Магнитоэлектрическое взаимодействие на интерфейсе в сверхрешетках мультиферроиков: исследование фазовых переходов методами Монте-Карло

Получена: 08 июня 2019; Исправлена: 24 июня 2019; Принята: 25 июня 2019
Цитирование: А.Р. Юлдашева, Н.М. Нугаева. Магнитоэлектрическое взаимодействие на интерфейсе в сверхрешетках мультиферроиков: исследование фазовых переходов методами Монте-Карло. Письма о материалах. 2019. Т.9. №3. С.354-359
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2019-3-354-359

Аннотация

Схематичное представление магнитоэлектрического взаимодействие на границе между магнитными и ферроэлектрическими слоями.В работе исследованы фазовые переходы и поверхностные свойства с помощью моделирования методами Монте-Карло (МК-моделирование) в сверхрешетках мультиферроиков, образованных чередующимися магнитными и сегнетоэлектрическими слоями. Мы рассматриваем многослойную пленку мультиферроика, состоящую из ферро-магнитных слоев Lmz и сегнетоэлектрических слоев L fz, чередующихся в направлении оси z. Каждая плоскость xy имеет размерность L × L. Магнитая подсистема моделируется пленкой с объемно-центрированной кубической решеткой, сегнетоэлектрическая — с простой кубической решеткой. Для МК-моделирования мы используем алгоритм Метрополиса для системы с линейными размерами L × L × Lz. L варьируется в диапазоне L = 40, 60, 80, 100 для определения размерных эффектов. Толщину сверхрешетки в численных расчетах мы выбирали Lz = 8, 16, 12, 24. Исследовано влияние температуры, внешних магнитных и электрических полей, магнитоэлектрической связи на границе раздела на фазовые переходы. Фазовая диаграмма показывает, что температура перехода увеличивается при увеличении параметра магнитоэлектрического взаимодействия |Jmf | на интерфейсе. Фазовый переход второго рода в сверхрешетке происходит в диапазоне значений от Jmf = 0 до Jmf = −3.3. При Jmf = −2.5 и выше фазовые переходы происходят уже при одинаковой температуре. После Jmf = −3.5 в магнитной и сегнетоэлектрической подсистемах происходит фазовый переход первого рода. Определены температуры перехода, намагниченности слоев, поляризации слоев, восприимчивость, внутренняя энергия, намагниченность и поляризация интерфейса. Исследованы зависимости намагниченности и поляризации поверхностных слоев от температуры при различных параметрах магнитоэлектрического взаимодействия и значений внешних полей. Полученные результаты показывают, что в температурной зависимости энергии и других физических величин при низких температурах отсутствуют области метастабильности.

Ссылки (23)

1. H. T. Diep. Theory of magnetism - Application to surface physics. World Scientific (2014) 420 p. DOI: 10.1142/8994. Crossref
2. H. T. Diep. Journal of Science: Advanced Materials and Devices. 1, 31 (2016).
3. V. V. Prudnikov, P. V. Prudnikov, D. E. Romanovskii. JETP Letters. 102 (10), 668 (2015). Crossref
4. A. K. Murtazaev, A. B. Babaev. Materials Letters. 238, 321 (2019). Crossref
5. I. K. Kamilov, A. K. Murtazaev, K. K. Aliev. Physics-Uspekhi. 42 (7), 689 (1999). Crossref
6. A. P. Pyatakov, A. K. Zvezdin. Physics-Uspekhi. 55 (6), 557 (2012). Crossref
7. Y. Weng, L. Lin, E. Dagotto, S. Dong. Phys. Rev. Lett. 117, 037601 (2016). Crossref
8. B. D. Qu, W. L. Zhong, R. H. Prince. Phys. Rev. B. 55, 11218 (1997). Crossref
9. R. Ramesh, N. A. Spaldin. Nature materials. 6 (1), 21 (2007). Crossref
10. Y. Magnin, H. T. Diep. Phys. Rev. B. 85, 184413 (2012). Crossref
11. M. K. Kharrasov, I. R. Kyzyrgulov, I. F. Sharafullin, A. G. Nugumanov. Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. 80 (6), 695 (2016). Crossref
12. I. A. Sergienko, E. Dagotto. Physical Review B. 73 (9), 094434 (2006). Crossref
13. I. F. Sharafullin, M. K. Kharrasov, H. T. Diep. Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 476, 258 (2019). Crossref
14. P. M. Leufke, R. Kruk, R. A. Brand, H. Hahn. Phys. Rev. B. 87, 094416 (2013). Crossref
15. H. H. Ortiz-Alvarez, C. M. Bedoya-Hincapie, E. Restrepo-Parra. Physica B: Condensed Matter. 454, 235 (2014). Crossref
16. W. Wang, F.-l. Xue, M.-Z. Wang. Physica B: Condensed Matter. 515, 104 (2017). Crossref
17. A. Feraoun, A. Zaim, M. Kerouad. Solid State Communications. 248, 88 (2016). Crossref
18. X. T. P. Phu, V. T. Ngo, H. T. Diep. Physical Review E. 79 (6), 061106 (2009). Crossref
19. X. T. P. Phu, V. T. Ngo, H. T. Diep. Surface Science. 603 (1), 109 (2009). Crossref
20. H. T. Diep. Phys. Rev. B. 91, 014436 (2015). Crossref
21. I. F. Sharafullin, A. G. Nugumanov, A. R. Yuldasheva, A. R. Zharmukhametov, H. T. Diep. Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 475, 453 (2019). Crossref
22. I. F. Sharafullin, M. K. Kharrasov, H. T. Diep. arXiv:1812.11344 (2018).
23. I. F. Sharafullin, M. Kh. Kharrasov, H. T. Diep. Phys. Rev. B. 99, 214420 (2019). Crossref

Другие статьи на эту тему