СПИН-ПОЛЯРОННЫЙ РЕЖИМ ТРАНСПОРТА И МАГНИТНАЯ ФАЗОВАЯ ДИАГРАММА МОНОСИЛИЦИДА ЖЕЛЕЗА
Глушков В.В., Воскобойников И.Б., Демишев С.В., Кривицкий И.В., Меновски А., Мощалков В.В., Самарин Н.А., Случанко Н.Е.

Received: February 17, 2004

PACS: 71.27.+а

DJVU (450.2K)

PDF (2035.4K)

В результате исследования гальваномагнитных, магнитных и магнитооптических характеристик моносилицида железа, выполненного в широком диапазоне температур (1.8-40 К) и магнитных полей (до 120 кЭ), выяснена природа низкотемпературной инверсии знака коэффициента Холла в FeSi. Показано, что указанный эффект обусловлен ростом амплитуды аномальной компоненты холловского сопротивления ρ_H, увеличивающейся более чем в 10⁵ раз при понижении температуры в интервале 1.8-20 K. Возникновение аномального вклада в ρ_H связывается с переходом от спин-поляронного к когерентному режиму флуктуаций электронной плотности в окрестности Fe-центров и формированием ферромагнитных областей наноразмера (около 10 ) - ферронов - в матрице FeSi при TC=15 K. В окрестности температуры инверсии знака ρ_H обнаружен дополнительный вклад в эффект Холла, проявляющийся в виде второй гармоники на угловых зависимостях и не имеющий объяснения в рамках традиционно используемых феноменологических моделей. Исследование магнитосопротивления FeSi в спин-поляронном и когерентном режимах спиновых флуктуаций показало, что в непосредственной окрестности границы миктомагнитной фазы при T_m=7 K наблюдается смена знака отношения Δρ(H)/ρ, сопровождаемая переходом от положительного (Δρ/ρ>0, T>T_m) к отрицательному (Δρ/ρ<0, Tm) магнитосопротивлению. Линейная асимптотика отрицательного магнитосопротивления в малых магнитных полях до 10 кЭ объясняется формированием магнитных нанокластеров из взаимодействующих ферронов в миктомагнитной фазе FeSi при Tm. На основе полученных результатов впервые построена низкотемпературная магнитная фазовая диаграмма FeSi. Количественно оценены эффекты обменного усиления и определены эффективные параметры, характеризующие электронную подсистему в парамагнитной (T>T_C), ферромагнитной (T_mC) и миктомагнитной (Tm) фазах. В результате анализа совокупности аномалий транспортных, магнитных и магнитооптических характеристик, наблюдаемых в окрестности кЭ при Tm, сделан вывод о существовании новой коллинеарной магнитной фазы на низкотемпературной фазовой диаграмме моносилицида железа.