Visualization of structural domains in a single crystal of iron pnictide EuFe2As2

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

It is known that during the synthesis of superconducting EuRbFe4As4 single crystals, inclusions of its parent EuFe2As2 phase are encountered. The kinetics of the formation of the orthorhombic phase in EuRbFe4As4 crystals containing a large fraction of the EuFe2As2 phase has been studied using polarization optical microscopy. It is shown that the orthorhombic phase grows into the tetragonal one in stripes with the same crystallographic orientation, forming macro-domains. Then these domains abruptly penetrate parallel stripes of the orthorhombic phase of the second orientation, and a twin system of orthorhombic domains is formed. The process is accompanied by the appearance of macrostresses: stretching and compression waves with a characteristic period of 100–300 μm along and across the twin system, leading to spatial modulation of magnetic permeability. It has been found that even weak magnetic fields (up to 100 Oe) significantly affect the spatial distribution of the twin structure and have an effect similar to external stresses.

Full Text

Restricted Access

About the authors

L. S. Uspenskaya

Osipyan Institute of Solid State Physics RAS

Author for correspondence.
Email: uspenska@issp.ac.ru
Russian Federation, 142432, Chernogolovka

M. S. Sidelnikov

Osipyan Institute of Solid State Physics RAS

Email: uspenska@issp.ac.ru
Russian Federation, 142432, Chernogolovka

K. S. Pervakov

Lebedev Physical Institute RAS

Email: uspenska@issp.ac.ru
Russian Federation, 119991, Moscow

V. A. Vlasenko

Lebedev Physical Institute RAS

Email: uspenska@issp.ac.ru
Russian Federation, 119991, Moscow

L. Ya. Vinnikov

Osipyan Institute of Solid State Physics RAS

Email: vinnik@issp.ac.ru
Russian Federation, 142432, Chernogolovka

References

  1. Miclea C.F., Nicklas M., Jeevan H.S., Kasinathan D., Hossain Z., Rosner H., Gegenwart P., Geibel C., Steg-lich F. // Phys. Rev. B. 2009. V. 79. № 21. P. 212509. http://doi.org./10.1103/PhysRevB.79.212509
  2. Изюмов Ю.А., Курмаев Э.З. // УФН. 2008. Т. 178. № 12. С. 1307. http://doi.org./10.3367/UFNr.0178.200812d.1307
  3. Nandi S., Jin W.T., Xiao Y., Su Y., Price S., Shukla D.K., Strempfer J., Jeevan H.S., Gegenwart P., Brückel Th. // Phys. Rev. B. 2014. V. 89. № 1. P. 014512. http://doi.org./10.1103/PhysRevB.89.014512
  4. Degtyarenko A.Yu., Karateev I.A., Ovcharov A.V., Vlasenko V.A., Pervakov K.S. // Nanomaterials. 2022. V. 12. № 21. P. 3801. http://doi.org./10.3390/nano12213801
  5. Vlasenko V., Pervakov K., Gavrilkin S. // Supercond. Sci. Technol. 2020. V. 33. № 8. P. 084009. http://doi.org./10.1088/1361-6668/ab9aa5
  6. Kim T.K., Pervakov K.S., Evtushinsky D.V., Jung S.W., Poelchen G., Kummer K., Vlasenko V.A., Sadakov A.V., Usoltsev A.S., Pudalov V.M., Roditchev D., Stolyarov V.S., Vyalikh D.V., Borisov V., Valentí R., Ernst A., Ereme- ev S.V., Chulkov E.V. // Phys. Rev. B. 2021. V. 103. № 17. P. 174517. http://doi.org./10.1103/PhysRevB.103.174517
  7. De la Cruz C., Huang Q., Lynn J.W., Li J., Ratcliff II W., Zarestky J.L., Mook H.A., Chen G.F., Luo J.L., Wang N.L., Dai P. // Nature. 2008. V. 453. № 7197. P. 899. http://doi.org./10.1038/nature07057
  8. Tanatar M.A., Kreyssig A., Nandy S., Ni N., Budko S.L., Canfield P.C., Goldman A.I., Prozorov R. // Phys. Rev. B. 2009. V. 79. № 18. P. 180508. http://doi.org./10.1103/PhysRevB.79.180508
  9. Ni N., Nandi S., Kreyssig A., Goldman A.I., Mun E.D., Bud’ko S.L., Canfield P.C. // Phys. Rev. B. 2008. V. 78. № 1. P. 014523. http://doi.org./10.1103/PhysRevB.78.014523
  10. Goldman A.I., Argyriou D.N., Ouladdiaf B., Chatte- rji T., Kreyssig A., Nandi S., Ni N., Bud’ko S.L., Can- field P.C., McQueeney R.J. // Phys. Rev. B. 2008. V. 78. № 10. P. 100506. http://doi.org./10.1103/PhysRevB.78.100506
  11. Zapf S., Dressel M. // Rep. Prog. Phys. 2017. V. 80. № 1. P. 016501. http://doi.org./10.1088/0034-4885/80/1/016501
  12. Veshchunov I.S., Vinnikov L.Ya., Stolyarov V.S., Zhou N., Shi Z.X., Xu X.F., Grebenchuk S.Yu., Baranov D.S., Golovchanskiy I.A., Pyon S., Sun Y., Jiao W., Cao G., Tamegai T., Golubov A.A. // JETP Lett. 2017. V. 105. № 2. P. 98. http://doi.org./10.1134/S0021364017020151
  13. Vinnikov L.Ya., Veshchunov I.S., Sidelnikov M.S., Stolyarov V.S. // Instrum. Exp. Tech. 2019. V. 62. № 4. P. 587. http://doi.org./10.1134/S0020441219040122
  14. Tegel M., Rotter M., Weiß V., Schappacher F.M., Pött-gen R., Johrendt D. // J. Phys. Condens. Matter. 2008. V. 20. № 45. P. 452201. http://doi.org./10.1088/0953-8984/20/45/452201
