Динаміка спінових систем та мікрохвильове поглинання в напівпровідниках та низькоомних твердих розчинах

Вивчено динамічні особливості характеристик таких “природних” НВЧ- НКВІДів. На цій основі розвинуто методику безконтактних вимірів процесів релаксації потоку, за допомогою якої в цих же зразках досліджено релаксацію магнітного потоку в слабких магнітних полях Н @ 10 Гс. Виявлене відхилення закону спаду намагніченості в часі від логарифмічного, яке пояснено у припущенні про участь у процесах релаксації двох типів центрів пінінгу: “слабких”, що визначають початкову, близьку до експоненціальної, ділянку спаду намагніченості і “сильних”, що приводять за великі проміжки часу до “крипу” магнітного потоку за логарифмічним законом спаду. На основі цих даних отримано характеристику джозефсонівських контактів у “природних” НКВІДах JcЧ (Ra) 2@2, 7ґ10-6 АЧОм2 (Ra=¶U/¶J – динамічний опір надпровідника, Jc – критичний струм через контакт), яка близька до властивостей тунельних контактів епітаксійних плівок YBCO.

У шостому розділі розглянуто спінову динаміку в системах з високою рівноважною концентрацією носіїв на прикладі твердих розчинів 3-d елементів. Електрони провідності в 3-d сплавах забезпечують металевий тип зв'язку кристалічної гратки і, як наслідок, стан електронної підсистеми є в багатьох випадках визначальним у формуванні їх фізичних властивостей. Варіюючи елементний склад сплаву і концентрацію легуючих домішок (азот, вуглець та ін.), можна в широких межах змінювати властивості електронної підсистеми. Динаміка цих властивостей детально вивчена в даному розділі методами електронного парамагнітного і феромагнітного резонансів.

Інтенсивність сигналів спінового резонансу електронів провідності (СРЕП) містить внесок, пропорційний густині електронних станів на поверхні Фермі D (EF), що є фундаментальною характеристикою перехідних металів та їх сплавів. Для визначення величини D (EF), використовувалися температурні залежності інтенсивності і форми лінії СРЕП, у тому числі зміна параметра асиметрії R від температури. Температурний хід цих величин визначається в основному двома фізичними параметрами u=d/ds і w=d/de, де d-товщина зразка, ds-глибина скін-шару, de-довжина дифузії електрона за час його спін-граткової релаксації. Показано, що міжвузлеві домішки азоту і вуглецю істотно впливають на величину D (EF) і термодинамічну стабільність аустенітних сплавів. У порівнянні з вуглецем сплави з домішкою азоту характеризуються більшою величиною D (EF) і кращою термодинамічною стабільністю. Виділено три типи парамагнітних підсистем в аустенітах: електрони провідності з g- фактором gs=1, 89 і сприйнятливістю Паулі; ізольовані локалізовані моменти (d-електрони) з gd=2, 35 і сприйнятливістю Кюрі-Вейса; суперпарамагнітні кластери з магнітним моментом М, які утворюються внаслідок неоднорідного розподілу 3-d атомів у розчині. Характер взаємодії між ними визначає температурні залежності g-фактору сигналу СРЕП і магнітної сприйнятливості матеріалу, що дозволило розділити внески в D (EF) за рахунок s- і d-електронів. Визначено антиферомагнітний характер обмінної взаємодії s- і d-електронів і показано, що нелінійна за температурою поведінка магнітної сприйнятливості пов'язана з наявністю кластерів. Знайдено, що сприйнятливість Паулі cs0 в азотних зразках на порядок вища, а сприйнятливість Кюрі-Вейса cd1 на порядок нижче, ніж у вуглецевих зразках. Цей результат показує, що ріст електронної густини на поверхні Фермі в азотному аустеніті відбувається за рахунок зменшення густини локалізованих електронів. Отже, легування азотом збільшує внесок металевої компоненти в міжатомних зв'язках. Присутність водню в 3-d сплавах істотно впливає на їх механічні і магнітні властивості. Вперше показано, що водень ініціює новий сигнал феромагнітного резонансу, ширина якого визначається розсіюванням електронів на атомах водню. Встановлено кореляцію між процесами десорбції міжвузлевого водню і динамікою сигналу ФМР, з аналізу якої визначено енергію активації процесів міграції водню Еа=0, 56±0, 02 еВ.

Динаміка магніторезонансних сигналів (ФМР, СРЕП) у нестехіометричних сплавах Ni1-x-yMnxGay з магнітною пам'яттю форми (МПФ) показує різку трансформацію спектрів у процесі мартенситного переходу. Вперше показано, що сплави з великим ефектом МПФ характеризуються в цілому великими коефіцієнтами магнітної анізотропії першого (К1) і другого (К2) порядків, оскільки необхідний магнітний тиск на границі двійникування (механізм МПФ) відбувається завдяки різниці Зеєманівської енергії між двома варіантами двійника – (М1-М2) ЧН. При цьому велика величина К2 спостерігається тільки для зразків з високою МПФ. Висока концентрація вільних електронів також корелює з великим значенням магніто-індукованої деформації, впливаючи на рухливість границь двійникування та характер мартенситної трансформації.

Сьомий розділ присвячено дослідженню динаміки парамагнітних властивостей фулериту С60 і композиту С60: Er. Виміри проводилися стаціонарними і нестаціонарними методами ЕПР в інтервалі Т=1, 7ё300 K.