Влияние магнитного поля на диэлектрические характеристики в сульфиде марганца замещенного тулием
Введение
Материалы, в которых проявляется взаимосвязь магнитных и электрических свойств [1,2], магнитоэлектрики и мультиферроики [3,4], представляют интерес как с фундаментальной, так и с прикладной точек зрения. Особое внимание привлекают материалы, обнаруживающие магнитоэлектрические свойства в области комнатных и более высоких температур в связи с практическим применением в микроэлектронике для записи и хранения информации. К таким изученным материалам относится феррит висмута BiFeO3 [5,6]. Эффект гигантской магнитоемкости наблюдался в LuFe2O4 [7] при комнатной температуре и объясняется флуктуацией заряда с разной величиной спина в ионах Fe2+ и Fe3+ в результате снятия вырождения между двумя типами зарядового порядка внешним магнитным полем.
[1] W. Eerenstein, N.D. Mathur, J.F. Scott. Nature 442, 759, (2006).
[2] R.J. Zeches, M.D. Rossell, J.X. Zhang, A.J. Hatt, Q. He, C.H. Yang. Science 326, 977 (2009).
[3] А.N. Spaldin, S.-W. Cheong. Phys. Today 63, 38 (2010).
[4] А.П. Пятаков, А.К. Звездин. УФН 182, 593 (2012).
[5] J.C. Yang, Q. He, S.J. Suresha, C.Y. Kuo, C.Y. Peng, R.C. Haislmaier, M.A. Motyka. Phys. Rev. Lett. 109, 247606 (2012).
[6] А.К. Звездин, А.П. Пятаков. УФН 179, 897 (2009).
7 Yamada, Y., Kitsuda, K., Nohdo, S., Ikeda, N. Charge and spin ordering process in the mixed-valence system LuFe2O4: Charge ordering // Phys. Rev. B. – 2000. – V.62, 12167.
8 Maxwell, J.C. Treatise on Electricity and Magnetism, 3rd ed. Dover, New York, 1991
Магнитоемкость в электрически неоднородной среде может быть обусловлена эффектом Максвелла-Вагнера [8] в результате тензорного характера взаимодействия носителей тока с магнитным и электрическим полем и смешивания продольных и поперечных компонент проводимости. В модели магнитоемкость положительна при условии, что размер электрической неоднородности на порядок превышает длину свободного пробега электрона, время измерения 1/ω превышает время рассеяния и матрица является диэлектрической [9]. Как изменится магнитоемкость в электрически неоднородных полупроводниках с компенсацией заряда областей с химическим фазовым расслоением остается неясным. В этом случае необходимо учитывать подвижность электронов и дырок, кулоновское взаимодействие и рекомбинацию зарядов. В твердых растворах MnTmS выше комнатной температуры обнаружен магнитоимпеданс, в частности рост реактивного сопротивления в магнитном поле [10]. Этот эффект может быть обусловлен изменением емкости и индуктивности образца под действием магнитного поля.