Магнитные свойства и сверхтонкие взаимодействия в системах на основе железа тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.11 ВАК РФ

На правах рукописи

Добышева Людмила Викторовна

МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА И СВЕРХТОНКИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ В СИСТЕМАХ НА ОСНОВЕ

ЖЕЛЕЗА

Специальность 01.04.11 — Физика магнитных явлений

1 9 НОЯ 2000

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Ижевск - 2009

003483872

Работа выполнена в Физико - техническом институте Уральского отделения Российской академии наук, г.Ижевск

Научный консультант

доктор физико-математических наук Аржников А. К.

Официальные оппоненты доктор физико-математических наук,

профессор Кулькова С. Е.

Ведущая организация Физический факультет

Московского государственного университета :ам. М. В. Ломоносова, г.Москва

Защита состоится 18 декабря 2009 г. в 14 час. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д.004.025.01 в Физико-техническом институте УрО РАН по адресу: 426001, г.Ижевск, ул.Кирова, д. 132.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Физико-технического института УрО РАН и на сойгп" /

доктор физико-математических наук Чуев М. А.

доктор физико-математических наук, профессор Бучельников В. Д.

доктор физико-математ]

Ученый секретарь диссе Д.004.025.01 ФТИ УрО 1

Автореферат разослан

Актуальность темы. Создание и внедрение инновационных технологий требует постоянной разработки новых материалов. В связи с этим одно из лидирующих мест в физике твердого тела прочно занимает прогнозирование новых соединений и сплавов с заданными свойствами, для которого необходимо понимание механизмов формирования физических свойств на локальном (атомного масштаба) уровне. Экспериментальные исследования, даже с помощью нескольких методов, этой проблемы не решают, т.к. результаты измерений могут допускать различные интерпретации. Важным этапом исследовательской работы является создание феноменологической модели, описывающей полученный набор экспериментальных данных и позволяющей экстраполировать эти данные на неисследованную область изменения параметров и прогнозировать характеристики вновь создаваемых материалов. В ряде случаев совпадение результатов этой модели с экспериментом определяется большим количеством подгоночных параметров, а физические принципы, лежащие в основе таких моделей, остаются необоснованными.

Системы на основе железа, которым посвящена данная работа, являются основным компонентом современной техники. Несмотря на давнюю историю их исследований, полного понимания физических процессов, происходящих в них, еще нет. Одним из информативных и удобных методов исследования систем с железом является мессбауэровская спектроскопия, которая дополняет стандартные исследования намагниченности (т.е. усредненного по образцу свойства) измерением локальных величин, относящихся к отдельным атомам. Намагниченность сплавов с коллективизированным характером магнетизма определяется делокализованными ё-электронами, распространенными по всему кристаллу, а параметры сверхтонких взаимодействий, получаемые в месс-бауэровском эксперименте, формируются за счет плотности электронов в области ядра. Соотнесение между собой этих, совершенно разных по степени локализации, характеристик — это и фундаментальная физическая проблема, и обычная процедура в анализе экспериментов.

Для интерпретации таких экспериментов часто используются феноменологические модели типа Джаккарино-Уолкера, в которых атомам железа в различном атомном окружении приписываются определенные локальные характеристики, зависящие от ближайшего окружения и не зависящие от концентрации примесей в сплаве. С теоретической точки зрения такое описание

зонного магнетика с помощью локализованных на атоме магнитных моментов выглядит сомнительно, хотя используется широко и продуктивно.

Провести надёжный анализ взаимосвязи различных характеристик и обосновать использование феноменологических моделей возможно с помощью так называемых "первопринципных" расчетов электронной структуры. Сегодня это хорошо развитые методы, грамотное и эффективное применение которых требует, однако, широкой и апробированной практики использования.

Хотя идея первопринципного подхода к расчету электронной структуры вещества была выдвинута уже более 50 лет назад, до 90-х годов его использование было связано в основном с развитием методики, а не с практическим применением. С 90-х годов началась последовательная апробация различных вариаций этого подхода в исследованиях реальных объектов. В настоящее время стало возможным еще до фактического синтезирования нового материала предсказывать ряд его свойств с помощью расчетов методом функционала электронной плотности (БРТ расчетов). Обработка и интерпретация реальных экспериментов сегодня во многих случаях требует сопровождения теоретическими расчетами с целью понимания механизмов формирования физических свойств на атомных масштабах. Уровень достоверности результатов таких расчетов уже таков, что отсутствие ожидаемого совпадения результатов компьютерного и реального экспериментов может являться поводом к поиску неучтенного фактора в интерпретации эксперимента. Использование расчетных методов для компьютерных экспериментов требует отработки методики путем сравнения их результатов с данными из экспериментов на эталонных образцах.

При использовании БРТ расчетов существует проблема адекватности расчета реальному сплаву, т.к. в расчетах делаются приближения как физического, так и математического характера. В частности, реальный образец с дефектами и конечного размера заменяется бесконечной системой с идеальной периодической структурой. В общем, при решении многоэлектронной задачи квантовой механики делаются такие приближения, которые обычно используемое для БРТ расчетов название "первопринципные" превращают в некорректное по сути. И, наконец, само решение проводится с определенными математическими ограничениями размера базиса в разложении электронной волновой функции или количества к-точек в зоне Бриллюэна.

В связи с вышесказанным, в рамках общей задачи исследования физических свойств с помощью методов расчета электронной структуры возникает задача исследования границ применимости этих методов.

Эти задачи решаются в диссертационной работе на примере сплавов магнитного (1-металла (железа) с немагнитными ер-элементами 5г, 57г, Р, Л/. За последнее время накоплены разнообразные экспериментальные данные по этим сплавам. Это кристаллографические и мессбауэровские исследования, исследования концентрационных и температурных зависимостей намагниченности и восприимчивости, температуры фазового перехода из магнитоупоря-доченного состояния в разупорядоченное. Появившиеся в последние годы новые методы приготовления образцов расширили спектр наблюдаемых состояний этих сплавов: стало возможным получать образцы и сравнивать их характеристики в аморфном (топологически разупорядоченном) или кристаллическом (упорядоченном, частично и полностью атомарно разупорядоченном) состоянии.

Целью работы является исследование магнитных свойств и сверхтонкого магнитного поля (СТМП) в упорядоченных, частично и полностью разупоря-доченных сплавах железа с немагнитными ер-элементами и в мультислоях Ее/Сг/Бп/Сг с помощью БРТ расчетов электронной структуры и феноменологических моделей.

