Особенности импульсного перемагничивания высококоэрцитивного материала на основе наночастиц ε-Fe2O3
Попков С.И.1, Красиков А.А.1, Семенов С.В.1, Дубровский А.А.1, Якушкин С.С.2, Кириллов В.Л.2, Мартьянов О.Н.2, Балаев Д.А.1
1Институт физики им. Л.В. Киренского Сибирского отделения Российской академии наук, Красноярск, Россия
2Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, Новосибирск, Россия
Email: psi@ksc.krasn.ru
Поступила в редакцию: 17 октября 2019 г.
Выставление онлайн: 18 февраля 2020 г.
Магнитная структура полиморфной модификации оксида железа ε-Fe2O3 является коллинеарной ферримагнитной в диапазоне от комнатной температуры до ~150 K. Далее, при уменьшении температуры в ε-Fe2O3 происходит магнитный переход, сопровождающийся значительным уменьшением коэрцитивной силы HC, и в области низких температур ε-Fe2O3 характеризуется сложной несоразмерной магнитной структурой. В данной работе экспериментально исследованы процессы динамического перемагничивания наночастиц ε-Fe2O3 среднего размера 8 nm в температурном диапазоне 80-300 K, охватывающем различные типы магнитной структуры этого оксида железа. Исследовался объемный материал - ксерогель SiO2 с внедренными в поры наночастицами ε-Fe2O3. Для измерения петель магнитного гистерезиса в условиях динамического перемагничивания применена методика импульсных магнитных полей напряженностью Hmax до 130 kOe, использующая метод разрядки батареи конденсаторов через соленоид. Коэрцитивная сила HC при динамическом перемагничивании заметно превосходит HC для квазистатических условий. Это вызвано процессами суперпарамагнитной релаксации магнитных моментов частиц при импульсном перемагничивании. В диапазоне от комнатной температуры до ~150 K скорость изменения внешнего поля dH/dt является основным параметром, определяющим поведение коэрцитивной силы в условиях динамического перемагничивания. Именно такое поведение ожидается для системы однодоменных ферро- и ферримагнитных частиц. Во внешних условиях (при температуре 80 K), когда магнитная структура ε-Fe2O3 является несоразмерной, коэрцитивная сила при импульсном перемагничивании уже неоднозначно зависит от параметра dH/dt, и в большой степени определяется величиной максимального приложенного поля Hmax. Такое поведение, нехарактерное для систем ферримагнитных частиц, уже вызвано динамическими процессами спинов внутри частиц ε-Fe2O3 при быстром перемагничивании. Ключевые слова: наночастицы ε-Fe2O3, динамическое перемагничивание, коэрцитивная сила.
- J. Tucek, R. Zboril, A. Namai, S. Ohkoshi. Chem. Mater. 22, 6483 (2010)
- L. Machala, J. Tucek, R. Zboril. Chem. Mater. 23, 3255 (2011)
- M. Gich, A. Roig, C. Frontera, E. Molins, J. Sort, M. Popovici, G. Chouteau, D. Marti n y Marero, J. Nogues. J. Appl. Phys. 98, 4, 044307 (2005)
- S. Sakurai, S. Kuroki, H. Tokoro, K. Hashimoto, S. Ohkoshi. Adv. Funct. Mater. 17, 2278 (2007)
- S. Ohkoshi, A. Namai, K. Imoto, M. Yoshikiyo, W. Tarora, K. Nakagawa, M. Komine, Y. Miyamoto, T. Nasu, S. Oka, H. Tokoro. Sci. Rep. 5, 14414, (2015)
- S. Ohkoshi, S. Kuroki, S. Sakurai, K. Matsumoto, K. Sato, S. Sasaki. Angew. Chem. Int. Ed. 46, 8392 (2007)
- А.И. Дмитриев, О.В. Коплак, A. Namai, H. Tokoro, S. Ohkoshi, Р.Б. Моргунов. ФТТ 56, 1735 (2014)
- S. Ohkoshi, A. Namai, T. Yamaoka, M. Yoshikiyo, K. Imoto, T. Nasu, S. Anan, Y. Umeta, K. Nakagawa, H. Tokoro. Sci. Rep. 6, 27212, (2016)
- A. Namai, S. Sakurai, M. Nakajima, T. Suemoto, K. Matsumoto, M. Goto, S. Sasaki, S. Ohkoshi. J. Am. Chem. Soc. 131, 1170 (2009)
- S. Ohkoshi, S. Kuroki, S. Sakurai, K. Matsumoto, K. Sato, S. Sasaki. Angew. Chem. Int. Ed. 46, 8392 (2007)
- J.L. Garci a-Munoz, A. Romaguera, F. Fauth, J. Nogues, M. Gich. Chem. Mater. 29, 9705 (2017)
- Д.А. Балаев, А.А. Дубровский, С.С. Якушкин, Г.А. Бухтиярова, О.Н. Мартьянов. ФТТ 61, 478 (2019)
