Яровий В. М. Особливості поведінки магнітоопору в твердих розчинах Вi–Mn з низьким вмістом марганцю

English version

Дисертація на здобуття ступеня доктора філософії

Державний реєстраційний номер

0826U004789

Облікова картка дисертації

0826U004789.pdf

Здобувач

Спеціальність

  • 104 - Фізика та астрономія

Спеціалізована вчена рада

PhD 16957

Фізико-технічний інститут низьких температур імені Б. І. Вєркіна Національної академії наук України

Анотація

Дисертаційну роботу присвячено комплексному дослідженню температурних і магнітопольових залежностей електричного опору текстурованих полікристалічних твердих розчинів системи Bi–Mn з низьким вмістом марганцю. Метою роботи було встановлення впливу концентрації Mn на величину, анізотропію та механізми формування магнітоопору з урахуванням багатозонного й багатодолинного характеру електронної структури вісмутової матриці, включень магнітної фази α-BiMn і структурної неоднорідності зразків. Досліджено полікристалічні текстуровані зразки Bi95,69Mn3,69Fe0,62 та Bi88,08Mn11,92, отримані методом Бріджмена. За результатами елементного і структурно-фазового аналізу встановлено, що вони складаються з вісмутової матриці з включеннями магнітної фази α-BiMn. Температурні та магнітопольові залежності електричного опору виміряно чотириконтактним методом у температурному інтервалі 2–300 К і магнітних полях до 140 кЕ за паралельної та перпендикулярної орієнтацій магнітного поля відносно транспортного струму. Показано, що за відсутності магнітного поля обидва тверді розчини мають металевий характер провідності. Для Bi88,08Mn11,92 виявлено нелінійність залежності R(T), перегин поблизу 70 К і квадратичну низькотемпературну ділянку, тоді як поведінка Bi95,69Mn3,69Fe0,62 є ближчою до поведінки чистого вісмуту. Прикладання зовнішнього магнітного поля призводить до суттєвого збільшення електричного опору та появу немонотонних залежностей R(T) з максимумами, температура яких зміщується до вищих значень зі збільшенням поля. Для Bi88,08Mn11,92 максимуми спостерігаються за обох орієнтацій поля, а для Bi95,69Mn3,69Fe0,62 – лише за конфігурації H ⊥ I. Встановлено, що магнітоопір залишається додатним у всьому дослідженому інтервалі температур і полів, а його величина за конфігурації H ⊥ I істотно перевищує значення, отримані за H ∥ I. Зі збільшенням концентрації Mn від 3,69 до 11,92 ат. % магнітоопір зменшується, причому концентраційний вплив найбільш помітний у поздовжній конфігурації. За температури 5 К для Bi95,69Mn3,69Fe0,62 виявлено максимуми магнітоопору в полях близько 30–40 кЕ, які пов’язано з наближенням електронної системи вісмутової матриці до квантової межі. Для Bi88,08Mn11,92 низькотемпературні особливості зберігаються в ширшому температурному інтервалі, що свідчить про додатковий вплив магнітної фази α-BiMn. Обґрунтовано, що перенесення заряду переважно відбувається у вісмутовій матриці, тоді як включення α-BiMn впливають на рухливість і розсіювання носіїв заряду та співвідношення внесків електронного й діркового каналів. Запропоновано пояснення формування магнітоопору спільною дією орбітального ефекту, багатозонного та багатодолинного електронно-діркового транспорту, магнітної анізотропії та внутрішнього магнетизму фази α-BiMn, спін-залежного розсіювання, текстурованої полікристалічної будови, а за низьких температур – наближення електронної системи до квантової межі й можливої переорієнтації магнітних моментів Mn. Отримані результати поглиблюють уявлення про магнітотранспортні властивості твердих розчинів Bi–Mn і створюють наукові передумови для їх подальшого дослідження як потенційних матеріалів для магнітокерованих резистивних елементів, безконтактних вимірювачів струму, систем контролю магнітних полів, долинних квантових і спінтронних пристроїв.

Читати повністю

Публікації

1. A. V. Terekhov, K. Rogacki, V. M. Yarovyi, V. B. Stepanov, Yu. A. Kolesnichenko, A. D. Shevchenko, Z. D. Kovalyuk, E. Lähderanta, A. L. Solovjov, “Magnetoresistance peculiarities of Bi95.69Mn3.69Fe0.62 in magnetic fields up to 140 kOe,” Low Temperature Physics, 49, 8, 998–1003, 2023 (Q3)

2. A. V. Terekhov, K. Rogacki, V. M. Yarovyi, Z. D. Kovalyuk, E. Lähderanta, E. V. Khristenko, A. L. Solovjov, “Features of temperature dependences electrical resistance of Bi88.08Mn11.92 in magnetic fields,” Low Temperature Physics, 50, 7, 543–548, 2024 (Q4)

3. A. V. Terekhov, V. M. Yarovyi, Yu. A. Kolesnichenko, K. Rogacki, E. Lähderanta, V. Khristenko, A. L. Solovjov, “Specific features of the magnetic-field dependences of electrical resistivity in Bi–Mn solid solutions with low Mn content,” Low Temperature Physics, 52, 7, 909-917, 2026 (Q3)

4. V. M. Yarovyi, A. L. Solovjov, A. S. Stepanov, A. V. Terekhov, “The magnetoresistance behaviour features of Bi95.69Mn4.31 in magnetic field up to 15 T”, International Conference of Students and Young Researchers in Theoretical and Experimental Physics “HEUREKA-2022”, Ukraine, Lviv, October 18-20, 2022, book of abstracts, P. A7.