  15. Xiao Y., Su Y., Schmidt W., Schmalzl K., Kumar C.M.N., Price S., Chatterji T., Mittal R., Chang L.J., Nandi S., Kumar N., Dhar S.K., Thamizhavel A., Brueckel Th. // Phys. Rev. B. 2010. V. 81. № 22. P. 220406. http://doi.org./10.1103/PhysRevB.81.220406
  16. Zapf S., Stingl C., Post K.W., Maiwald J., Bach N., Pietsch I., Neubauer D., Löhle A., Clauss C., Jiang S., Jeevan H.S., Basov D.N., Gegenwart P., Dressel M. // Phys. Rev. Lett. 2014. V. 113. № 22. P. 227001. http://doi.org./10.1103/PhysRevLett.113.227001
  17. Ельцев Ю.Ф., Перваков К.С., Власенко В.А., Гаврилкин С.Ю., Хлыбов Е.П., Пудалов В.М. // УФН. 2014. Т. 184. № 8. С. 897. http://doi.org./10.3367/UFNr.0184.201408j.0897
  18. Батова Д.Е., Власко-Власов В.К., Гончаров В.А., Емельченко Г.Е., Инденбом М.В., Осипьян Ю.А. // ЖЭТФ. 1988. Т. 94. Вып. 11. С. 356.
  19. Uspenskaya L.S., Tikhomirov O.A., Bozhko S.I., Ego-rov S.V., Chugunov A.A. // J. Appl. Phys. 2013. V. 113. № 16. P. 163907. http://doi.org./10.1063/1.4803051
  20. Мусаева З.Р., Выборнов Н.А., Булатов Н.А., Карпасюк В.К., Успенская Л.С., Язенков С.Х. // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтрон. исслед. 2007. № 7. С. 66.
  21. Успенская Л.С., Нургалиев Т., Благоев Б., Дончев Т., Митева С. // Изв. РАН. Сер. Физ. 2008. Т. 72. № 4. С. 572.
  22. Mirri C., Dusza A., Bastelberger S., Chu J.-H., Kuo H.-H., Fisher I.R., Degiorgi. L. // Phys. Rev. B. 2014. V. 89. № 6. P. 060501. http://doi.org./10.1103/PhysRevB.89.060501
  23. Mirri C., Dusza A., Bastelberger S., Chu J.-H., Kuo H.-H., Fisher I.R., Degiorgi. L. // J. Supercond. Nov. Magn. 2016. V. 29. № 12. P. 3053. http://doi.org./10.1007/s10948-016-3773-y
  24. Pal A., Chinotti M., Chu J.-H., Kuo H.-H., Fisher I.R., Degiorgi L. // NPJ Quantum Materials. 2019. V. 4. № 1. P. 3. http://doi.org./10.1038/s41535-018-0140-1
  25. Смоленский Г.А., Боков В.А., Юсупов В.А., Край- ник Н.Н., Пасынков Р.Е., Шур М.С. Сегнетоэлектрики и антисегнетоэлектрики. Л.: Наука, 1971. 476 c.
  26. Классен-Неклюдова М.В. Механическое двойникование кристаллов. М.: Изд-во АН СССР, 1960. 261 c.
  27. Degiorgi L. // Front. Phys. 2022. V. 10. P. 866664. http://doi.org./10.3389/fphy.2022.866664

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Photographs of the surface of the EuFe2As2 single crystal obtained in reflected polarized light at 184.9 K and different orientations of the axes a and b (a, b) of the forming rhombic phase relative to the direction of polarization of the incident light: dark (1) and light (2) band contrasts, E – contour of the step on the plane where the transition takes place to the lower terrace of the surface.

Download (461KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Microdomains (A and B) of the bands of the forming rhombic phase at 184.7 K (a); the twin structure formed at 184.5 K, which practically persists with a further decrease in temperature (b).

Download (499KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. The appearance of longitudinal and transverse brightness modulations of the image of the double structure of the rhombic phase (stresses) at a temperature of: a – 186.2; b – 33 K (contrast is changed to simultaneously visualize both the modulation and the double structure). It can be seen that the position of the twin boundaries is almost invariable over a wide temperature range.

Download (512KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. The brightness profile measured in the transverse direction relative to the twin domains at 186.84 (1), 186.82 (2), 186.2 (3), 90.8 (4) and 14.7 K (5) (a); temperature dependence of the maximum (1) and minimum (2) brightness in the modulation bands, as well as the modulation amplitudes (3) (b).

Download (459KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. The formation of a rhombic phase (white stripes) in one of the crystal regions at a temperature of: a – 186.84; b – 186.82 K (contrast transformation in the region of localization of the rhombic phase with simultaneous compression of the area occupied by this phase).

Download (405KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Transformation at T = 8 To macroscopic voltage modulation under the action of a magnetic field H = 50 E lying in the plane ab and applied at an angle of about 20 ° (a) and 70° (b) to the twin boundaries (the direction of the field is shown by black arrows, the direction of the crystallographic axes in the tetragonal phase is white arrows).

Download (371KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».