Registration Number
0826U004789, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
09-10-2026
popup.evolution
.
Title
Features of magnetoresistance behavior in Bi–Mn solid solutions with low manganese content
Author
Valerii M. Yarovyi,
popup.head Andrii V. Terekhov
popup.opponent Leonid Dekhtiaruk
popup.opponent Kseniia O. Minakova
popup.review Mykhailo O. Dziuba (Dzyuba)
popup.review Valentina A. Sirenko
popup.rada
B. Verkin Institute for Low Temperature Physics and Engineering of the National Academy of Sciences of Ukraine
Description
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.
Registration Date
2026-08-24
popup.nrat_date
2026-08-24 / 2026-10-12
