Features of the Scaling of the Anomalous Hall Effect in (CoFeB)x(LiNbO3)100 − x Nanocomposite Films Below the Percolation Threshold: Manifestation of the Cotunneling Hall Conductance?

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

A scaling behavior of the anomalous Hall effect resistivity ρAHE versus the longitudinal resistivity ρ in (CoFeB)x(LiNbO3)100 − x nanocomposites with a low content of dispersed Co and Fe atoms (Nd ~ 4 × 1020 cm−3) in an amorphous LiNbO3 matrix is studied in the range x ≈ 40–48 at % below the percolation threshold xp ≈ 49 at %. A logarithmic temperature dependence of the conductivity σ ~ lnT  has been observed in the range x ≈ 44–48 at %, which is transformed in the range x ≈ 40–42 at % to a square root law lnσ ∝ ‒(T0/T)1/2, which is characteristic of cotunneling transport processes in nanocomposites. It has been found that the exponent n ≈ 0.24 in the scaling law ρAHE/x ∝ [ρ(x)]n coincides within an accuracy of 5% with the exponent n in a similar dependence for nanocomposites based on the (CoFeB)x(Al2O3)100 − x matrix with a high content Nd ~1021–1022 cm–3 and with the exponent n in a parametric dependence ρAHE ∝ [ρ(T)]n for the samples with the minimum content x ≈ 40 at %. The found features are attributed to the correlated change in the probability of cotunneling transitions in a set of more than three centers under the effect of spin–orbit coupling. The manifestation of the barrier tunneling anomalous Hall effect at granule interfaces is also p-ossible.

About the authors

S. N. Nikolaev

National Research Center Kurchatov Institute

Email: niklser@list.ru
123182, Moscow, Russia

K. Yu. Chernoglazov

National Research Center Kurchatov Institute

Email: niklser@list.ru
123182, Moscow, Russia

A. Sh. Bugaev

Moscow Institute of Physics and Technology (National Research University);Fryazino Branch, Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics, Russian Academy of Sciences

Email: niklser@list.ru
141701, Dolgoprudnyi, Moscow region, Russia;141190, Fryazino, Moscow region, Russia

A. B. Granovskiy

Faculty of Physics, Moscow State University;Institute for Theoretical and Applied Electrodynamics, Russian Academy of Sciences

Email: niklser@list.ru
119991, Moscow, Russia;125412, Moscow, Russia

V. V. Ryl'kov

National Research Center Kurchatov Institute;Fryazino Branch, Kotelnikov Institute of Radio Engineering and Electronics, Russian Academy of Sciences;Institute for Theoretical and Applied Electrodynamics, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: niklser@list.ru
123182, Moscow, Russia;141190, Fryazino, Moscow region, Russia;125412, Moscow, Russia

References

  1. N. Nagaosa, J. Sinova, S. Onoda, A. H. MacDonald, and N. P. Ong, Rev. Mod. Phys. 82, 1539 (2010).
  2. J. Sinova, S. O. Valenzuela, J. Wunderlich, C. H. Back, and T. Jungwirth, Rev. Mod. Phys. 87, 1213 (2015).
  3. H. Wang, Y. Dai, G.-M. Chow, and J. Chen, Prog. Mater. Sci. 130, 100971 (2022).
  4. L. Sˇmejkal, A. H. MacDonald, J. Sinova, S. Nakatsuji, and T. Jungwirth, Nat. Rev. Mater. 7, 482 (2022).
  5. L. Sˇmejkal, J. Sinova, S. Nakatsuji, and T. Jungwirth, Phys. Rev. X 12, 040501 (2022).
  6. S. A. Tarasenko, V. I. Perel, and I. N. Yassievich, Phys. Rev. Lett. 93, 056601 (2004).
  7. A. Vedyayev, N. Ryzhanova, N. Strelkov, and B. Dieny, Phys. Rev. Lett. 110, 247204 (2013).
  8. A. V. Vedyayev, M. S. Titova, N. V. Ryzhanova, M. Y. Zhuravlev, and E. Y. Tsymbal, Appl. Phys. Lett. 103, 032406 (2013).
  9. A. Matos-Abiague and J. Fabian, Phys. Rev. Lett. 115, 056602 (2015).
  10. Е. А. Караштин, Н. С. Гусев, И. Ю. Пашенькин, М. В. Сапожников, А. А. Фраерман, ЖЭТФ 163, 5 (2023).
  11. 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).
  12. В. В. Рыльков, С. Н. Николаев, В. А. Демин, А. В. Емельянов, А. В. Ситников, К. Э. Никируй, В. А. Леванов, М. Ю. Пресняков, А. Н. Талденков, А. Л. Васильев, К. Ю. Черноглазов, А. С. Веденеев, Ю. Е. Калинин, А. Б. Грановский, В. В. Тугушев, А. С. Бугаев, ЖЭТФ 153, 424 (2018).
  13. Е. В. Кучис, Гальваномагнитные эффекты и методы их исследования, Радио и связь, М. (1990), 264 с.
  14. 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).
  15. I. S. Beloborodov, A. V. Lopatin, V. M. Vinokur, and K. B. Efetov, Rev. Mod. Phys. 79, 469 (2007).
  16. A. Pakhomov, X. Yan, and B. Zhao, Appl. Phys. Lett. 67, 3497 (1995).
  17. S. Onoda, N. Sugimoto, and N. Nagaosa, Phys. Rev. B 77, 165103 (2008).
  18. Б. А. Аронзон, Д. Ю. Ковалев, А. Н. Лагарьков, Е. З. Мейлихов, В. В. Рыльков, М. В. Седова, N. Negre, M. Goiran, J. Leotin, Письма в ЖЭТФ 70, 87 (1999).
  19. А. В. Ведяев, А. Б. Грановский, О. А. Котельникова, Кинетические явления в неупорядоченных ферромагнитных сплавах, изд-во МГУ, М. (1992).
  20. А. В. Ведяев, А. Б. Грановский, А. В. Калицов, Ф. Брауэрс, ЖЭТФ 112, 2198 (1997).
  21. Y. Tian, L. Ye, and X. Jin, Phys. Rev. Lett. 103, 087206 (2009).
  22. D. Hou, G. Su, Y. Tian, X. Jin, S. A. Yang, and Q. Niu, Phys. Rev. Lett. 114, 217203 (2015).
  23. Л. В. Луцев, М. Н. Копытин, А. В. Ситников, О. В. Стогней, ФТТ 47, 2080 (2005).
  24. H. Meier, M. Y. Kharitonov, and K. B. Efetov, Phys. Rev. B 80, 045122 (2009).
  25. X. Liu, S. Shen, Z. Ge, W. L. Lim, M. Dobrowolska, and J. K. Furdyna, Phys. Rev. B 83, 144421 (2011).
  26. A. Shitade, and N. Nagaosa, J. Phys. Soc. Jpn. 81, 083704 (2012).
  27. A. V. Vedyaev and A. B. Granovsky, Sov. Phys. Solid State 28, 1293 (1986).
  28. X.-J. Liu, X. Liu, and J. Sinova, Phys. Rev. B 84, 165304 (2011).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2023 Российская академия наук

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».