Для этого решались следующие задачи:

— исследование магнитных свойств и сверхтонкого магнитного поля в упорядоченных сплавах железа и в мультислоях;

— исследование локальных искажений решетки вокруг атомов примеси и их влияния на магнитные свойства и сверхтонкие магнитные поля;

— исследование влияния разупорядочения сплава на магнитные свойства и сверхтонкое магнитное поле;

— исследование роли атомного окружения в формировании локальных магнитных моментов и сверхтонкого магнитного поля в сплавах;

— исследование влияния стонеровских возбуждений на локальные магнитные моменты и намагниченность с помощью БРТ расчетов.

Методы исследований, достоверность и обоснованность результатов.

Исследования проведены с помощью БЕТ расчетов электронной структуры. Основные результаты получены полнопотенциальным методом лине-

аризованных плоских волн (FP LAPW), реализованным в пакете программ WIEN2k [1]. Для учета влияния разупорядочения использовался метод Кор-ринги - Кона - Ростокера (KKR) с приближением когерентного потенциала (пакет программ [2]). Достоверность и обоснованность результатов проверялась сравнением экспериментальных данных других работ с результатами наших DFT расчетов несколькими вычислительными методами: FP LAPW [1], KKR в реализации [2], ASA SKKR и FP SKKR в реализации [3], FEFF8 (метод расчета многократного рассеяния электронов на кластере атомов) [4] — и наших расчетов двухзонного гамильтониана Хаббарда в приближении среднего поля.

На защиту выносятся

— результаты по влиянию одиночных примесей олова и кремния на локальные свойства и структуру сплавов, заключающиеся в том, что локальный магнитный момент атома железа и СТМП уменьшаются при появлении немагнитной примеси в ближайшем окружении атома железа, и в том, что о локальных искажениях решетки вокруг атома примеси нельзя судить по концентрационному поведению среднего параметра решетки;

— результаты по поведению орбитального магнитного момента атомов железа и орбитального вклада в СТМП в бинарных сплавах Fe-sp элемент, заключающиеся в том, что орбитальные магнитный момент и вклад в СТМП увеличиваются при появлении немагнитного атома в ближайшем окружении, причем малые изменения орбитального момента вызывают существенные изменения орбитального вклада в СТМП;

— объяснение поведения коэрцитивной силы пластически деформированного цементита в зависимости от температуры отжига как результат существования двух модификаций цементита;

— особенности использования атомов олова в качестве зондовых атомов в мультислойных системах Fe/Cr/Sn/Cr для определения магнитной структуры в слое хрома, заключающиеся в том, что в определенных случаях СТМП на олове не отражает магнитное состояние ближайших атомов хрома;

— результаты DFT исследований электронной и магнитной структуры сплавов Fe-Al, заключающиеся в реализации двух состояний магнитного упорядочения и сильном влиянии стонеровских флуктуаций в данных сплавах;

— метод самосогласованного расчета с фиксированными магнитными момен-

тами для сплавов с антиферромагнитным упорядочением, включающий в себя температурное размытие уровня Ферми и используемый для предсказания тенденций поведения системы или для понимания особенностей формирования энергетического спектра электронов.

Научная новизна. Впервые детально исследованы механизмы формирования локальных магнитных моментов и сверхтонких магнитных полей в системах с магнетизмом коллективизированных электронов (сплавы замещения железо - sp-элемент, мультислои Fe/Cr/Sn/Cr). Определены границы применимости DFT расчетов электронной структуры при описании магнитных характеристик сплавов железа и сверхтонкого поля на ядрах железа и олова с помощью сопоставления экспериментальных данных, результатов DFT расчетов и расчетов двухзонной модели с гамильтонианом Хаббарда.

С помощью расчетов электронной структуры показано, что использование моделей типа Джаккарино-Уолкера для интерпретации экспериментальных данных по намагниченности и СТМП в неупорядоченных сплавах d-металл -немагнитный sp-элемент правомерно благодаря тому, что количество немагнитных атомов в ближайшем окружении атома играет основную роль при формировании его локального магнитного момента. Этот подход для СТМП справедлив в случаях, когда вклад от электронов внутренних уровней является определяющим по величине.

Проведено исследование влияния одиночной примеси на окружающие атомы и влияния разупорядочения сплава в целом.

Впервые исследована возможность использования атомов олова в системе Fe/Cr/Sn/Cr в качестве зондовых атомов для оценки локального магнитного состояния хрома с помощью измерения СТМП на ядрах олова и показаны границы использования этого метода.

Впервые показано, что в области концентраций от 29 до 44 at % в сплавах Fe-Al существуют два коллинеарных магнитных состояния ферромагнитного и антиферромагнитного типа, и исследована возможность перехода между этими состояниями.

Впервые с помощью температурного размытия уровня Ферми в DFT расчетах исследовано влияние стонеровских возбуждений на локальные магнитные моменты. Показано, что в сплавах переходного металла с немагнитным sp-элементом их влияние значительно выше, чем в беспримесных магнетиках.

На ряде конкретных примеров показано, что расчеты электронной структуры являются эффективным методом для анализа экспериментальных результатов, а также решены важные вопросы интерпретации экспериментальных данных.

Научная и практическая значимость диссертации определяется тем, что ее положения и выводы вносят вклад в развитие физических представлений об особенностях формирования магнитной структуры и СТМП в сплавах железа с немагнитными sp-элементами и в мультислоях Fe/Cr/Sn/Cr.

Полученные теоретические результаты объясняют большое количество экспериментальных данных и стимулируют постановку новых экспериментов. Теоретические исследования позволили обосновать методы интерпретации магнитных и ядерно-резонансных экспериментальных данных для разупоря-доченных сплавов d-металл - немагнитный sp-элемент. В результате исследований магнитных свойств предлагается новое объяснение ряда явлений в сплавах железо - немагнитный sp-элемент.

