МАГНИТНЫЙ ФАЗОВЫЙ ПЕРЕХОД В Zn
advertisement
МАГНИТНЫЙ ФАЗОВЫЙ ПЕРЕХОД В Zn-ФЕРРИТЕ ПРИ ВЫСОКИХ ДАВЛЕНИЯХ Глазков В.П.1, Соменков В.А.1, Чукалкин Ю.Г.2 1 РНЦ «Курчатовский институт», пл. Академика Курчатова, д.1, г. Москва, 123182 Россия 2 ИФМ УрО РАН, ул. С.Ковалевской, д.18, г. Екатеринбург, 620041 Россия В последние годы возрос интерес к изучению фазовых переходов в ферритах со шпинельной структурой при высоких давлениях [1,2]. Структурные переходы изучали главным образом с помощью синхротронного излучения с учетом низкой сжимаемости ферритов и высоких давлений переходов. Магнитные переходы были изучены в основном при нормальных давлениях, но в широком температурном диапазоне [3,4]. В данной работе мы попытались выяснить устойчивость антиферромагнитной структуры нормальных шпинелей на примере цинкового феррита под действием высоких давлений. Образцы цинковых ферритов были синтезированы по стандартным для соответствующих оксидов технологическим режимам в НИИ “Домен” (г. СанктПетербург). Для нейтронографических исследований использовали порошки, полученные из массивных образцов путем измельчения в агатовой ступке. Однофазность полученных образцов контролировалась рентгенографическими и нейтронографическими методами. Установлено, что все исследуемые образцы в пределах экспериментальной погрешности (~ 1 %) не содержали примесей посторонних фаз. Аттестация образцов в исходном состоянии заключалась в определении параметров кристаллической структуры (периодов решетки, распределения катионов по неэквивалентным позициям) и их сопоставлением с данными других авторов. Структурные параметры, как правило, близки к приводимым обычно в литературе для ZnFe2O4 (Fd3m, а = 0,8439) Нейтронографический эксперимент проводился на многодетекторном дифрактометре ДИСК реактора ИР-8 РНЦ КИ. Длина волны 1.668 Å. Для создания давления до 44 кбар использовалась ячейка с сапфировыми наковальнями (Рис.1). Образец в виде порошка помещался в отверстие диаметром 2мм в VNb прокладке толщиной 1мм. Для проведения измерений с камерой высокого давления при низких температурах до 7 К использовался специализированный шахтный криостат, на базе гелиевого рефрижератора замкнутого цикла фирмы Sumitomo SRP-62B, изготовленный в ОИЯИ г. Дубна (Рис.2). Рис. 1. Камера высокого давления с Рис. 2. Специализированный шахтный сапфировыми наковальнями криостат Полученные к настоящему времени результаты заключаются в следующем: при нормальном давлении и температуре ниже 10К на нейтронограммах (рис.3) возникают слабые антиферромагнитные рефлексы, соответствующие звезде волнового вектора типа (10½) в согласии с литературными данными [3,4]. При повышении давления эти рефлексы сохраняются, и несколько возрастает температура Нееля. При дальнейшем повышении давления они ослабляются и исчезают, но возникают новые отражения, которые можно проиндицировать в исходной ячейке ZnFe2O4 (без удвоения). Они соответствуют звезде волнового вектора типа (100) и исчезают при переходе в парамагнитное состояние выше 15К при давлении 44 кбар. Из этих результатов следует, что в ZnFe2O4 со структурой нормальной шпинели при Рис.3. Нейтронограммы цинкового феррита повышении давления до 41 кбар имеет место антиферромагнитный фазовый переход с изменением звезды волнового вектора. Для определения конфигурационной симметрии можно воспользоваться теорией упорядочивающихся сплавов [5]. В ГЦК решетке Изинга имеются только три лифшицевских звезды волнового вектора (100), (½½½) и (10½). Число сверхструктур, построенных с помощью этих звезд невелико (соответствующие им распределения перечислены в [5]), но они размножаются учетом ориентации магнитных моментов по отношению к кристаллографическим осям. Таким образом, антиферромагнитная структура нормальной шпинели ZnFe2O4 оказывается неустойчивой по отношению к воздействию высоких давлений в отличие от обращенных ферромагнитных шпинелей. Можно ожидать, поэтому, аналогичных магнитных переходов и в других нормальных шпинелях, в частности, в феррите магния MgFe2O4. Работа выполнена при поддержке РФФИ, грант 09-02-00464. Литература [1] D. Levy, A. Pavese, M. Hanfland. Phys.Chem.Minerals 27, 638 (2000). [2] A. Pavese, D. Levy and A. Hoser. Amer. Mineral. 85, 1497 (2000). [3] U. König, E.F. Bertaut. Y. Gros and G. Chol. Journal de Physique 32, C1-320 (1971). [4] W. Schiessl, W. Potzel, H. Karzel, M. Steiner et.al. Phys.Rev. 53 (14), 9043 (1996). [5] А.Г. Хачатурян. Теория фазовых превращений и структура твердых растворов. Наука, М. (1974). 384 с.
