ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЛИНИИ ЭПР (g ≈ 4) В МАГНИТНЫХ НАНОКОМПОЗИТАХ – ПРОЯВЛЕНИЕ ДВУХКВАНТОВЫХ ПЕРЕХОДОВ В ФЕРРОМАГНИТНЫХ ГРАНУЛАХ

Обложка
  • Авторы: Дровосеков А.Б.1, Дмитриева М.Ю.1,2, Ситников А.В.3,4, Николаев С.Н.4, Рыльков В.В.4,5,6
  • Учреждения:
    1. Институт физических проблем им. П.Л. Капицы Российской академии наук
    2. Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
    3. Воронежский государственный технический университет
    4. Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»
    5. Институт теоретической и прикладной электродинамики Российской академии наук
    6. Фрязинский филиал Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук
  • Выпуск: Том 166, № 3 (2024)
  • Страницы: 383-390
  • Раздел: Статьи
  • URL: https://bakhtiniada.ru/0044-4510/article/view/268165
  • DOI: https://doi.org/10.31857/S0044451024090086
  • ID: 268165

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Методом электронного магнитного резонанса в широком диапазоне частот (f = 7–37 ГГц) и температур (T = 4.2–360 К) исследуются пленки металл-диэлектрических наногранулярных композитов MxD100-x с различным составом и процентным соотношением металлической и диэлектрической фаз (M = Fe, Co, Ni, CoFeB; D = Al2O3, SiO2, ZrO2; x ≈ 15–60 ат.%). При концентрациях металлической ферромагнитной фазы ниже порога перколяции экспериментальные спектры, помимо обычного сигнала ферромагнитного резонанса, содержат дополнительный пик поглощения, характеризуемый удвоенным эффективным g-фактором g ≈ 4. Появление такого пика в спектрах резонанса и его необычные свойства объясняются в рамках квантовомеханической модели «гигантского спина» возбуждением внутри магнитных наногранул «запрещенных» («вухквантовых») переходов с изменением проекции спина Δm = ±2.

Об авторах

А. Б. Дровосеков

Институт физических проблем им. П.Л. Капицы Российской академии наук

Email: drovosekov@kapitza.ras.ru
Россия, Москва, Россия

М. Ю. Дмитриева

Институт физических проблем им. П.Л. Капицы Российской академии наук; Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»

Email: drovosekov@kapitza.ras.ru
Россия, Москва, Россия; Москва, Россия

А. В. Ситников

Воронежский государственный технический университет; Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»

Email: drovosekov@kapitza.ras.ru
Россия, Воронеж, Россия; Москва, Россия

С. Н. Николаев

Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»

Email: drovosekov@kapitza.ras.ru
Россия, Москва, Россия

В. В. Рыльков

Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»; Институт теоретической и прикладной электродинамики Российской академии наук; Фрязинский филиал Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: drovosekov@kapitza.ras.ru
Россия, Москва, Россия; Москва, Россия; Фрязино, Московская обл., Россия

