WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

атомами Fe или Ni не приводит к качественному изменеФП 2-5, т. е. PM(B31)-MMS(B31), происходит на нию фазовой P-T-диаграммы исходного образца, а лишь линии am = a + 3b2 (1 + 22b/bm)216dm на участке, m смещает границы фаз в сторону низких давлений [14,15] начиная с точки G, и является ФП 1-го рода.

и упрощает техническую проблему достижения линии ФП 3-4, т. е. FM(B81)-FM(B31), происходит на лифазового перехода MMS(B31) FM(B81).

нии am = -bm2 вниз от точки F и является ФП На первом этапе эксперимента монокристаллический 2-го рода.

образец Mn0.99Fe0.01As при T = 300 K подвергался ФП 3-5, т. е. FM(B81)-MMS(B31), отсутствует.

гидростатическому сжатию до P > Pk = 0.1kbar ФП 4-5, т. е. FM(B31)-MMS(B31), происходит на линии a = -b{1 + (1/2dm)[bm + (b2 - 4dmam (Pk — пороговое давление, выше которого при послеm дующем охлаждении образца FM(B81) модификация + 4dma)1/2]} вниз от точки D и имеет характер ФП не реализуется), затем изобарически охлаждался до 2-го рода.

Из всей совокупности перечисленных результатов не- T = 160 K. После изотермического снятия давления монокристалл оказывался в исходном состоянии в фазе адекватным отражением известных экспериментальных MMS(B31) (схема перевода аналогична обозначенной данных является утверждение, что состояния MMS(B31) и FM(B81) не граничат между собой. На первый взгляд, линией ABCD на рис. 1). Измерения ПКР, проведенные теоретический результат об отсутствии границы про- при последующем нагреве образца при атмосферном тиворечит экспериментальной P-T -диаграмме MnAs, давлении, показывают, что во всем интервале темпесогласно которой смена фаз MMS(B31) FM(B81) ратур кристалл остается в ромбической модификации Физика твердого тела, 2000, том 42, вып. Соотношение магнитных и структурных факторов при фазовых переходах... Для того чтобы ФП MMS(B31) PM(B31) развился в последующий ФП PM(B31) FM(B81) и ферромагнитная фаза образовалась вблизи температуры первоначального перехода MMS(B31) PM(B31), исследуемый образец необходимо предварительно хотя бы один раз перевести в FM(B81)-состояние (например, охладить при P = 0 и вновь нагреть до комнатной температуры). При нагреве гексагональная симметрия сохранится до 290 K, после чего путем ФП 1-го рода сменится ромбической, характерной для PM(B31)-состояния (рис. 3, b). Затем, повторяя первый этап исследований (перевод образца в MMS(B31)-состояние по траектории, аналогичной ABCD на рис. 1), при последующем повышении температуры были обнаружены два структурных ФП 1-го рода MMS(B31) FM(B81) и FM(B81) PM(B31) при T = 190 и 290 K соответственно. Температурные изменения ПКР при таких превращениях показаны на рис. 3, c. Следовательно, известной P-T-диаграмме Mn0.99Fe0.01As [14] соответствуют результаты, полученные после того как образец хотя бы однажды пересек линию ФП PM(B31) FM(B81) со стороны высоких температур. В противном случае происходит блокировка FM(B81)-фазы, ферромагнетизм не возникает, а при T = 190 K реализуется ФП MMS(B31) PM(B31).

Еще более наглядно процесс блокировки FM(B81)-состояния проявляется в соединении Mn0.95Ni0.05As. Здесь ФП PM(B31) MMS(B31) наблюдается уже при атмосферном давлении, а ферромагнитное упорядочение вообще не реализуется [15]. Анализируя поведение Рис. 3. Температурные зависимости параметров кристаллитемпературных зависимостей ПКР (кривые a0, b0, c0/ ческой решетки сплава Mn0.99Fe0.01As на различных этапах на рис. 4) и -1(T ) (кривая -1 на рис. 5) этого исследований.

сплава, удалось установить, что во всем диапазоне исследованных температур кристаллическая решетка остается ромбической, а вблизи T = 190 K, где имеет место (c0/ 3 = b0), т. е. FM(B81)-состояние не возникает аномальное изменение ПКР, наблюдается магнитное (рис. 3, a). Аномалии на кривых b0(T ) и (c0/ 3)(T ) фазовое превращение PM MMS.

в районе T = 190 K свидетельствуют о реализации в FM(B81)-состояние в Mn0.95Ni0.05As можно индуцирокристалле только ФП MMS(B31) PM(B31). вать с помощью магнитного поля H, превышающего криРис. 4. Температурные зависимости параметров кристаллической решетки сплава Mn0.95Ni0.05As.

Физика твердого тела, 2000, том 42, вып. 1654 С.К. Асадов, Э.А. Завадский, В.И. Каменев, E.P. Stefanovskii, А.Л. Сукстанский, Б.М. Тодрис Для установления причин приоритетности одного из двух указанных путей ФП MMS(B31) PM(B31) остановимся на анализе взаимодействия зародышей фазы FM(B81) с матрицей PM(B31)-состояния. Во взаимодействии зародышей с матрицей можно выделить ряд факторов, совокупное действие которых и будет определять исход рассматриваемых ФП.

