Управляемый электрическим полем магнитный переход в магнитоэлектрических композитах на основе сплава Fe49Rh51

А. Амиров, А.С. Старков, И.А. Старков, А.П. Каманцев, В.В. Родионов показать трудоустройства и электронную почту
Получена: 09 июля 2018; Исправлена: 04 августа 2018; Принята: 15 августа 2018
Цитирование: А. Амиров, А.С. Старков, И.А. Старков, А.П. Каманцев, В.В. Родионов. Управляемый электрическим полем магнитный переход в магнитоэлектрических композитах на основе сплава Fe49Rh51. Письма о материалах. 2018. Т.8. №3. С.353-357
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2018-3-353-357

Аннотация

В трехслойном  композита PZT/FeRh/PZT  продемонстрирована возможность управления температурой магнитного перехода и шириной гистерезиса с помощью электрического поля.Изготовлен и исследованы магнитные свойства трехслойного магнитоэлектрического композита PZT/FeRh/PZT, состоящего из слоя магнитного сплава Fe49Rh51 и двух слоев пьезоэлектрика – цирконата титаната свинца PbZr0.53Ti0.47O3. Исследования структуры подтвердили элементный состав соответствующий сплаву Fe49Rh51, а ренгеноструктурный анализ показал преобладание фазы (тип B2) с кристаллической структурой bcc (ОЦК), с присутствием примесной фазы типа α/ с fcc (гранецентрированная кубическая решетка) кристаллической структурой. Анализ температурных зависимостей магнитной восприимчивости композита показал наличие фазового превращения, соответствующего магнитоструктурному переходу из антиферромагнитного состояния в ферромагнитное в области ~324 К в режиме нагрева и ~315 К при охлаждении. Включение напряжения 50 В на концах композита приводит к смещению перехода к температуре ~320 K в режиме нагрева и ~316 K в режиме охлаждения, а также к уменьшению формы и площади термомагнитного гистерезиса. Суть эффекта в данном режиме заключается в том, что при приложении электрического напряжения пьезоэлектрические слои композита меняют свои размеры за счет обратного пьезоэлектрического эффекта. В результате, механическое воздействие передается на магнитный слой через плоскости взаимодействия слоев, воздействуя на структуру магнитного слоя. В целом, приложение электрического напряжения разной амплитуды приводит к уменьшению величины магнитной восприимчивости, смещению температур перехода и изменению формы и площади температурного гистерезиса, что может быть интересным для контроля магнитных свойств материалов. Влияние электрического поля на магнитные поведения композита рассмотрено в рамках модели на основе теории Ландау, в которой тонкие пластинки, состоящие из нескольких слоёв мультиферроиков, могут заменены на одиночный эффективный слой.

Ссылки (22)

