Том 124, № 2 (2023)

Обсуждаются особенности магнитного состояния массива параллельно ориентированных пермаллоевых лент. Массивы изготовлены методом взрывной литографии. Толщины лент составляли 180 нм, ширины 2.8 мкм, длины порядка 4 мм. Расстояния между лентами в разных образцах варьировалась от 300 нм до 4 мкм. Обнаружено, что вдали от торцов ленты находятся в монодоменном состоянии с малоугловой рябью, распределение намагниченности которой коррелирует с неоднородностями боковых поверхностей лент. Помимо этого, наблюдается отчетливая связь в пространственном распределении ряби соседних лент при относительно малом расстоянии между ними. Это обстоятельство позволяет оценить роль магнитостатической связи магнитных подсистем элементов массива и оценить характерное значение случайного поля рассеяния, закрепляющего намагниченность.

Распылением составной мишени Co₄₀Fe₄₀B₂₀ и LiNbO₃ ионным пучком на подложки из кремния получены нанокомпозиты (CoFeB)_x(LiNbO₃)_{100 – x} с x = 17–48 ат. % и магнитооптическими методами исследован переход от суперпарамагнитного состояния к суперферромагнитному и ферромагнитному при повышении концентрации магнитной компоненты. Магнитооптические свойства исследованы в геометрии экваториального (поперечного) эффекта Керра (TKE). Получены магнитооптические спектры в диапазоне 0.5–4.0 эВ в полях до 2.5 кЭ при 20–300 К, полевые и температурные зависимости ТКЕ при определенных длинах волн, визуализирована доменная структура при перемагничивании с помощью магнитооптического Керровского микроскопа. Показано, что при х = 17 aт. % образец суперпарамагнитный при температуре выше температуры блокировки ≈30 K, взаимодействие между гранулами существенно уже при 20 aт. %, переход к суперферромагнитному состоянию осуществляется при ≈32–36 ат. %, а к ферромагнитному при ≈44 aт. % вблизи перехода металл–диэлектрик, то есть при концентрации, меньшей транспортного порога перколяции.

В рамках теории функционала плотности исследовано влияние атомных конфигураций на магнитные и структурные свойства сплавов Гейслера Fe₂NiZ (Z = Al, Ga, In, Sn). Обсуждена конкуренция между пятью структурными мотивами кубической фазы, полученными путем перестановок атомов Fe и Ni. Предсказана новая структура кубической фазы с послойным атомным упорядочением атомов Fe и Ni в качестве основного состояния. Рассмотренные соединения в данной структуре обладают высокими значениями магнитокристаллической анизотропии, превосходящими в несколько раз значения для сплава FeNi с тетрагональной симметрией.

Методом мёссбауэровской спектроскопии с привлечением данных рентгеноструктурного анализа исследован замещенный ортоферрит лантана La_0.67Sr_0.33FeO_{3 – γ}. Выполнена серия вакуумных отжигов в интервале температур t_ann 200–650°С, в ходе которых не обнаружено каких-либо значительных изменений в структуре образцов. Из мёссбауэровских измерений при комнатной температуре следует, что ионы Fe находятся в усредненно-валентном состоянии между Fe³⁺ и Fe⁴⁺. При вакуумном отжиге с увеличением температуры t_ann растет среднее сверхтонкое магнитное поле на ядрах ⁵⁷Fe и изомерный сдвиг спектра, что связано с ростом числа вакансий и, соответственно, уменьшением количества Fe⁴⁺. Мёссбауэровские измерения при 85 К показали, что усредненно-валентное состояние железа не проявляется. Сверхтонкие параметры парциальных низкотемпературных мессбауэровских спектров, полученные из модельной расшифровки, позволяют заключить, что один из них принадлежит ионам Fe⁴⁺, остальные – Fe³⁺. Наличие в спектрах нескольких секстетов, относящихся к ионам Fe³⁺, обусловлено появлением кислородных вакансий (обрыв обменной связи Fe³⁺–O^2––Fe) и ионов Fe⁴⁺ (ослабление обменной связи Fe³⁺–O^2––Fe) в ближайшем ионном окружении атомов Fe. Оба фактора вызывают уменьшение сверхтонкого магнитного поля и изменение изомерного сдвига спектра. В результате модельной расшифровки мёссбауэровских спектров определены числа кислородных вакансий и ионов Fe⁴⁺ на формульную единицу для всех образцов в зависимости от температуры вакуумного отжига t_ann. Показано, что при t_ann выше 450°С процесс выхода кислорода из решетки заканчивается, и детектируются только ионы Fe³⁺.

В рамках модели двухфазных (ядро/оболочка) эллипсоидальных наночастиц проведено моделирование влияния межфазного обменного взаимодействия, размера, вытянутости и ориентации длинных осей ядра и оболочки на метастабильность магнитных состояний. На примере наночастиц \({{{\text{F}}{{{\text{e}}}_{3}}{{{\text{O}}}_{4}}} \mathord{\left/ {\vphantom {{{\text{F}}{{{\text{e}}}_{3}}{{{\text{O}}}_{4}}} {{\text{F}}{{{\text{e}}}_{{2.44}}}{\text{T}}{{{\text{i}}}_{{0.56}}}{{{\text{O}}}_{4}}}}} \right.} {{\text{F}}{{{\text{e}}}_{{2.44}}}{\text{T}}{{{\text{i}}}_{{0.56}}}{{{\text{O}}}_{4}}}}\) показано, что метастабильность магнитных состояний реализуется в ограниченном диапазоне значений константы межфазного обменного взаимодействия между ядром и оболочкой \({{A}_{{{\text{in}}}}}\) и геометрических параметров. С ростом модуля константы межфазного обменного взаимодействия \(\left| {{{A}_{{{\text{in}}}}}} \right|\) от \({{A}_{{{\text{in}}}}} = 0\) до некоторого конечного значения, метастабильность магнитных состояний монотонно уменьшается от максимальной до нуля, независимо от угла между длинными осями ядра и оболочки.