5. V. M. Yarovyi, A. V. Terekhov, A. L. Solovjov, “Anomalous magnetoresistance in Bi95.69Mn3.69Fe0.62.”, International Conference of Students and Young Researchers in Theoretical and Experimental Physics “HEUREKA-2023”, Ukraine, Lviv, May 16-18, 2023, book of abstracts, P. A6.

6. V. M. Yarovyi, A. V. Terekhov, A. L. Solovjov, A. S. Stepanov, “Features of magnetoresistance behavior in Bi95.69Mn3.69Fe0.62”, III International Advanced Study Conference Condensed Matter and Low Temperature Physics “CM&LTP 2023”, Ukraine, Kharkiv, June 5-11, 2023, book of abstracts, P. 57.

7. V. M. Yarovyi, K. Rogacki, A. V. Terekhov, E. Lähderanta, A. L. Solovjov, “A detailed investigation of anomalies on the temperature dependences of the electrical resistance of Bi88.08Mn11.92 in fields up to 90 kOe”, IV International Advanced Study Conference Condensed Matter and Low Temperature Physics “CM&LTP 2024”, Ukraine, Kharkiv, June 3-7, 2024, book of abstracts, P. 59.

8. V. M. Yarovyi, A. V. Terekhov, A. L. K. Rogacki, Solovjov, “Electrical resistance temperature Dependences features of Bi88.08 Mn11.92 in magnetic fields”, International Conference of Students and Young Researchers in Theoretical and Experimental Physics “HEUREKA-2024”, Ukraine, Lviv, May 14-16, 2024, book of abstracts, P. A7.

9. V. M. Yarovyi, A. V. Terekhov, K. Rogacki, A. L. Solovjov, “Electrical Resistance and Magnetoresistance in Bi88.08Mn11.92”, The International Conference “Theoretical physics in Transcarpathia” (devoted to the Centennial Birthday Anniversary of Prof. Yu.M. Lomsadze), Ukraine, Uzhhorod, December 17-19, 2024, book of abstracts, 2024, P. 282.

10. V. M. Yarovyi, A. V. Terekhov, K. Rogacki, I. V. Zolochevskii, E. Lähderanta, A. L. Solovjov, “Giant magnetoresistance in Bi88.08Mn11.92”, 2025 IEEE 6th KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek), Kharkiv, Ukraine, October 6–10, 2025, Proceedings, P. 1–4.

11. V. M. Yarovyi, A. V. Terekhov, K. Rogacki, A. L. Solovjov, “Transport properties of Bi88.08Mn11.92 in magnetic fields up to 90 kOe”, International Conference of Students and Young Researchers in Theoretical and Experimental Physics “HEUREKA-2025”, Ukraine, Lviv, May 13–15, 2025, book of abstracts, P. A21.

12. V. M. Yarovyi, A. V. Terekhov, K. Rogacki, A. L. Solovjov, “Magnetoresistance of Bi88.08Mn11.92 in magnetic fields up to 90 kOe”, V International Advanced Study Conference Condensed Matter and Low Temperature Physics “CM&LTP 2025”, Ukraine, Kharkiv, June 2-6, 2025, book of abstracts, P. 57.

13. V. M. Yarovyi, A. V. Terekhov, K. Rogacki, E. Lähderanta, A. L. Solovjov, “Anomalous magnetoresistance in Bi95.69Mn3.69Fe0.62 and Bi88.08Mn11.92 solid solutions”, VI International Advanced Study Conference Condensed Matter and Low Temperature Physics “CM&LTP 2026”, Ukraine, Kharkiv, June 1-5, 2026, book of abstracts, P. 66.

Читати повністю

Файли

Thesis_Yarovyi.pdf

autoreferat-Yarovyi abstract.pdf

Схожі дисертації

0826U005006

Жуков Олександр Петрович

Дослідження атрибутивних ознак уранвмісних матеріалів

0826U004924

Кукаркін Назар Борисович

Вплив форми і розмірів частинок на структурні та адсорбційні властивості модельних плинів

0826U004718

Кириченко Максим Миколайович

Структурні та фізичні властивості сульфідних матеріалів на основі Ag2S, As2S3, GeS2 легованих рідкісноземельними елементами

0826U004702

Лукаш Олексій Сергійович

Напівсферичні відкриті резонатори міліметрового діапазону для визначення параметрів твердих діелектриків

0826U004377

Єременко Іван Сергійович

Реалістичні вимірювання багатомодового квантового світла