Магнитные свойства и сверхтонкие взаимодействия в системах на основе железа

• Автор: Добышева, Людмила Викторовна
• Шифр специальности: 01.04.11
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Ижевск
• Количество страниц: 248 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Локальные магнитные моменты в сплавах

Леюо-СМС (М — Б1, Бп) при малых с

1.1. Расчеты локальных магнитных моментов в сплаве (1-металл -

ер-элемент в модели двухзонного гамильтониана

1.2. Локальные магнитные моменты в случае низких концентраций

ер-элемента. Расчеты из первых принципов

1.3. Орбитальный магнитный момент

1.4. Выводы
Глава 2. Сверхтонкие магнитные поля (СТМП) на ядрах железа
в сплавах .Реню-сМ? {М = Бъ, Бп) при малых с
2.1. Вклад в СТМП от электронов внутренних уровней
2.2. Вклад в СТМП от электронов валентных уровней
2.3. Орбитальный вклад в СТМП
2.4. Дипольный вклад в СТМП
2.5. Связь СТМП и локальных магнитных моментов
2.6. Выводы
Глава 3. Локальные искажения решетки вокруг атомов
эр-элемента в сплавах Бе — М (М = Бг, Р, Бп)
Глава 4. СТМП и локальные магнитные моменты в сплавах с
содержанием ер-элемента около 25 а! %. Расчеты электронной структуры для расшифровки мессбауэровских спектров
4.1. Сплавы Теюо-с^с с концентрацией кремния
13 а! % < с < 33 а! %
4.1.1. СТМП в сплавах с содержанием кремния менее 25 а! %
4.1.2. СТМП в сплавах с содержанием кремния выше 25 а! %
4.1.3. Обсуждение полученных результатов
4.2. Тройные квазибинарныс сплавы на основе системы Сез(5г, Бп, Се) .
4.2.1. Сплавы Реъ{Бг1~хБпх)2Ь
4.2.2. Сплавы Ре^{Б11^хСех)2ь

4.3. Карбид железа Fe^C (цементит)
4.3.1. Структурные особенности цементита
4.3.2. Детали вычислений электронной структуры
4.3.3. Структурные параметры цементита и их влияние
на магнитные характеристики
4.3.4. Параметры сверхтонкого взаимодействия и
мессбауэровские спектры цементита
4.4. Выводы
Глава 5. Магнитная структура многослойных систем Fe/Cr/Sn/Cr
5.1. Детали вычислений электронной структуры
5.2. Связь СТМП на олове с распределением намагниченности
в системе Fe/Cr/Sn/Cr
5.3. Несоизмеримые волны спиновой плотности в слоях хрома
5.4. Факторы, влияющие на магнитную структуру слоев хрома
5.5. Влияние шероховатости границ Fe/Cr на С-ТМП на олове
5.6. Выводы
Глава 6. Магнитная структура и СТМП в сплавах Fe-Al
6.1. Детали вычислений электронной структуры
6.2. Исследование решений с различной магнитной структурой
6.3. Влияние возбуждений стонеровского типа на магнитную
структуру
6.4. Выводы
Глава 7. Проблема точности в расчетах электронной структуры
Заключение
Приложение 1. Детали вычислений электронной структуры
Приложение 2. Сверхтонкое магнитное поле
Список литературы
Список статей, в которых опубликованы основные результаты .. і

Введение
Актуальность темы.
Создание и внедрение инновационных технологий требует постоянной разработки новых материалов. В связи с этим одно из лидирующих мест в физике твердого тела прочно занимает прогнозирование новых соединений и сплавов с заданными свойствами, для которого необходимо понимание механизмов формирования физических свойств на локальном (атомного масштаба) уровне. Экспериментальные исследования, далее с помощью нескольких методов, этой проблемы не решают, т.к. результаты измерений могут допускать различные интерпретации. Важным этапом исследовательской работы является создание феноменологической модели, описывающей полученный набор экспериментальных данных и позволяющей экстраполировать эти данные на неисследованную область изменения параметров и прогнозировать характеристики вновь создаваемых материалов. В ряде случаев совпадение результатов этой модели с экспериментом определяется большим количеством подгоночных параметров, а физические принципы, лежащие в основе таких моделей, остаются необоснованными.
Системы на основе железа, которым посвящена данная работа, являются основным компонентом современной техники. Несмотря на давнюю историю их исследований, полного понимания физических процессов, происходящих в них, еще нет. Одним из информативных и удобных методов исследования систем с железом является мессбауэровская спектроскопия, которая дополняет стандартные исследования намагниченности (т.е. усредненного по образцу свойства) измерением локальных величин, относящихся к отдельным атомам. Намагниченность сплавов с коллективизированным характером магнетизма определяется делокализованными б-электронами, распространенными по всему кристаллу, а параметры сверхтонких взаимодействий, получаемые в мессбауэровском эксперименте, формируются за счет плотности электронов в области ядра. Соотнесение между собой этих, совершенно разных по степени локализации, характеристик — это и фундаментальная физическая проблема, и обычная процедура в анализе экспериментов.

при с=6.25 at % (Еег^Бг) (таблица 6). Заметим, что параметр решетки в системе Ее — Бг немного падает с концентрацией, и ЛММ должны были бы также уменьшаться (см. пункт А). В системе Ее-Эп рост ЛММ с концентрацией намного заметнее, но понятно, что этот рост в основном определяется ростом параметра решетки (табл. 6).
Рост ЛММ с концентрацией для системы Ее — Б? характерен в основном для всех позиций железа (табл. 6). Однако, несмотря на рост каждого локального момента по отдельности, средний локальный магнитный момент в системе Ее-ХБ1Х немного уменьшается с концентрацией 2.238 //,ц (с—3.125 а! %) —> 2.230 Цв (с—6.25 а! %) (рис. 7 на стр. 27). Этот парадоксальный на первый взгляд результат возникает из-за того, что при расчете средней величины меняется относительный вклад рп магнитных моментов различных неэквивалентных атомов железа;
М = У^рпМь п
В сплавах с большей концентрацией атомы железа с примесью в окружении встречаются чаще, что увеличивает их относительный вклад в среднюю намагниченность.
Представленные расчеты позволили подтвердить качественные выводы, сделанные на основе работ [36,38] и описанные в параграфе 1.1, что при условии постоянства параметра решетки в разупорядоченных сплавах, где сильно затухание электронов, ЛММ практически не зависят от концентрации и определяются числом ближайших атомов ер-элемента.
Б. Естественно ожидать, что ЛММ атома с большим количеством атомов ер-элемента в NN должен существенно уменьшаться вплоть до нуля, как это происходило в модельном расчете (см. рис. 2 на стр. 21), из-за более сильной й-с! гибридизации, которая уплощает парциальную плотность ё-электронов.
Рнс. 7 (стр. 27) демонстрирует довольно хорошее согласие вычисленного среднего магнитного момента, приходящегося на атом железа, с экспериментальными данными, хотя теоретические величины несколько выше экспериментальных; полученные величины средних магнитных моментов на атом железа для Ее^Бп (Мы = 2.380цв) и для Ее^Бг (Мил = 2.228/Дз) превы-