PROISKhOZhDENIE LINII EPR (g ≈ 4) V MAGNITNYKh NANOKOMPOZITAKh – PROYaVLENIE DVUKhKVANTOVYKh PEREKhODOV V FERROMAGNITNYKh GRANULAKh

Cover Page
  • Authors: Drovosekov A.B.1, Dmitrieva M.Y.1,2, Sitnikov A.V.3,4, Nikolaev S.N.4, Ryl'kov V.V.4,5,6
  • Affiliations:
    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
  • Issue: Vol 166, No 3 (2024)
  • Pages: 383-390
  • Section: Articles
  • URL: https://transsyst.ru/0044-4510/article/view/653829
  • DOI: https://doi.org/10.31857/S0044451024090086
  • ID: 653829

Cite item

Full Text

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

Abstract

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.

About the authors

A. B. Drovosekov

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

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

M. Yu. Dmitrieva

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

Москва, Россия; Москва, Россия

A. V. Sitnikov

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

Воронеж, Россия; Москва, Россия

S. N. Nikolaev

Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»

Москва, Россия

V. V. Ryl'kov

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

Москва, Россия; Москва, Россия; Фрязино, Московская обл., Россия

References

  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).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences