Оптические свойства сплавов гейслера Mn3Z (Z=Al, Ga, Si, Sn)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Представлены результаты экспериментального исследования оптических свойств сплавов Гейслера Mn3Z (Z=Al, Ga, Si, Sn). Обнаружено аномальное для металлических систем поведение оптических характеристик сплавов в ИК-области спектра — отсутствие вклада от внутризонного поглощения и наличие интенсивного межзонного поглощения. Структура спектров оптической проводимости находит качественное объяснение на основе имеющихся первопринципных расчетов зонной структуры.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

E. И. Шредер

Институт физики металлов им. М.Н. Михеева УрО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: shreder@imp.uran.ru
Россия, Екатеринбург

А. Д. Свяжин

Институт физики металлов им. М.Н. Михеева УрО РАН

Email: shreder@imp.uran.ru
Россия, Екатеринбург

В. В. Марченков

Институт физики металлов им. М.Н. Михеева УрО РАН

Email: shreder@imp.uran.ru
Россия, Екатеринбург

Список литературы

  1. Марченков В.В., Ирхин В.Ю. Полуметаллические ферромагнетики, спиновые бесщелевые полупроводники и топологические полуметаллы на основе сплавов Гейслера: теория и эксперимент // ФММ. 2021. Т. 122. № 12. С. 1221–1246.
  2. De Groot R.A., Mueller F.M., Mueller P.G., van Engen P.G., Bushow K.H.J. New class of materials — half-metallic ferromagnets // Phys. Rev. Lett. 1983. V. 50. P. 2024–2027.
  3. Katsnelson M.I., Irkhin V.Yu., Chioncel L., Lichtenstein A.I., De Groot R.A. Half-metallic ferromagnets: from band structure to many-body effects // Rev. Mod. Phys. 2008. V. 80(2). P. 315–378.
  4. Марченков В.В., Ирхин В.Ю., Семянникова А.А., Коренистов П.С., Марченкова Е.Б. Электросопротивление, магнитные и гальваномагнитные свойства литого и быстрозакаленного сплава Гейслера Mn3Al // ФММ. 2023. 124 № 4. С. 339–345.
  5. Jamer M.E., Wang Y.J., Stephen G.M., McDonald I.J., Grutter A.J., Sterbinsky G.E., Arena D.A., Borchers J.A., Kirby B.J., Lewis L.H., Barbiellini B., Bansil A., and Heiman D. Compensated Ferrimagnetism in the Zero-Moment Heusler Alloy Mn3Al // Phys. Rev. Appl. 2017. V. 7 (6). P. 064036. https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.7.064036
  6. Pfleiderer C., Bœuf J., Löhneysen H.V. Stability of Antiferromagnetism at High Magnetic Fields in Mn3Si // Phys. Rev. B. 2002. V. 65 (17). P. 172404. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.65.172404
  7. Bang H.W., Yoo W., Kim C., Lee S., Gu J., Park Y., Lee K., Jung M.H. Structural, Magnetic, and Electrical Properties of Collinear Antiferromagnetic Heteroepitaxy Cubic Mn3Ga Thin Films // Appl. Phys. Lett. 2019. V. 115. (1). P. 012402. https://doi.org/10.1063/1.5088790
  8. Cao L.Y., Xu Z.A., Gao B.X., Wang L., Zhang X.T., Zhang X.Y., Guo Y.F., Chen R.Y. Optical Study of Three-Dimensional Weyl Semimetal Mn3Sn // Phys. Rev. B. 2023. V. 108 (23). P. 235109. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.108.235109
  9. Kuroda K., Tomita T., Suzuki M.T., Bareille C., Nugroho A.A., Goswami P., Ochi M., Ikhlas M., Nakayama M., Akebi S., Noguchi R., Ishii R., Inami N., Ono K., Kumigashira H., Varykhalov A., Muro T., Koretsune T., Arita R., Shin S., Takeshi K., Nakatsuji S. Evidence for Magnetic Weyl Fermions in a Correlated Metal // Nature Mater. 2017. V. 16. P. 1090–1095. https://doi.org/10.1038/NMAT4987
  10. Yang H., Sun Y., Zhang Y., Shi W.J., Parkin S.S.P., Yan B. Topological Weyl Semimetals in the Chiral Antiferromagnetic Materials Mn3Ge and Mn3Sn // New J. Phys. 2017. V. 19 (1). P. 015008. https://doi.org/10.1088/1367-2630/aa5487
  11. Higo T., Man H., Gopman D.B., Wu L., Koretsune T., Van ’T Erve O.M.J., Kabanov Y.P., Rees D., Li Y., Suzuki M.T., Patankar S., Ikhlas M., Chien C.L., Arita R., Shull R.D., Orenstein J., Nakatsuji S. Large Magneto-Optical Kerr Effect and Imaging of Magnetic Octupole Domains in an Antiferromagnetic Metal // Nature Photonics. 2018. V. 12 (2). P. 73–78. https://doi.org/10.1038/s41566-017-0086-z
  12. Li X., Xu L., Ding L., Wang J., Shen M., Lu X., Zhu Z., Behnia K. Anomalous Nernst and Righi-Leduc Effects in Mn3Sn: Berry Curvature and Entropy Flow // Phys. Rev. Lett. 2017. V. 119 (5). P. 056601. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.119.056601
  13. Rout P.K., Madduri P.V.P., Manna S.K., Nayak A.K. Field-Induced Topological Hall Effect in the Noncoplanar Triangular Antiferromagnetic Geometry of Mn3Sn // Phys. Rev. B. 2019. V. 99 (9). P. 094430. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.99.094430
  14. Ikhlas M., Tomita T., Koretsune T., Suzuki M.T., Nishio-Hamane D., Arita R., Otani Y., Nakatsuji S. Large Anomalous Nernst Effect at Room Temperature in a Chiral Antiferromagnet // Nature Phys. 2017. V. 13 (11). P. 1085–1090. https://doi.org/ 10.1038/nphys4181
  15. Tomiyoshi S., Yamaguchi Y., Ito Y. A Mn3Sn Neutron Polarizer // Phys. B: Condens. Matter. 1995. V. 213–214 (C). P. 932–934. https://doi.org/10.1016/0921-4526(95)00326-5
  16. Chinnadurai K., Natesan B. Influence of Main-Group Elements on Structural, Electronic, Magnetic and Half-Metallic Properties of DO3-Type Mn3Z (Z = Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, P, As and Sb) Alloys — A DFT Study // Comput. Condens. Matter. 2024. V. 38. P. e00871. https://doi.org/10.1016/j.cocom.2023. e00871
  17. Chadov S., D’Souza S.W., Wollmann L., Kiss J., Fecher G.H., Felser C. Chemical Disorder as an Engineering Tool for Spin Polarization in Mn3Ga -Based Heusler Systems // Phys. Rev. B. 2015. V. 91 (9). P. 094203. https://doi.org/10.1103/ PhysRevB.91.094203
  18. Князев Ю.В., Лукоянов А.В., Кузьмин Ю.И., Даш Ш., Патра А.К., Васундхара М. Электронная структура и спектральные характеристики соединения Mn3Al // ФММ. 2021. Т. 122. № 10. С. 954–960.
  19. Zhang D., Yan B., Wu S.-C., Kübler J., Kreiner G., Parkin S.S.P. and Felser C. First-principles study of the structural stability of cubic, tetragonal and hexagonal phases in Mn3Z (Z=Ga, Sn and Ge) Heusler compounds // J. Phys.: Condens. Matter. 2013. V. 25. P. 206006.
  20. Kostenko M.G., Lukoyanov A.V. Magnetic properties and electronic structure of Mn–Al alloys in the β-Mn structure // JMMM. 2022. V. 542. P. 168600–168602.
  21. Hortamani M., Sandratskii L., Zahn P., Mertig I. Physical origin of the incommensurate spin spiral structure in Mn3Si // J. Appl. Phys. 2009. V. 105. P. 07E506.
  22. Соколов А.В. Оптические свойства металлов. М.: Физ.-мат. лит., 1961. 464 с.
  23. Jeong T. Magnetic properties of Mn3Si from first-principles studies // Physica B: Condensed Matter. 2012. V. 407. P. 888–890.
  24. Tianye Yu, Rui Liu, Yiran Peng, Pengyu Zheng, Guangwei Wang, Xiaobo Ma, Zhihong Yuan, and Zhiping Yin. Correlated electronic structure of the kagome metal Mn3Sn // Phys. Rev. B. 2022. V. 106. P. 205103. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.106.205103
  25. Шредер Е.И., Свяжин А.Д., Махнев А.А. Эволюция электронной структуры и оптических свойств сплавов Гейслера на основе железа // Оптика и спектроскопия. 2015. Т. 119. № 5. С. 96–100.
  26. Шредер Е.И., Кириллова М.М., Дякина В.П. Оптические, электрические свойства и электронные характеристики сплавов Co2MnZ (Z = Al, Ga, Si, Sn, Sb) // ФММ. 1996. Т. 81. Вып. 4. С. 82–90.
  27. Шредер Е.И., Лукоянов А.В., Мухачев Р.Д., Филанович А.Н., Даш Ш., Патра А.К, Васундхара М. Электронная структура и оптические свойства сплавов Гейслера Mn2–xFe1+xAl (x = –0.5, 0, 0.5, 1) // ФММ. 2023. Т. 124. № 3. С. 257–263.
  28. Шредер Е.И., Филанович А.Н., Чернов Е.Д., Лукоянов А.В., Марченков В.В., Сташкова Л.А. Электронная структура, термоэлектрические и оптические свойства сплавов Гейслера Mn2MeAl (Me=Ti, V, Cr) // ФММ. 2023. Т. 124. № 7. С. 608–615.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Дисперсия действительной ε1 и мнимой ε2 части диэлектрической проницаемости сплавов.

Скачать (19KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Дисперсия оптической проводимости сплавов. На вставке — более подробно ИК-область.

Скачать (22KB)
Метаданные