Список литературы

  1. J. L. Dormann and D. Fiorani, Magnetic Properties of Fine Particles, Elsevier, Amsterdam (1992).
  2. S. P. Gubin, ed., Magnetic Nanoparticles, John Wiley & Sons, Hoboken, NJ (2009).
  3. S. Bedanta, A. Barman, W. Kleemann, O. Petracic, and T. Seki, J. Nanomater. 2013, 952540 (2013).
  4. N. Noginova, F. Chen, T. Weaver, E. P. Giannelis, A. B. Bourlinos, and V. A. Atsarkin, J. Phys.: Con-dens. Matter 19, 246208 (2007).
  5. V. A. Atsarkin and N. Noginova, Appl. Magn. Reson. 51, 1467 (2020).
  6. A. B. Drovosekov, N. M. Kreines, A. S. Barkalova, S. N. Nikolaev, V. V. Rylkov, and A. V. Sitnikov, J. Magn. Magn. Mater. 495, 165875 (2020).
  7. А. Б. Дровосеков, Н. М. Крейнес, А. С. Баркалова, С. Н. Николаев, А. В. Ситников, В. В. Рыльков, Письма в ЖЭТФ 112, 88 (2020).
  8. А. Б. Дровосеков, Н.М. Крейнес, О. А. Ковалев, А. В. Ситников, С. Н. Николаев, В. В. Рыльков, ЖЭТФ 161, 853 (2022).
  9. А. Б. Дровосеков, Н. М. Крейнес, О. А. Ковалев, А. В. Ситников, С. Н. Николаев, В. В. Рыльков, ЖЭТФ 162, 426 (2022).
  10. А. Б. Дровосеков, Н.М. Крейнес, Д. А. Зигануров, А. В. Ситников, С. Н. Николаев, В. В. Рыльков, ЖЭТФ 164, 650 (2023).
  11. V. Rylkov, A. Sitnikov, S. Nikolaev, A. Emelyanov, K. Chernohlazov, K. Nikiruy, A. Drovosekov, M. Blinov, E. Fadeev, A. Taldenkov, V. Demin, A. Vedeneev, A. Bugaev, and A. Granovsky, IEEE Magn. Lett. 10, 2509504 (2019).
  12. В. В. Рыльков, А. В. Емельянов, С. Н. Николаев, К. Э. Никируй, А. В. Ситников, Е. А. Фадеев, В. А. Демин, А. Б. Грановский, ЖЭТФ 158, 164 (2020).
  13. Yu. A. Koksharov, D. A. Pankratov, S. P. Gubin, I. D. Kosobudsky, M. Beltran, Y. Khodorkovsky, and A. M. Tishin, J. Appl. Phys. 89, 2293 (2001).
  14. A. Jitianu, M. Crisan, A. Meghea, I. Rau, and M. Zaharescu, J. Mater. Chem. 12, 1401 (2002).
  15. I. Edelman, O. Ivanova, R. Ivantsov, D. Velikanov, V. Zabluda, Y. Zubavichus, A. Veligzhanin, V. Zai-kovskiy, S. Stepanov, A. Artemenko, J. Curely, and J. Kliava, J. Appl. Phys. 112, 084331 (2012).
  16. T. Castner, G. S. Newell, W. C. Holton, and C. P. Sli-chter, J. Chem. Phys. 32, 668 (1960).
  17. H. H. Wickman, M. P. Klein, and D. A. Shirley, J. Chem. Phys. 42, 2113 (1965).
  18. Я. Г. Клява, ЭПР-спектроскопия неупорядоченных твердых тел, Зинатне, Рига (1988).
  19. А. Абрагам, Б. Блини, Электронный парамагнитный резонанс переходных ионов, Мир, Москва (1972).
  20. C. Legein, J. Y. Buzare, and C. Jacoboni, J. Non-Cryst.Sol. 161, 112 (1993).
  21. O. Raita, A. Popa, D. Toloman, M. Stan, A. Da-rabont, and L. Giurgiu, Appl. Magn. Res. 40, 245 (2011).
  22. W. Wang, Z. Jiang, and Y. Du, J. Appl. Phys. 78, 6679 (1995).
  23. N. A. Lesnik, R. Gontarz, G.N. Kakazei, A. F. Kra-vets, P. E. Wigen, and J. Dubowik, Phys. St. Sol. (a) 196, 157 (2003).
  24. J. Gomez, A. Butera, and J. A. Barnard, Phys. Rev. B 70, 054428 (2004).
  25. G.N. Kakazei, Yu.G. Pogorelov, M.D. Costa, V.O. Golub, J. B. Sousa, P. P. Freitas, S. Cardoso, and P. E. Wigen, J. Appl. Phys. 97, 10A723 (2005).
  26. M. J. M. Pires, J. C. Denardin, E.C. daSilva, and M. Knobel, J. Appl. Phys. 99, 063908 (2006).
  27. С. А. Вызулин, Ю.Е. Калинин, Г. Ф. Копытов, Е. В. Лебедева, А. В. Ситников, Н. Е. Сырьев, Изв. вузов, Физика 49, 47 (2006).
  28. G. N. Kakazei, X. M. Liu, J. Ding, V. O. Golub, O. Y. Salyuk, R. V. Verba, S. A. Bunyaev, and A. O. Adeyeye, Appl. Phys. Lett. 107, 232402 (2015).
  29. O. N. Martyanov, D. A. Balaev, O. V. Pylypenko, L. V. Odnodvorets, S.V. Chernov, S.A. Nepijko, H. J. Elmers, C. M. Schneider, and G. Schonhense, J. Supercond. Nov. Magn. 28, 3587 (2015).
  30. Е. Н. Каблов, О. Г. Оспенникова, В. П. Пискорский, Д. В. Королев, Ю.Е. Калинин, А. В. Ситников, Е. И. Куницына, А. Д. Таланцев, В. Л. Бер-динский, Р. Б. Моргунов, ФТТ 58, 1086 (2016).
  31. N. Neugebauer, A. Fabian, M.T. Elm, D.M. Hofmann, M. Czerner, C. Heiliger, and P. J. Klar, Phys. Rev. B 101, 104409 (2020).
  32. Л. Н. Котов, М. П. Ласёк, В. К. Турков, Д. М. Холопов, В. С. Власов, Ю. Е. Калинин, А. В. Ситников, Изв. РАН, сер. физическая 84, 1255 (2020).
  33. E. A. Denisova, S. V. Komogortsev, R. S. Iskhakov, L. A. Chekanova, Yu. E. Kalinin, and A. V. Sitnikov, Acta Phys. Polon. A 134, 623 (2018).
  34. О. В. Стогней, А. В. Ситников, А. Д. Аль-Малики, Вестник Воронежского государственного технического университета 10, 7 (2014).
  35. Ю. Е. Калинин, А. В. Ситников, О. В. Стогней, Альтернативная энергетика и экология 54, 9 (2007).
  36. V. V. Rylkov, S. N. Nikolaev, K. Yu. Chernoglazov, V. A. Demin, A. V. Sitnikov, M. Yu. Presnyakov, A. L. Vasiliev, N. S. Perov, A. S. Vedeneev, Yu. E. Kalinin, V. V. Tugushev, and A. B. Granovsky, Phys. Rev. B 95, 144202 (2017).
  37. О. В. Стогней, А. В. Ситников, ФТТ 52, 2356 (2010).
  38. И. М. Трегубов, М. Ю. Смолякова, Д. Н. Клименко, М. А. Каширин, О. В. Стогней, Изв. вузов, Порошковая металлургия и функциональные покрытия 2, 37 (2013).
  39. О. В. Стогней, А. Д. Аль-Малики, А. А. Гребенников, К. И. Семененко, Е. О. Буловацкая, А. В. Ситников, ФТП 50, 725 (2016).
  40. M. S. Filatov, O. V. Stognei, and M. S. Antonova, J. Phys.Conf.Ser. 872, 012029 (2017).
  41. M.A.W. Schoen, J. Lucassen, H. T. Nembach, T. J. Silva, B. Koopmans, C. H. Back, and J. M. Shaw, Phys. Rev. B 95, 134410 (2017).
  42. N. Noginova, T. Weaver, E. P. Giannelis, A. B. Bour-linos, V. A. Atsarkin, and V. V. Demidov, Phys. Rev.B 77, 014403 (2008).
  43. N. Noginova, B. Bates, and V. A. Atsarkin, Appl. Magn. Res. 47, 937 (2016).
  44. M. Fittipaldi, R. Mercatelli, S. Sottini, P. Ceci, E. Falvo, and D. Gatteschi, Phys. Chem. Chem. Phys. 18, 3591 (2016).
  45. A. Cini, P. Ceci, E. Falvo, D. Gatteschi, and M. Fittipaldi, Z. Phys. Chem. 231, 745 (2017).
  46. N. E. Domracheva, V. E. Vorobeva, M. S. Gruzdev, Y. N. Shvachko, and D. V. Starichenko, Inorg. Chim. Acta 465, 38 (2017).
  47. С. А. Альтшулер, Б. М. Козырев, Электронный парамагнитный резонанс соединений элементов промежуточных групп, Наука, Москва (1972).
  48. C. Marti, R. Romestain, and R. Visocekas, Phys. St. Sol. (b) 28, 97 (1968).
  49. B. Clerjaud, Phys. St. Sol. (b) 72, K33 (1975).
  50. Дж. Смарт, Эффективное поле в теории магнетизма, Мир, Москва (1968).
  51. С. Н. Николаев, К.Ю. Черноглазов, А. В. Емельянов, А. В. Ситников, А. Н. Талденков, Т. Д. Пацаев, А. Л. Васильев, Е. А. Ганьшина, В. А. Демин, Н. С. Аверкиев, А. Б. Грановский, В. В. Рыльков, Письма в ЖЭТФ, 118, 46 (2023).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).