, А.П. Дружков. ФТТ 51, 953 (2009)
  • A.Ye. Yermakov, M.A. Uimin, V.R. Galakhov, A.A. Mysik, O.V. Koryakova, V.G. Kharchuk, V.A. Vykhodetz, V.S. Gaviko, K. Kuepper, S. Robin, M. Neumann. J. Metastable Nanocryst. Mater. 24-- 25, 43 (2005)
  • А.А. Самохвалов, Т.И. Арбузова, Н.А. Виглин, С.В. Наумов, В.Р. Галахов, Д.А. Зацепин, Ю.А. Котов, О.М. Саматов, Д.Г. Клещев. ФТТ 40, 295 (1998)
  • A.Ye. Yermakov, M.A. Uimin, A.A. Mysik, V.S. Gaviko, A.V. Korolyov, T.A. Feduschak, A.V. Vosmerikov, O.N. Chupakhin, A.B. Shishmakov, V.G. Kharchuk, L.A. Petrov, Yu.A. Kotov. Solid State Ionics 172, 317 (2004)
  • W. Wernsdorfer, D. Mailly, A. Benoit. J. Appl. Phys. 87, J094 (2000)
  • D.D. Awschalom, N. Samarth. J. Magn. Magn. Mater. 200, 130 (1999)
  • J.C. Rodriguez. Physica B 192, 55 (1993)
  • G. Gattow, J. Zemann. Acta Cryst. 11, 866 (1958)
  • Ю.Г. Райдугин, В.Е. Найш, Е.А. Туров. Письма в ЖЭТФ 54, 643 (1991)
  • U. Kobler, T. Chattopadhyay. Z. Phys. B 82, 383 (1991)
  • W. Neubecka, C. Vettier, F. de Bergevin, F. Yakhou, D. Mannix, L. Rannod, T. Chatterji. J. Phys. Chem. Solids 62, 2173 (2001)
  • T.I. Arbuzova, A.A. Samokhvalov, L.B. Smolyak, B.V. Karpenko, N.M. Chebotaev, S.V. Naumov. J. Magn. Magn. Mater. 95, 168 (1991)
  • S. Mandal, S. Banerjee, K.S.R. Menon. Phys. Rev. B 80, 214 420 (2009)
  • A.P. Druzhkov, B.A. Gizhevskii, V.L. Arbuzov, E.A. Kozlov, K.V. Shalnov, S.V. Naumov, D.A. Perminov. J. Phys.: Cond. Matter 14, 7981 (2002)
  • В.Б. Выходец, Т.Е. Куренных, А.Е. Ермаков, И.В. Бекетов, А.В. Багазеев, В.С. Гавико, М.В. Кузнецов, А.И. Медведев, М.А. Уймин, К.И. Шабанова, Н.Н. Щеголева. Рос. нанотехнологии 8, 57 (2013)
  • А. Абрагам. Ядерный магнетизм. ИИЛ, М. (1963). 551 с
  • S. Verkhovskii, K. Mikhalev, A. Gerashenko, Y. Piskunov, V. Kazantsev, V. Bobrovskii, E. Mitberg, A. Podlesnyak, A. Mirmelstein. J. Supercond. Nov. Magn. 16, 543 (2003)
  • M. Abe, K. Kumagai, S. Awaji, T. Fujita. Physica C 160, 8 (1989)
  • A. Ananyev, A. Gerashenko, K. Okulova, S. Verkhovskii, A. Davletshin, V. Arbuzov, B. Goshchitskii. Appl. Magn. Res. 18, 235 (2000)
  • Э.Л. Нагаев. Письма в ЖЭТФ 6, 484 (1967)
  • T. Kimura, Y. Sekio, H. Nakamura, T. Siegrist, A.P. Ramirez. Nature Mater. 7, 291 (2008).
  • Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

    Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.