2. 1. Фактор стрикционной блокировки зародышей [17]. При ФП 1-го рода зародышеобразование сопровождается возникновением неоднородных Рис. 5. Температурные зависимости обратной магнитной восдеформаций из-за различия параметров и симметрии приимчивости в исходном состоянии (-1) и намагниченности кристаллической решетки сменяющихся фаз. Увеличев индуцированном состоянии (M) сплава Mn0.95Ni0.05As.

ние упругой энергии кристалла приводит к тому, что энергия исходной фазы остается ниже, чем у образца с зародышами энергетически более выгодной фазы. Таким образом, в зависимости от свойств кристалла зародыши новой фазы либо возникнут на существенном удалении от точки энергетического равновесия фаз, либо вовсе не возникнут (останутся заблокированными).

2. 2. Фактор дислокационной разблокировки зародышей [18]. В реальных кристаллах возникающие при образовании зародышей напряжения будут частично релаксировать за счет движения дислокаций. Дислокации снижают упругую энергию гетерофазного состояния, смягчают стрикционные эффекты и тем самым сужают область блокировки зародышей.

2. 3. Фактор запирания дислокаций. ДвиРис. 6. Экспериментальная фазовая H-T -диаграмма магнитжущиеся в результате возникновения зародышей новой ных и структурных состояний сплава Mn0.95Ni0.05As.

фазы дислокации вследствие торможения на неоднородностях кристалла будут скапливаться вокруг зародышей. Их взаимодействие в местах скопления приведет к упрочнению материала (своего рода ”самонаклепу”).

тическое значение Hk. Наиболее эффективно его воздейВокруг зародышей образуется запирающий слой дисствие вблизи температуры ФП PM(B31) MMS(B31).

локаций, препятствующий их дальнейшему движению.

Об этом свидетельствует резкий минимум на кривой Логично предположить существование в первом призависимости Hk(T ) (рис. 6). Наблюдаемый в магнитном ближении шарового слоя запирающих дислокаций с поле переход характеризуется возникновением FM-уподиаметром dc. От соотношения величины dc с линейрядочения с моментом насыщения µ = 2.8 µB при ными размерами образца d зависит степень релаксации T = 195 K (кривая M на рис. 5), резким скачком напряжения. При d > dc напряжение вокруг зародыша объема, вызывающим разрушение исходного монолитрелаксирует частично, и в таких образцах будет преобного кристалла, а также изменением кристаллической структуры от ромбической к гексагональной (кривая ah ладать механизм блокировки зародышей. Если d < dc, то дислокации будут выходить за пределы образца, не обрана рис. 4). Появление индуцированной FM(B81)-фазы носит необратимый характер, поскольку она сохраня- зуя запирающего слоя. Исходный размер исследованного образца Mn0.99Fe0.01As d 2 mm, вероятно, превышал ется и при снятии магнитного поля. Но при нагреве диаметр слоя запирающих дислокаций и процесс роста образца выше температуры ФП FM(B81) PM(B31) зародышей фазы FM(B81) в нем при первом цикле это состояние исчезает путем ФП 1-го рода, более не исследований был затруднен. Если же образец хотя бы возникая, если H < Hk. Следует заметить, что при однажды охладить в FM(B81)-состоянии либо индуциропоследующих циклах намагничивания критические поля индуцирования ферромагнитной фазы уменьшаются. По- вать это состояние магнитным полем, то при переходе в гексагональную фазу происходит скачкообразное измесредством экстраполяции изотермических зависимостей Hk(P) на нулевое поле [16] были определены границы нение симметрии и удельного объема кристаллической существования метастабильной для данного соединения решетки. Возникающие при этом механические напряFM(B81)-фазы в P-T -координатах. Оказалось, что гра- жения приводят к разрушению образца на блоки, разница спонтанного возникновения магнитоупорядоченно- меры которых, вероятно, меньше характерных размеров го состояния расположена в области ”отрицательных” слоя запирающих дислокаций. В таких блоках действует давлений, тогда как граница исчезновения — в области фактор дислокационной разблокировки зародышей, поположительных. этому при последующих циклах исследований фактор Физика твердого тела, 2000, том 42, вып. Соотношение магнитных и структурных факторов при фазовых переходах... дислокационной блокировки зародышей FM(B81)-фазы отсутствует.

Рентгенографические исследования показывают, что этот переход происходит путем ФП 1-го рода, близкого к переходу 2-го рода. Подтверждением этому служит не только скачкообразное изменение ПКР, как показано на рис. 3, a, но и сосуществование дифракционных максимумов от сменяющихся фаз в окрестности температуры ФП, которое удалось зафиксировать на рентгенограммах от плоскостей (440). Поскольку удельный объем фазы PM(B31) больше, чем фазы MMS(B31), то смена этих фаз приведет к проявлению следующего фактора.