1. M. Tishin, Y. I. Spichkin. The Magnetocaloric Effect and its Applications. Inst. of Physics, New York (2003).
2. V. Franco, J. S. Blazquez, J. J. Ipus, J. Y. Law, L. M. Moreno-Ramirez, A. Conde. Progress in Materials Science. 93, 112 (2018). Crossref
3. D. Sander et al. J. Phys. D: Appl. Phys. 50, 363001 (2017). Crossref
4. Kh. Ya. Mulyukov, I. I. Musabirov, A. V. Mashirov. Letters on Materials. 2(4), 194 (2012). (in Russian) [Х. Я. Мулюков, И. И. Мусабиров, А. В. Маширов. Письма о материалах. 2(4), 194 (2012).]. Crossref
5. V. V. Khovaylo, V. V. Rodionova, S. N. Shevyrtalov, V. Novosad. Phys. Status Solidi B. 251(10), 2104 (2014).
6. S. Nikitin, G. Myalikgulyev, A. Tishin, M. Annaorazov, K. Asatryan, A. Tyurin. Phys.Lett. A. 148, 363 (1990). Crossref
7. A. I. Zakharov, A. M. Kadomtseva, R. Z. Levitin, E. G. Ponyatovskii. Sov. Phys. JETP-USSR. 19, 1348 (1964). (in Russian) [А. И. Захаров, А. М. Кадомцева, Р. З. Левитин, Е. Г. Понятовский. ЖЭТФ. 46, 2003 (1964).].
8. A. M. Aliev, A. B. Batdalov, L. N. Khanov, A. P. Kamantsev, V. V. Koledov, A. V. Mashirov, V. G. Shavrov, R. M. Grechishkin, A. R. Kaul’, V. Sampath. Applied Physics Letters. 109, 202407 (2016). Crossref
9. A. Chirkova, K. Skokov, L. Schultz, N. Baranov, O. Gutfleisch, T. Woodcock. Acta Mater. 106, 15 (2016). Crossref
10. E. Stern-Taulats, T. Castán, L. Mañosa, A. Planes, N. D. Mathur, X. E. Moya. MRS Bulletin. 43(4), 295 (2018). Crossref
11. L. Manosa, D. Gonzalez-Alonso, A. Planes, E. Bonnot, M. Barrio, J. L. Tamarit, S. Aksoy, M. Acet. Nature Materials. 9, 478 (2010). Crossref
12. I. A. Starkov, A. S. Starkov. Int. J. Solids Struct. 100, 187 (2016). Crossref
13. R. O. Cherifi, V. Ivanovskaya, L. C. Phillips, A. Zobelli, I. C. Infante, E. Jacquet, V. Garcia, S. Fusil, P. R. Briddon, N. Guiblin, A. Mougin, A. A. Unal, F. Kronast, S. Valencia, B. Dkhil, A. Barthelemy, M. Bibes. Nature Materials. 13, 345 (2014). Crossref
14. Q. B. Hu, J. Li, C. C. Wang, Z. J. Zhou, Q. Q. Cao, T. J. Zhou, D. H. Wang, and Y. W. Du. Appl. Phys. Lett. 110, 222408 (2017). Crossref
15. Y.-Y. Gong, D.-H. Wang, Q.-Qi. Cao, En-Ke Liu, J. Liu, Y.-W. Du. Adv. Mater. 27(5), 1 (2015). Crossref
16. A. A. Amirov, V. V. Rodionov, I. A. Starkov, A. S. Starkov, A. M. Aliev. Journal of Magnetism and Magnetic Materials. In Press, Corrected Proof (2018). Crossref
17. A. A.Amirov, A. B. Batdalov, S. N. Kallaev, Z. M. Omarov, I. A. Verbenko, O. N. Razumovskaya, L. A. Reznichenko, L. A. Shilkina. Phys. Solid State. 51, 1189 (2009). (in Russian) [А. А. Амиров, А. Б. Батдалов, С. Н. Каллаев, З. М. Омаров, И. А. Вербенко, О. Н. Разумовская, Л. А. Резниченко, Л. А. Шилкина. Физика твердого тела. 51(6), 1123 (2009).].
18. E. Stern-Taulats, T. Castan, A. Planes, L. H. Lewis, R. Barua, S. Pramanick, S. Majumdar, L. Manosa. Phys. Rev. B. 95, 104424 (2017). Crossref
19. Ce-Wen Nan, M. I. Bichurin, Shuxiang Dong, D. Viehland, G. Srinivasan. J. Appl. Phys. 103, 031101 (2008). Crossref
20. I. A. Starkov, A. S. Starkov. Solid State Commun. 226, 5 (2016). Crossref
21. V. I. Zverev, A. M. Saletsky, R. R. Gimaev, A. M. Tishin, T. Miyanaga, J. B. Staunton. Appl. Phys. Lett. 108, 192405 (2016). Crossref
22. A. Starkov, I. Starkov. Ferroelectrics. 461, 50 (2014). Crossref

Другие статьи на эту тему