- M. Kurmoo, J.-L. Rehspringer, A. Hutlova, C. D'Orlans, S. Vilminot, C. Estournes, D. Niznansky. Chem. Mater. 17, 1106 (2005)
- M. Gich, C. Frontera, A. Roig, E. Taboada, E. Molins, H.R. Rechenberg, J.D. Ardisson, W.A.A. Macedo, C. Ritter, V. Hardy, J. Sort, V. Skumryev, J. Nogues. Chem. Mater. 18, 3889 (2006)
- E. Tronc, С. Chaneac, J.P. Jolivet. J. Solid State Chem. 139, 1, 93 (1998)
- N.A. Usov, Yu.B. Grebenshchikov. J. Appl. Phys. 106, 023917 (2009)
- E.L. Verde, G.T. Landi, J.A. Gomes, M.H. Sousa, A.F. Bakuzis. J. Appl. Phys. 111, 123902 (2012)
- J. Carrey, B. Mehdaoui, M. Respaud. J. Appl. Phys. 109, 083921 (2011)
- А.С. Камзин, D.S. Nikam, S.H. Pawar. ФТТ 59, 149 (2017)
- А.С. Камзин. ФТТ 58, 519 (2016)
- А.М. Шутый, Д.И. Семенцов. ФТТ 61, 1783 (2019)
- А.М. Шутый, Д.И. Семенцов. ЖЭТФ 156, 299 (2019)
- A.A. Dubrovskiy, D.A. Balaev, K.A. Shaykhutdinov, O.A. Bayukov, O.N. Pletnev, S.S. Yakushkin, G.A. Bukhtiyarova, O.N. Martyanov. J. Appl. Phys. 118 (2015)
- D.A. Balaev, I.S. Poperechny, A.A. Krasikov, K.A. Shaikhutdinov, A.A. Dubrovskiy, S.I. Popkov, A.D. Balaev, S.S. Yakushkin, G.A. Bukhtiyarova, O.N. Martyanov, Yu.L. Raikher. J. Appl. Phys. 117, 063908 (2015)
- I.S. Poperechny, Yu.L. Raikher, V.I. Stepanov. Phys. Rev. B 82, 174423 (2010)
- I.S. Poperechny, Yu.L. Raikher, V.I. Stepanov. Physica B 435, 58 (2014)
- S.S. Yakushkin, D.A. Balaev, A.A. Dubrovskiy, S.V. Semenov, Yu.V. Knyazev, O.A. Bayukov, V.L. Kirillov, R.D. Ivantsov, I.S. Edelman, O.N. Martyanov. Ceram. Int. 44, 17852 (2018)
- Ю.В. Князев, Д.А. Балаев, В.Л. Кириллов, О.А. Баюков, О.Н. Мартьянов. Письма ЖЭТФ 108, 558 (2018)
- А.Д. Балаев, Ю.В. Бояршинов, М.М. Карпенко, Б.П. Хрусталев. ПТЭ 3, 167 (1985)
- S.S. Yakushkin, A.A. Dubrovskiy, D.A. Balaev, K.A. Shaykhutdinov, G.A. Bukhtiyarova, O.N. Martyanov. J. Appl. Phys. 111, 44312 (2012)
- I. Edelman, J. Kliava, O. Ivanova, R. Ivantsov, D. Velikanov, V. Zaikovskii, E. Petrakovskaja, Y. Zubavichus, S. Stepanov. J. Non-Cryst. Solids 506, 68 (2019)
- O.S. Ivanova, R.D. Ivantsov, I.S. Edelman, E.A. Petrakovskaja, D.A. Velikanov, Y.V. Zubavichus, V.I. Zaikovskii, S.A. Stepanov. J. Magn. Magn. Mater. 401, 880 (2016)
- Д.А. Балаев, С.С. Якушкин, А.А. Дубровский, Г.А. Бухтиярова, К.А. Шайхутдинов, О.Н. Мартьянов. Письма ЖТФ 42, 23 (2016)
- D.A. Balaev, A.A. Krasikov, A.A. Dubrovskii, A.D. Balaev, S.I. Popkov, V.L. Kirillov, O.N. Martyanov. J. Supercond. Nov. Magn. 32, 405 (2019)
- Д.А. Балаев, А.А. Красиков, Д.А. Великанов, С.И. Попков, Н.В. Дубынин, С.В. Столяр, В.П. Ладыгина, Р.Н. Ярославцев. ФТТ 60, 1939 (2018)
- S. M rup, D.E. Madsen, C. Fradsen, C.R.H. Bahl, M.F. Hansen. J. Phys.: Condens. Matter 19, 213202 (2007)
- Yu.L. Raikher, V.I. Stepanov. J. Phys.: Condens. Matter. 20, 204120 (2008)
- D.A. Balaev, A.A. Krasikov, A.A. Dubrovskiy, S.I. Popkov, S.V. Stolyar, O.A. Bayukov, R.S. Iskhakov, V.P. Ladygina, R.N. Yaroslavtsev. J. Magn. Magn. Mater. 410, 71 (2016)
- S.I. Popkov, A.A. Krasikov, D.A. Velikanov, V.L. Kirillov, O.N. Martyanov, D.A. Balaev. J. Magn. Magn. Mater. 483, 21 (2019)
- S.I. Popkov, A.A. Krasikov, A.A. Dubrovskiy, M.N. Volochaev, V.L. Kirillov, O.N. Martyanov, D.A. Balaev. J. Appl. Phys. 126, 103904 (2019)
- R.H. Kodama, A.E. Berkowitz. Phys. Rev. B 59, 6321 (1999)
- N.J.O. Silva, A. Millan, F. Palacio, E. Kampert, U. Zeitler, V.S. Amaral. Phys. Rev. B 79, 104405 (2009)
- D.A. Balaev, A.A. Krasikov, A.A. Dubrovskiy, S.I. Popkov, S.V. Stolyar, R.S. Iskhakov, V.P. Ladygina, R.N. Yaroslavtsev. J. Appl. Phys. 120, 183903 (2016)
- E.C. Stoner, E.P. Wohlfarth. Philos. Trans. Roy. Soc. London. A 240, 599 (1948)
- P. Brazda, D. Niv zv ansky, J.-L. Rehspringer, J.P. Vejpravova. J. Sol-Gel Sci. Technol. 51, 78 (2009).
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.