2. 4. Фактор асимметричного изменения прочности кристалла. Его действие состоит в следующем. При ФП MMS(B31) PM(B31) рост зародышей фазы PM(B31), имеющей больший удельный объем, приведет к упрочнению образца вследствие действия фактора запирания дислокаций. При обратном превраРис. 7. Фрагмент экспериментальной фазовой P-T -диаграмщении зародыши фазы MMS(B31) с меньшим удельным мы арсенида марганца.

объемом будут отслаиваться от матрицы, а это приведет к росту концентрации дислокаций и ”размягчению” образца. О том, что действие такого фактора должно приводить к резкому различию между прямым и обратным ствующего математического аппарата и недостатка экспереходом, указывалось в работе [18]. Следовательно, периментальных данных.

данный фактор будет препятствовать росту зародышей В этой связи методом дифференциально-термического фазы FM(B81) вблизи ФП MMS(B31) PM(B31) и, на- анализа (ДТА) были проведены дополнительные исслеоборот, способствовать их росту при обратном переходе. дования MnAs. Данные ДТА подтвердили возможность Рентгенограммы, снятые в направлении гексагональ- реализации ФП MMS(B31) FM(B81) через промежуного базиса кристалла Mn0.95Ni0.05As, показывают, что точное PM(B31)-состояние. Для наглядности результаты в районе температуры ФП MMS(B31) PM(B31) измерений представлены на P-T-диаграмме, для котоконтраст дифракционных линий (040)0 и (026)0 исчезает рой P 1.5kbar (рис. 7). Здесь светлыми и зачерненвследствие их уширения. Это свидетельствует о том, ными квадратами обозначены точки тепловых аномалий, что деформации в кристалле распределены неоднородно. а стрелками возле них — направление изменения T Местами скопления деформаций, как уже отмечалось, в либо P, при которых эти аномалии зарегистрированы.

первую очередь являются границы между кристаллогра- Значки и указывают на то, что фазовое превращение фическими доменами. Здесь величина неоднородностей происходит либо с выделением, либо с поглощением может достигать величины ромбических деформаций. тепла соответстенно.

Высокий контраст линий (040)0 и (026)0 вдали от Прежде всего, следует отметить, что ФП температуры этого ФП показывает, что неоднородные PM(B31) MMS(B31) является фазовым переходом деформации, сравнимые по величине с ромбическими, 1-го рода с температурным гистерезисом 7K.

если они есть, локализованы в малой части объема Температура перехода, по крайней мере до P = 2.6kbar, кристалла. Потеря контраста дифрактограммы вблизи практически не зависит от давления. Видно, что при температуры ФП свидетельствует о распространении охлаждении кристалла в момент фазового преврашения таких деформаций на весь объем образца. При этом (линия dl) происходит выделение тепла, а при нагреувеличивается объем образца, в котором структурный па- вании (линия ck) — его поглощение. Амплитуды пиков раметр порядка обращается в нуль, а следовательно, рез- выделения и поглощения тепла на эксперименте равны ко увеличивается вероятность образования зародышей по величине и в исследованном диапазоне давлений FM(B81)-фазы в PM(B31)-матрице. Эта особенность ФП незначительно уменьшаются с ростом величины P.

MMS(B31) PM(B31) представляет еще один фактор, Независимо от того, какова последовательность изспособствующий переходу MMS(B31) FM(B81). менения в процессе эксперимента термодинамических Итак, мы указали несколько факторов которые, по на- параметров T и P, ФП PM(B31) FM(B81) на шему мнению, определяют направления процессов обра- участке abc P-T -диаграммы всегда сопровождается вызования и роста зародышей FM(B81)-фазы в матрице делением тепла. При ФП MMS(B31) FM(B81), PM(B31)-состояния вблизи ФП MMS(B31) PM(B31). который реализуется на участке df диаграммы, проК сожалению, проведение количественной оценки со- исходит поглощение тепла. И наконец, на линии dc вокупного действия рассмотренных выше факторов не могут реализоваться как ФП PM(B31) FM(B81), представляется возможным из-за сложности соответ- так и ФП MMS(B31) FM(B81), и зависит это от Физика твердого тела, 2000, том 42, вып. 1656 С.К. Асадов, Э.А. Завадский, В.И. Каменев, E.P. Stefanovskii, А.Л. Сукстанский, Б.М. Тодрис того, по какой термодинамической траектории образец процессы, в том числе и на образование FM-состояния.

переводится в FM(B81) упорядочение. Например, следуя Не все выводы и положения развиваемых нами суждений по траектории ABCD, в точке D будем иметь фазо- полностью доказаны. Непонятным остается, например, вый переход PM(B31) FM(B81), сопровождающийся каковы энергетические аспекты двухэтапного фазового выделением тепла. Если образец переводить в ту же перехода из MMS(B31)- в FM(B81)-состояние. Однако точку D по траектории ABCEFD, то это приведет к не вызывает сомнений общий итог работы: магнитные и ФП MMS(B31) FM(B81), который происходит с структурные свойства тесно связаны между собой. Эта поглощением тепла. Таким образом, вблизи T 215 K связь во многом определяет количественные характерии P 2.0 kbar имеет место тройная точка фазовых перестики материала, а также приводит к качественно новым ходов 1-го рода.

Pages:     | 1 || 3 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.