На основе микроскопического рассмотрения антисимметричного обмена в кристалле феррита граната, подвергнутого неоднородной деформации, показано, что возникающий при этом неоднородный магнитоэлектрический эффект объясняет наличие электроиндуцированных явлений, наблюдаемых в экспериментах на доменных границах в пленках ферритов-гранатов, а градиент эпитаксиальных напряжений достаточен, чтобы вызвать появление в пленках киральных магнитных структур.

Построена теория спинового и зарядового транспорта в ограниченных металлических магнетиках, учитывающая эффекты спин-орбитального рассеяния электронов проводимости на дефектах кристаллической решетки. Теория применима для описания спинового эффекта Холла и аномального эффекта Холла, что позволяет положить ее в основу описания явлений спин-орбитроники. Сформулированы феноменологические граничные условия для потоков заряда и спина на границе раздела двух различных металлов, на основе которых описана инжекция в гелимагнетик чисто спинового тока, возникающего в нормальном металле как проявление спинового эффекта Холла. Предсказано существование “эффекта хиральной поляризации чисто спинового тока”, который заключается в возникновении в гелимагнетике продольно-поляризованного чисто спинового тока и продольной компоненты неравновесной намагниченности электронов, зависящих от хиральности спирали гелимагнетика, при инжекции из нормального металла поперечно-поляризованного спинового тока.

Изучена возможность частичного замещения Ge на Si в структуре Bi₂GeO₅ при синтезе его из расплава, а также влияние замещения на структуру синтезируемого материала. Исследована микроструктура синтезированных соединений после их полного распада. С помощью рентгенофазового анализа и оптической микроскопии установлено, что метастабильные силикат и германат висмута со структурой типа Ауривиллиуса образуют непрерывный ряд твердых растворов. Показано, что после распада соединений квазибинарной системы Bi₂SiO₅–Bi₂GeO₅, вне зависимости от процента замещения Ge на Si, получается смешанная структура, состоящая из крупных кристаллов Bi₄Si(Ge)₃O₁₂ и точечной эвтектики Bi₁₂Si(Ge)O₂₀ + Bi₄Si(Ge)₃O₁₂. При медленном нагреве до температур отжига (13.5°С/мин) будет формироваться более мелкодисперсная и однородная структура распада, чем при быстром нагреве (загрузка в уже заранее разогретую печь), при котором структура будет более крупнозернистой и неоднородной. При этом, когда содержание оксидов кремния и германия в сплаве близкое (20/30–30/20 мол. %), в материале могут возникать области с крупной, схожей с дендритной, структурой. Такие области мало отличаются по химическому составу от окружающего их материала и проявляются как при медленном, так и при быстром нагреве материала до температур отжига.

Рассмотрены эффекты ядерной трансмутации в сплавах на основе ванадия при облучении в различных реакторных установках, включая РБН (реакторы на быстрых нейтронах): (1) БОР-60 (Быстрый Опытный Реактор), (2) EBR-II (Experimental Breeder Reactor), и ТЯР (термоядерный реактор синтеза) – (3) ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor). Представлено сравнение скоростей ядерной трансмутации для анализируемых сплавов системы [V–x% Cr (Ni)–y% Ti] средствами аналитики Data Mining. Показано, что доминирующие типы взаимодействий нейтронов с испытываемыми материалами коррелируют с уровнем термализации нейтронного спектра реактора, влияющего на значения скоростей ядерной трансмутации, что приводит к различиям в конечном химическом составе сплавов после облучения.

Исследованы структура и свойства покрытий, сформированных при одинаковых режимах процесса плазменного электролитического оксидирования (ПЭО) на образцах алюминиевых сплавов 2ххх и 7ххх серии. Показано, что материал подложки оказывает значительное влияние на качество, структуру и свойства формируемого покрытия. Подложка из сплава В95 Т1 (6.2Zn, 2.4Mg, 1.7Cu), в сравнении со сплавом Д16 Т (4Cu, 1.4Mg мас. %), способствует образованию более однородного по составу и толщине покрытия с превосходящими показателями когезионной и адгезионной прочности, механических и трибологических свойств. Адгезионное разрушение ПЭО покрытий на сплаве В95 Т1 происходит при нагрузке 63 Н, что значительно выше значения критической нагрузки (49 Н) покрытий, сформированных на сплаве Д16 Т. Максимальное значение твердости сформированных покрытий на сплаве В95 Т1 составляет 25 ГПа, что превосходит твердость покрытий на сплаве Д16 Т, которая составляет 20 ГПа. Износостойкость в водной среде покрытия, образованного на подложке из сплава В95 Т1, в 4,4 раза выше по сравнению с износостойкостью покрытия на сплаве Д16 Т.