DFT расчеты электронной структуры и сравнение с результатами расчетов энергетических спектров модельных гамильтонианов позволяют понять механизмы формирования магнитных свойств и сверхтонкого магнитного поля.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на: Российской Университетско-Академической конференции (Ижевск 1993; апрель 1995, апрель 1997); школе-симпозиуме по магнетизму в неупорядоченных системах (Италия, Триест июль 1995); международной конференции "Магнетизм коллективизированных электронов" (Украина, Ялта сентябрь 1995); Европейской конференции "Физика магнетизма" (Польша, Познань июнь 1996; июнь 21-25, 1999; июль 1-5, 2002); международной конференции ICAME-1999 (Германия август 29 - сентябрь 03, 1999); международной конференции "Эффект Месс-бауэра: магнетизм, материаловедение, гамма-оптика" (Казань, 26 июня - 1 июля 2000); XVII международной школе-семинаре "Новые магнитные материалы микроэлектроники" (Москва 20-23 июня 2000); международном симпозиуме EASTMAG ("Trends in magnetism" , Екатеринбург февраль 27 - март 2, 2001; Красноярск 24-27 августа 2004; "Magnetism on a nanoscale" , Казань 23-26 августа 2007); Московском международном симпозиуме по магнетизму MISM (Москва, 2002; 2005; 21-25 июня 2008); международной конференции "Мессбауэровская спектроскопия и ее применения" ICMSA (С.-Петербург 8-

12 июля 2002; Екатеринбург 21-25 июня 2004; Ижевск 18-24 июня 2006 года); 12 международной конференции Европейского Физического общества EPS-12 (Венгрия, Budapest 26-30 августа 2002); международном семинаре "Tunability of exchange coupling with hydrogen" (Германия, Bochum 16-17 мая 2003); международной конференции "Relaxation phenomena in solids" (Воронеж 5-7 октября, 2004); школе-семинаре "Нанотехнологии и наноматериалы" — "КоМУ-2005" (Ижевск 5-8 декабря 2005); международной конференции Third Seeheim Conference on Magnetism (Германия, Frankfurt 26-30 августа, 2007); "Коуров-ке" (1990, 1992, 1996, 2000, 2002, 2004, 2006, 2008); семинарах в Физико-техническом институте УрО РАН.

Работа выполнена в соответствии с планами НИР ФТИ УрО РАН по темам: № гос. регистрации 01.9.90 002472 "Исследование микроскопических механизмов и кинетики образования метастабильных фаз и нанокри-сталлических разупорядоченных структур на основе железа при механическом сплавлении" , № гос. регистрации 0120.0 403046 "Эволюция структуры, фазового состава, и физико-химических свойств наносистем на основе Fe и sp-элементов при термических и деформационных воздействиях" , № гос. регистрации 0120.0 603319 "Структура, фазовый состав, межфазные взаимодействия и физико-химические свойства наносистем на основе железа и sp-элементов при деформационных и термических воздействиях" , № гос. регистрации 0120.0 305816 "Разработка теоретических моделей и математических методов для микроскопического описания электронных, магнитных и решеточных свойств в системах с нарушенной трансляционной симметрией и топологическими микроскопическими неоднородностями кристаллической решетки" , № гос. регистрации 0120.0 603320 "Теоретическое изучение электронных, магнитных и решеточных свойств металлических систем с неоднородностями нанометрового размера на основе микроскопического квантовомехани-ческого подхода" ; по грантам РФФИ 97-02-16270-а, 00-02-17355-а, 03-02-16139-а, 03-02-16185-а, 04-02-16680-а, 06-02-16179-а, 06-02-17082-а, 07-02-00973-а, 07-02-96018-р_урал_а, 07-03-96011-р_урал_а; по грантам ИНТАС 20010386 (Tunability of exchange coupling with hydrogen for study of low-dimensional magnetism) и 2003-51-4778 (Hierarchy of scales in magnetic nanostructures); по гранту Бельгийского правительства "Simulation and interpretation of ELNES spectra"(2002 г.).

Личный вклад автора. Диссертация является самостоятельной работой, обобщающей результаты, полученные лично автором и в соавторстве. Направление исследований предложено д.ф.-м.н. Аржниковым А.К. и Елсуковым Е.П. Формулировка цели и задач исследований, а также обсуждение и интерпретация результатов выполнены совместно с д.ф.-м.н. Аржниковым А.К. Лично автором определены методы и пути решения задач, выполнены расчеты электронной структуры, проведен анализ теоретических результатов в сопоставлении с данными эксперимента. Основные выводы диссертационной работы сформулированы лично автором. Расчеты с помощью метода ККИ в реализации [3] выполнены в сотрудничестве с Федоровым Д.В.

Автор выражает благодарность Е.П.Елсукову, Е.В.Ворониной, Г.Н.Коныгину, А.И.Ульянову за предоставленные экспериментальные данные.

Публикации. Материалы диссертации изложены в 43 работах. Основные результаты содержатся в 24 публикациях, список которых приводится в конце автореферата.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, двух приложений и списка литературы из 225 наименований. Общий объем работы составляет 248 страницы, в т.ч. рисунков 79, таблиц 31.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы исследований, сформулированы цели и задачи работы, пояснена ее научная и практическая значимость.

Дана характеристика основных проблем и методов вычислительной физики в применении к исследованию сплавов и многослойных систем. Приведен краткий литературный обзор экспериментальных данных по исследуемым сплавам и их интерпретации.

В первой главе рассмотрены результаты работ [5,6], где с помощью двух-зонной модели с гамильтонианом Хаббарда удалось выделить основные закономерности поведения намагниченности в сплавах магнитного металла с немагнитным: уменьшение намагниченности при увеличении концентрации немагнитной примеси, слабая зависимость локальных магнитных моментов

(JIMM) от концентрации примеси несмотря на коллективизированный характер электронов, зависимость JIMM от числа немагнитных атомов (Z) в ближайшем окружении (NN). При этом зависимость JIMM от Z качественно совпадает с поведением J1MM в модифицированных моделях Джаккарино-Уолкера, используемых для интерпретации экспериментальных результатов.

Эти результаты модельных расчетов требовали подтверждения, и далее в главе 1 с помощью DFT расчетов электронной структуры исследуется формирование намагниченности в сплавах железа с немагнитным sp-элементом (Si, Sn) при низких концентрациях sp-элемента (менее 10 at %). Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что ОЦК структура в сплавах Fe\-xSix и Fe\-TSnx сохраняется вплоть до 30 at % Si/Sn, поэтому можно рассматривать эти системы в качестве модельных сплавов для исследования магнитных свойств.

Поведение JIMM при малых концентрациях sp-элемента в сплавах Fe-Si и Fe-Sn исследуется с помощью суперячеек Fe^iSi, Fe^Si, Fe^Sn и Fe^Sn (концентрации 3.13 at % и 6.25 at %). При таких концентрациях расстояние между немагнитными атомами относительно велико, их общее влияние на магнитные характеристики мало и разупорядочение1 не существенно. При более высоких концентрациях для описания разупорядоченных сплавов с помощью маленьких элементарных ячеек (32 - 52 атома) нужно рассмотреть достаточно большой набор различных конфигураций расположения sp-атомов и выделить тенденции поведения локальных характеристик при увеличении разупорядо-чения. Моделирование разупорядоченных систем использованием сверхячеек нужно проводить с пониманием и учетом того, что искусственно введенная симметрия может привести к появлению зонных щелей, которые отсутствуют в реальности, где они полностью смазаны статистическим беспорядком.

Экспериментальные измерения намагниченности определяют средний магнитный момент, приходящийся на атом железа; в расчетах этой величине соответствует суммарный магнитный момент по элементарной ячейке, отнесенный

1 Здесь и далее под разупорядоченным сплавом мы понимаем сплав замещения, в узлах решетки которого химически неэквивалентные атомы расположены неупорядоченно.

к количеству магнитных атомов (железа) в ячейке

м = дг {YJ^Mi0t + +•

Под локальным магнитным моментом в расчетах M/ot подразумевается суммарный спиновый магнитный момент от s-, р- и d- валентных электронов внутри muffin-tin (МТ) сферы, которая выбирается максимально большой, мш = Ms + Мр + Md; Morb _ орбитальный магнитный момент атома г, Mmt — вклад от спиновой плотности вне МТ сфер.

Основной вклад в JTMM атомов железа возникает от (¿-электронов, большая часть которых локализована внутри МТ сферы. Mtnt дает небольшой по величине вклад (при стандартно выбираемых радиусах МТ сфер — не более 1-2 процентов), и он направлен чаще всего противоположно полной намагниченности.

Отметим основные особенности формирования локальных магнитных моментов.

A. Сравнение расчетов для чистого железа и суперячеек систем Fe-Si(Sn) при разных параметрах решетки показывает, что магнитный момент растет при увеличении параметра решетки. Увеличение межатомного расстояния вокруг отдельного атома (например, вследствие локального искажения ОЦК решетки примесями) также увеличивает его магнитный момент.

B. В случае изоэлектронных атомов примеси Si и Sn JIMM атомов железа зависит от типа sp-элемента через концентрационные изменения параметра решетки. При сохранении расстояния между атомами тип изоэлектронного атома в сплаве не влияет на величины ЛММ.

C. ЛММ атома железа, ближайшего к примеси, — наименьший. Сравнение с результатами модельного расчета подтверждает, что это изменение ЛММ связано с конкурирующими механизмами. Во-первых, s-d гибридизация вблизи примеси сильнее, в результате чего парциальная плотность d-электронов на атоме вблизи примеси уплощается, что уменьшает ЛММ. Во-вторых, наличие примеси в NN приводит к меньшему перекрытию волновых функций d-электронов, что способствует сужению парциальной плотности и увеличению ЛММ. Также существует третий фактор: уменьшение ЛММ благодаря увеличению числа d-электронов в МТ сфере атома железа вблизи примеси.

Б. Наши БРТ расчеты и результаты модельных расчетов [5] позволяют утверждать, что в разупорядоченных сплавах нет сильной зависимости ЛММ от концентрации, и ЛММ определяются главным образом числом атомов йр-элемента в NN.

Вычисленный средний магнитный момент атома железа согласуется с экспериментальными данными, хотя теоретические величины выше экспериментальных на 1.5 -г 3 %. Это расхождение частично связано с наличием в реальной системе беспорядка.

Орбитальный магнитный момент МотЬ в данных сплавах, как и в чистом железе (0.08дз), мал по сравнению со спиновым магнитным моментом. В железе его величина связана с небольшим нарушением кубической симметрии решетки спин-орбитальным взаимодействием. В сплаве дополнительно появляется изменение локальной симметрии узла, обусловленное появлением примесей в окружении. Орбитальный момент, в основном, формируется (1-электронами из малых областей в к-пространстве вблизи Ферми поверхности, где наиболее интенсив- но перемешивание состояний. На это перемешивание и, соответственно, на величину орбитального магнитного момента в сплаве влияет много факторов, а именно: межатомное расстояние, величина спинового магнитного момента, изменение Брьс! гибридизации за счет внедрения примеси, нарушение или изменение симметрии решетки.

1. В общем изменения М01"6 и ЛММ коррелируют (рис. 1).

2. Когда в NN появляется атом эр-элемента (нарушение или изменение локальной симметрии решетки), МотЪ возрастает, в то время как ЛММ падает (рис. 1).

Отметим, что, так как сама величина МотЬ мала, то и её изменения не превышают 0.05¡¿в и существенного вклада в магнитные характеристики рассматриваемых сплавов не вносят.

Анализ спин-орбитального взаимодействия в неупорядоченной системе показывает, что нарушение трансляционной симметрии в кристалле в целом также приводит к увеличению МотЬ. Следовательно, можно говорить об увеличении Мог!' как вследствие нарушения локальной симметрии ближайшего окружения (появления атома зр-элемента и нарушения кубической симметрии), так и вследствие нарушения трансляционной симметрии всего кристалла. В рассматриваемых системах с увеличением концентрации происходит рост сте-

4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 10.5 11

г, а.и.

Рис. 1: Поведение орбитального и спинового магнитных моментов неэквивалентных атомов железа в зависимости от расстояния до примеси (величины моментов приведены в одну шкалу и сдвинуты для наглядности).

пени беспорядка. Анализ экспериментальных данных по сверхтонкому магнитному полю показывает, что орбитальный вклад в него при этом также растет.

Во второй главе рассматривается поведение сверхтонкого магнитного поля при малых концентрациях ер-элемента. СТМП можно рассматривать как сумму вкладов:

£ _ £Соте догЬ £(Ир

Здесь Bcore + Bval — ферми-контактный член, формирующийся благодаря спиновой поляризации в области ядра электронов внутренних уровней ("остов-ных" электронов) и валентных электронов; именно эти члены являются определяющими в рассматриваемых сплавах. Механизмы поляризации электронов этих двух типов несколько различны, как будет показано ниже. ВогЬ и Bdip — вклады от магнитного дипольного взаимодействия ядерного магнитного момента с орбитальным и спиновым моментом электронов.

Поляризация остовных электронов с хорошей точностью удовлетворяет соотношению Bcare = 7Íkfd, где Md — спиновая поляризация d-электронов в МТ сфере (такая пропорциональность между Всоге и локальным магнитным моментов была получена и в расчетах многих других авторов). При одинаковом радиусе МТ сферы 7 зависит от используемого приближения обменно-корреляционного потенциала. Однако, в рамках одного приближения 7 с точностью порядка одного процента постоянна для физических параметров модели: для различных сплавов (с Si или Sn), концентраций, параметров решетки, типов решетки (рассматривались ОЦК и гексагональная). Таким образом, Всоте ведет себя в соответствии с описанными выше особенностями формирования локального магнитного момента, в частности, зависит от ближайшего окружения.

Bval ведет себя более сложным образом (см. для примера данные по сплавам Fe^Si и Fei5Sn на рис. 2). В рассматриваемых системах с Sin Sn этот вклад составляет не более 10% 15% от общего СТМП. Отметим, что в системах с антиферромагнитно упорядоченными моментами он может быть сравним по величине с вкладом Вcore. Bval формируется за счет двух составляющих спиновой поляризации s-электронов: поляризация собственным магнитным моментом d-электронов на узле и поляризация магнитными моментами окружающих атомов. Понятно, что из-за взаимного влияния магнитных моментов, это разделение носит условный характер.

Зависимость Bvai от расстояния до примеси носит осцилляционный характер (рис. 2) и по виду напоминает поляризацию Рудермана-Киттеля-Касуя-Иосиды (РККИ). Исходя из соотношения для свободных электронов между квазиимпульсом электронов на уровне Ферми кр и плотностью s-электронов, можно оценить период осцилляций РККИ: Т ~ 4.3 -г 4.8 а.и. Эта величина соответствует периоду осцилляций на рис. 2, что подтверждает причину воз-

г, а.и.

Рис. 2: Вклад от поляризации валентных электронов в сверхтонкие магнитные поля на ядрах атомов железа в четырех неэквивалентных позициях в зависимости от расстояния до примеси.

никновения периодических изменений Вт1 и дает нам некоторое обоснование для использования модельных представлений РККИ. Этот вклад был проанализирован нами с помощью выражения для спиновой плотности в модели поляризации свободных электронов локализованными магнитными моментами на узле в виде

г- —г""11

вг1 = л + в £ М1с08{2крп>/Т + Ф). (1)

Здесь з — это номера всех магнитных атомов сплава, кроме рассматриваемого атома г. Такой подход отражает основные качественные закономерности поведения СТМП. Расчеты были проведены для каждой из систем Ре^Бп и Ре$\3п. Имея значения Вш'(гг) в неэквивалентных позициях атомов железа и Въа1 для чистого железа, мы нашли величины А,В,Т и ф, ограничив

г, а.и.

Рис. 3: РККИ поляризация валентных электронов одним атомом железа в зависимости от расстояния для сплавов РецБп и Ре^Бп. Вертикальные линии показывают положения неэквивалентных позиций относительно этого атома в обеих решетках.

суммирование кластером размером гтах и 200 а.и.. Графики РККИ поляризации одним атомом железа в зависимости от расстояния, соответствующие второму слагаемому в (1), приведены на рис. 3. Использование параметров, полученных из решения (1) для системы с оловом, для вычисления Вт1 в системе с кремнием не дает согласия с результатами БГТ расчетов Ре^Бг. Это указывает на условность выбора простой функциональной зависимости соэ(2крг)/г5, которая не учитывает пространственного распределения э-с1 обменного взаимодействия и неоднородности распределения плотности валентных е-электронов. Отметим, что для обеих концентраций спиновая поляризация электронов положительна для первой и второй сфер. Понятно, что используя только экспериментальные результаты по величинам СТМП, понять механизм формирования СТМП нельзя, т.к. приходится делать допущения о величинах ЛММ и величинах валентного и остовного вкладов.

Аналогичным образом был проведен анализ результатов расчетов по валентному вкладу с помощью других моделей, содержащих аддитивные вклады, и при других концентрациях. Основной вывод следующий: поляризация атомами первой и второй координационных сфер не может быть рассмотрена в виде аддитивных вкладов из-за взаимного влияния немагнитных примесей друг на друга и изменения экранировки. Поляризация атомами дальних сфер может быть рассмотрена в виде аддитивных вкладов.

Орбитальный вклад в СТМП. Стандартные приближения обменно-корреляционного потенциала в вычислениях не позволяют получить орбитальный магнитный момент равным экспериментально наблюдаемой величине, недооценивая его наполовину. Соответственно орбитальный вклад в СТМП также рассчитывается неточно. Но качественное поведение обеих характеристик описывается в БЕТ расчетах правильно. Для 507"6 выполняется пропорциональность орбитальному магнитному моменту В^ь « уогЬМ°тЬ. Так же, как и 7соге, 7°г6 слабо зависит от физических параметров модели: параметра решетки, спинового магнитного момента, концентрации и конфигурации расположения ер-атомов в NN. Поведение ВогЬ поэтому аналогично поведению МогЬ1 в частности, оно зависит от конфигурации NN. ВогЬ увеличивается при появлении атома ер-элемента в NN и имеет наибольшую величину на атоме, ближайшем к атому примеси. ВогЬ на ядре Ре в окружении с симметрией, близкой к кубической (в NN нет атомов примеси), пропорционально параметру решетки.

Дипольный вклад в СТМП. Его можно подразделить на две составляющих: классическое дипольное поле от всех атомов решетки, обладающих магнитным моментом, кроме рассматриваемого атома, и вклад от спиновой плотности данного атома. Первый вклад называют решеточным и рассчитывают обычно в приближении точечных магнитных моментов. Второй вклад рассчитывается из соответствующего оператора взаимодействия ядерного спина со спиновым магнитным моментом электронов внутри МТ сферы. И первый, и второй вклад в сплавах с кубической решеткой являются малыми (менее 0.4 Т) поэтому обычно ими пренебрегают. В сплавах с некубической решеткой внутриатомный вклад может достигать нескольких Тесла.

В третьей главе рассматриваются локальные искажения ОЦК решетки

железа атомами примеси и их влияние на локальные магнитные моменты и

СТМП. Влияние примеси на окружающие ее атомы металла заключается, в частности, в сдвигах близлежащих атомов относительно позиций идеальной решетки. Такие сдвиги интуитивно понятны, их величина связывается с разницей в размерах атомов примеси и матрицы, Само понятие радиуса атома является условным и его величина зависит от типа химической связи рассматриваемого соединения. Атомные (ионные) радиусы элементов получают из анализа межатомных расстояний в сплавах или соединениях, и они с успехом используются для оценок поведения параметра решетки сплава при изменении концентрации. При этом речь идет о средних расстояниях между атомами, измеряемых, например, с помощью рентгеновской дифракции. Фактически в этом методе измеряются расстояния между атомными плоскостями. Локальные искажения решетки в стандартном методе рентгеновской дифракции проявляются в лучшем случае уширением структурных рефлексов. Метод EXAFS, который может быть использован для оценки межатомных расстояний в парах атомов, не обладает достаточной точностью.

Итак, хотя наличие локальных искажений решетки вокруг атомов примеси не вызывает сомнений, прямых экспериментальных данных по ним — нет. На примере системы Fe-Si проведен DFT расчет таких искажений в системах с элементарными ячейками FemSi, Fe^Si, Fe^Si и Fe^0Si2 с помощью минимизации полной энергии (далее такую систему мы называем релаксиро-ванной). Неожиданно для нас эти расчеты показали, что расстояние между атомом Si и ближайшим атомом Fe больше, чем в неискаженных системах и даже больше, чем расстояние между ближайшими соседями в чистом железе, хотя уменьшение параметра решетки с ростом концентрации кремния предполагает обратную ситуацию. Поведение расстояния между атомом кремния и атомом Fe второй координационной сферы согласуется с уменьшением параметра решетки сплава с увеличением концентрации Si, т.е. это расстояние меньше в релаксированной системе по сравнению с неискаженной.

Заметим, что при этом расчеты дают правильное концентрационное поведение среднего параметра решетки не только на качественном, но и на количественном уровне: для Fe^Si найденный равновесный параметр решетки на 0.0002 пш ниже равновесного параметра для чистого железа, рассчитанного с такой же элементарной ячейкой (Fe^Fe). Эта величина соответствует экспериментальной разнице параметров решетки, хотя сами значения равновесного

параметра решетки при этих двух концентрациях кремния ниже экспериментальных на 3.6 %.

Таким образом, искажения решетки вокруг атома примеси имеют сложный характер, зависящий от конфигурации атомного окружения. Изменения расстояния между атомом кремния и ближайшими атомами железа при релаксации систем не определяются ни концентрационным поведением среднего параметра решетки, ни соотношением атомных радиусов, используемых в феноменологических моделях.

Характер смещений зависит от типа примеси. Наши расчеты сплава железо-фосфор с элементарной ячейкой Fe-цР показывают, что атом фосфора вызывает иные искажения вокруг себя: атомы первой сферы сдвигаются в сторону фосфора, а второй — от него. При этом, как и в Fe-Si, расчеты дают правильное концентрационное поведение среднего параметра решетки. В системе Fe — Sn, где параметр решетки увеличивается с ростом концентрации Sn, локальные искажения решетки согласуются с интуитивными представлениями, вытекающими из увеличения параметра решетки: ближайшие и вторые соседи атома олова отодвигаются от него.

Согласно расчетам, влияние таких искажений решетки на магнитный момент и сверхтонкое поле в системе Fe — Si невелико, поэтому зафиксировать их с помощью измерений намагниченности и СТМП представляется затруднительным.

В четвертой главе на примере нескольких систем рассматривается использование расчетов электронной структуры для расшифровки мессбауэров-ских спектров. В сложных системах расшифровка мессбауэровских спектров, с одной стороны, является трудной математической проблемой, т.к. это некорректная задача — разложение спектра на подспектры может быть проведено различными способами с одинаковой точностью. С другой стороны, используя только экспериментальные данные, бывает невозможно с уверенностью связать наблюдаемые закономерности изменения сверхтонких параметров с изменениями других характеристик, т.к. параметры сверхтонкого взаимодействия определяются электронной структурой вблизи ядра, а нас интересуют обычно характеристики с масштабом атома и больше.

В системе Fes±xSilrx, упорядоченной по £>0з типу, DFT расчеты позволяют , с определенностью приписать различные компоненты мессбауэровского спек-

тра атомам железа в определенных окружениях. При этом выделяется СТМП на атоме железа с окружением [0 0 12], которое за счет 12 атомов кремния в третьей сфере, имеет совершенно другой валентный вклад по сравнению с СТМП Во с малым количеством атомов кремния в третьей сфере и соответственно малую величину, близкую к - В4 (здесь В{ — это поле на атоме железа, в NN которого г атомов немагнитной примеси). На примере работы [7] по экспериментальному определению поведения СТМП в сплавах Feз+xSгl_x показано, к каким ошибкам может привести анализ данных без использования расчетов электронной структуры: потеряна компонента [0 0 12], неправильно оценено влияние атома кремния в третьей сфере на СТМП на ядре железа.

Хорошим дополнением при изучении магнитных свойств сплавов служат исследования квазибинарных сплавов Ре^{Бг1^хБпх)2ъ и Ре^(Бц-хСех)2ъ для сравнения особенностей влияния атомов различных ер-элементов. Внешние электронные оболочки Бг, (?е и Бп имеют одинаковое число Бр-электронов, и тот факт, что зона Зс1-/4с1-электронов в Се/Бп полностью заполнена, делает эти атомы изоэлектронными.

На примере расчетов неупорядоченных сплавов Ре^{Б{\~хБпх)2ь показано, что только изменение параметра решетки при замене атома изоэлектрон-ным атомом Бп определяет в такой системе изменение магнитных свойств и сверхтонких параметров с ростом х. Концентрационное поведение, полученное в расчетах, согласуется с экспериментальными данными.

Сплавы Fe75(5гl_3;G'eI)25 были получены экспериментаторами в работе ]8] во всей области изменения параметра х от нуля до единицы. Причем удалось получить их не только в упорядоченной по БО3 типу фазе, но и в разу-порядоченном состоянии, что расширило возможности исследования взаимосвязи магнитных свойств с локальными характеристиками кристаллической структуры и позволило сравнить влияние упорядочения и типа ер-элемента на формирование магнитных моментов и СТМП. Без БРТ расчетов электронной структуры, однако, анализ экспериментальных данных был бы неполным.

Для объяснения основных закономерностей изменений магнитных и месс-бауэровских характеристик были проведены БРТ расчеты электронной структуры, магнитных моментов, СТМП и изомерных, сдвигов (ИС) элементарных ячеек Ре^БгзСе, РецЗчСе^ Ре^БгСе3, FeзGe, Ре25Бгт, Ре2ъБ1гСе^

и .РегбСеу; для выделения влияния упорядочения на магнитные свойства рас-

считывались как упорядоченные, так и неупорядоченные системы Ре^Бг и FeзGe.

Как и для тройной системы с оловом, изменения СТМП при увеличении концентрации германия связаны с ростом локальных магнитных моментов и с соответствующим ростом вклада в СТМП поляризации остовных электронов. В свою очередь, рост локального магнитного момента обусловлен увеличением параметра кристаллической решетки. Сравнение интенсивностей компонент СТМП позволяет наряду с тривиальными Во и Ва (характерными для Г>0з структуры) выделить еще две компоненты: Вз и сателлит В4з. ОРТ расчеты подтверждают предположение, сделанное при анализе экспериментов, согласно которому они связаны с небольшой нестехиометрией состава (содержание железа более 75 at %). При разупорядочении происходит изменение вероятностей различных конфигураций окружения атомов железа: в упорядоченном состоянии преобладают конфигурации Во и В4, в разупорядоченном — появляются конфигурации В2, Вз, В5, В& с вероятностями, соответствующими типу упорядочения. Сравнение экспериментов и расчетов разупорядоченных и упорядоченных соединений РезБ1 и Ре^Се позволяет сделать вывод о том, что разупорядочение в этих системах протекает по-разному. Сплав ^675(^625 является практически разупорядоченным по типу А2, в то время как Ре^Б^ь не является полностью разупорядоченным и в нем существуют значительные корреляции в расположении атомов кремния на малых расстояниях, которые не фиксируются методом рентгеновской дифракции.

Закономерности изменения изомерного сдвига связаны с составом и упорядочением. Влияние состава при росте концентрации германия в основном определяется увеличением параметра решетки и соответствующим уменьшением плотности электронов в ячейке и, в частности, на ядре, а значит уменьшением изомерного сдвига. Изменения при упорядочении определяются исчезновением конфигураций с 1,2 и 3 атомами вг/ве в NN и увеличением относительной доли атомов железа с 4 атомами примеси в у которых более высокое значение изомерного сдвига.

Совокупность недавних экспериментальных фактов указывает, что карбид железа ^езС (цементит) обладает структурой, зависящей от способа приготовления, при этом вариации структуры затрагивают только атомы углерода, в то вреМя как подрешетка из атомов железа стабильна. С помощью БРТ расчетов

рассматривалось два возможных расположения атомов углерода в подрешетке железа: в призматическом и октаэдрическом окружении. Расчеты показали, что структура с призматическим расположением углерода обладает меньшей полной энергией, что согласуется с тем, что основным состоянием цементита является призматическая модификация. Энергия магнитокристаллической анизотропии Ец\ в призматической модификации на порядок выше, чем в октаэдрической. Полученное в [9] поведение коэрцитивной силы в пластически деформированных образцах при комнатной температуре в зависимости от температуры отжига объясняется следующими фактами: наличием в пластически деформированных образцах смеси из двух модификаций и перестройкой структуры во время отжига из октаэдрической модификации с низкой энергией магнитокристаллической анизотропии £ма в призматическую с большой -Ем а-

В то же время нам не известны однозначные прямые эксперименты, подтверждающие существование структуры с расположением углерода в октаэдрическом окружении. Рентгенодифракционные эксперименты не показывают расположение атомов углерода с необходимой точностью, а дифракция нейтронов на порошках проводилась на хорошо отожженных образцах, которые находятся в основном состоянии без всяких следов метастабильных фаз. Поэтому были проведены вычисления различных характеристик двух модификаций цементита, сравнение их и оценка возможности экспериментального детектирования октаэдрической модификации цементита. Вычислены локальные магнитные моменты на атомах и показано, что с помощью магнитных измерений зафиксировать с уверенностью наличие октаэдрической модификации нельзя. Проведено вычисление параметров сверхтонкого взаимодействия (СТМП, ИС, градиента электрического поля ГЭП и углов между главной осью тензора ГЭП и СТМП) для двух модификаций цементита. Обнаружена заметная разница в ГЭП и в углах между ГЭП и СТМП между двумя модификациями цементита, которая выглядит многообещающей для экспериментального детектирования присутствия октаэдрической модификации (таблица 1).

Проведено моделирование мессбауэровских спектров для обеих модификаций выше и ниже температуры Кюри (рис. 4). Квадрупольное взаимодействие дает ощутимые вклады в подспектры, но в суммарных спектрах выше температуры Кюри разницы между двумя модификациями практически не видно.

Таблица 1: Спиновый Мзрт и орбитальный М°тЬ магнитные моменты, сверхтонкое магнитное поле Вм, изомерный сдвиг В, градиент электрического поля ГЭП У2г, параметр асимметрии т), полярный В и азимутальный ф углы между Вш и главной осью тензора ГЭП._

призматическая октаэдрическая

Тип и число Fe I, Fe II, Fei, Fe II,

атомов в ячейке 4 atoms 8 atoms 4 atoms 8 atoms

Mspin, ßB 1.97 1.91 2.09 1.90

Mmb, цв 0.05 0.04 0.05 0.03

Btot, Т -22.0 -22.0 -21.2 -21.8

IS, mm/s 0.16 0.17 0.22 0.14

Vz2, V/m2 3.07 1.37 1.99 -2.09

■ц 0.05 0.83 0.996 0.23

e 90 138.6 90 73.1

Ф 0 11.2 90 26.6

Скорость, мм/с

Рис. 4: Мессбауэровские спектры цементита с параметрами из табл. 1 ниже температуры Кюри. Кривые 1 — подспектры двух позиций железа в октаэдрнческой модификации, 2 — для призматической модификации, 3 — суммарные спектры для октаэдрнческой и призматической модификаций.

Ниже температуры Кюри влияние квадрупольного взаимодействия на относительные положения пиков смазано, но его можно видеть на внешних линиях

Таблица 2: Расстояния между первой и второй (Д12) и между пятой и шестой (Т?5б) линиями мессбауэровского спектра для двух позиций железа и для суммарного спектра._

призматическая октаэдрическая

Fei Fell сумма Fe I Fell сумма

Rl2 1.71 1.43 1.52 1.43 1.33 1.38

Rx 1.21 1.52 1.50 1.43 1.64 1.57

(1-ой — 2-ой и 5-ой — б-ой). Это обстоятельство демонстрирует табл. 2, где приведены расстояния между пиками модельного мессбауэровского спектра на рис. 4 (при отсутствии квадрупольного взаимодействия расстояния между первой и второй линиями и между пятой и шестой равны между собой).

Обсуждается возможность детектирования по мессбауэровским спектрам изменения положения углерода в процессе отжига пластически деформированного цементита. Показано, что, используя стандартный подход к обработке MC, легко получить неверные результаты (на примере экспериментальной работы [10], где отсутствие видимого влияния квадрупольного взаимодействия в спектрах ниже температуры Кюри трактовалось как специальный угол в = 55 град между СТМП и ГЭП, что, как мы видим из табл. 1, неверно для всех позиций железа). Учитывая результаты DFT вычислений и проводя тщательный анализ ширины и положений отдельных линий MC ниже температуры Кюри, возможно обнаружить следы октаэдрической модификации.

В пятой главе рассматривается магнитная структура многослойных систем Cr/Sn и Fe/Cr/Sn/Cr, интерес к которым определяется как их важностью для технического применения, так и нерешенными фундаментальными проблемами формирования магнитных свойств в низкоразмерных системах. Впервые приготовленная в 80-х годах многослойная система Fe/Cr привлекла внимание таким явлением как гигантское магнитосопротивление. Позднее было определено, что магнитное спаривание слоев железа через слои хрома осуществляется следующим образом: при сравнительно малых толщинах слоев хрома экспериментально наблюдается жесткая зависимость между четностью количества слоев хрома и типом магнитного спаривания (ферро - антифер-ро) слоев железа через слои хрома. Многочисленные экспериментальные и теоретические исследования уделяли большое внимание магнитному порядку в слоях хрома. Внедренный слой олова использовался в качестве зондовых

атомов для мессбауэровской спектроскопии. Интересным результатом явилось поведение величины сверхтонкого поля на ядре Бп в зависимости от толщины слоя хрома: СТМП меняется от 1 до 10 Т с ростом толщины слоя Сг от 1 шп до 16 пш (от 7 до 110 атомных слоев), причем при 3 пт происходит резкое изменение [И]. Авторы предполагают, что изменения СТМП на олове связаны с изменением величины магнитного момента на атоме Сг, ближайшего к атому Бп.

В связи с этим мы провели исследование влияния слоя Эп на величину магнитного момента на соседних атомах и на магнитную структуру системы, а также связи СТМП на ядрах Эп с магнитными характеристиками системы. Проведены расчеты периодических пленок Ге/Сг/Бп/Сг с различными толщинами слоев Ре, Эп и Сг и с различным местоположением слоя Эп, согласованы результаты, полученные в различных работах другими авторами, объяснена связь между СТМП на ядре Бп и величиной магнитного момента на ближайших атомах хрома и объяснены характерные изменения магнитного момента с толщиной пленки хрома в эксперименте [12].

В системах с толщиной хрома более четверти и менее полупериода спиновой волны чистого хрома найдено два решения, одно из которых напоминает обычную антиферромагнитную структуру с приблизительно одинаковыми магнитными моментами, а второе похоже на волну спиновой плотности в хроме. Разница полной энергии у них составляет менее 1 шЛу на элементарную ячейку. Второе решение обладает отличительной особенностью, а именно, проскальзыванием фазы, т.е. нарушением чередования положительных и отрицательных магнитных моментов. Его расположение зависит от параметров поверхности Ферми, что позволяет идентифицировать это решение как состояние несоизмеримой волны спиновой плотности (НВСП), аналогичной волнам, найденным экспериментально в чистом хроме.

В отличие от многослойных систем Сг/вп, где слои Эп являются центрами захвата максимумов амплитуды НВСП [13], в системе Ге/Сг/Бп/Сг такими центрами являются слои Ре, а олово играет роль экранирующего слоя для спиновой поляризации атомами железа и выступает как фактор, способствующий реализации состояния НВСП.

Атомы олова могут использоваться в качестве зондовых атомов для оценки локального магнитного состояния в системе. Однако при малых расстояниях

до слоя железа (менее 3 атомных слоев Cr) влияние поляризации от атомов железа на СТМП олова является значительным. При больших толщинах слоя хрома СТМП на олове зависит не от абсолютных величин магнитных моментов соседних атомов хрома, а от их суммы, и когда соседние атомы имеют противоположно направленные магнитные моменты, СТМП оказывается близким к нулю. При толщинах хрома более четверти длины спиновой волны в чистом хроме, т.е. более 10 -т-12 атомных слоев между слоем олова и железа, в слое хрома возможны два состояния: первое с одним коротким периодом антиферромагнитного упорядочения (2 атомных слоя), и второе — с дополнительным периодом, по длине напоминающим НВСП в чистом хроме.

В системах с перемешиванием атомов на границах раздела Fe/Cr возникают фрустрации, подавляющие магнитные моменты на атомах хрома; соответственно СТМП на олове значительно уменьшается по сравнению с системой с идеальной поверхностью, так что экспериментально наблюдаемое резкое падение СТМП на олове [11] связано с несовершенствами границы Fe/Cr.

В шестой главе рассматриваются сплавы Fe-Al, которые интересны как с точки зрения использования в технике, так и со стороны фундаментальных проблем формирования магнетизма, т.к. в области промежуточных концентраций (от 29 до 50 at % Al для квазиупорядоченных и от 40 до 60 at % Al для неупорядоченных сплавов) реализуются магнитные состояния сложного типа.

Как показывает эксперимент, неупорядоченные и квазиупорядоченные сплавы Fe-Al сохраняют ОЦК решетку при концентрациях Al от 0 до 60 at %. Поэтому мы моделировали системы на ОЦК решетке, в узлах которой располагали атомы железа и алюминия. Нами проведены расчеты элементарных ячеек Fe3&Al16 (29.6 at % Al), Fe22Alw (31.3), Fe3iAl2o (37.0), Fel0Al6 (37.5), Fe^Alf (43.8).

Основной результат следующий: в этих системах обнаружено два самосогласованных устойчивых решения с коллинеарными магнитными моментами, зависящими от NN атома железа. В одном из них направления локальных магнитных моментов одинаковы, в другом — существуют магнитные моменты с противоположными направлениями. А именно, магнитные моменты атомов железа с 6-ю и более атомами алюминия в NN противоположны по направлению моментам остальных атомов. Первое решение мы условно называем

2.5 2 1.5 ш 1 Е 0.5 0

-0.5 -1

Рис. 5: Локальный магнитный момент на атоме железа в зависимости от числа 2 атомов А1 в ближайшем окружении (данные для АРМ решений при равновесном параметре решетки). Числа рядом с точками показывают концентрацию алюминия (аЛ %) в соединении, к которому относится данная точка.

"ферромагнитным" (РМ), второе — "антиферромагнитным" (АРМ). На рис. 5 показаны магнитные моменты атомов железа в АРМ решениях для всех исследуемых элементарных ячеек в зависимости от числа атомов алюминия в NN.

РМ и АРМ решения исследовались при разных параметрах решетки, начиная от экспериментального и вниз до равновесного. Для каждой из представленных структур существует область параметра решетки, где оба решения стабильны. При уменьшении параметра решетки РМ решение может стать нестабильным, что согласуется с общей тенденцией исчезновения ферромагнетизма при увеличении давления, т.к. увеличивается перекрытие электронных состояний на узлах решетки.

Для систем РеггАЬо, Рез^А^о и РеюА1г} полная энергия состояния с АРМ типом упорядочения лежит ниже на 3 ч- 25 тР1у/се11, чем энергия РМ состоя-

ния. В системах и ферромагнитное упорядочение предпочти-

тельней.

Различные решения (РМ и АРМ) получены с использованием разных стартовых потенциалов. Чтобы получить решение с определенной магнитной структурой для системы, имеющей несколько возможных устойчивых решений, необходимо выбрать начальную электронную конфигурацию атомов, близкую к конечному решению (для АРМ решения, например, она должна быть близка к результатам рис. 5).

Причиной отрицательного магнитного момента в АФМ состоянии не является изменение знака прямого обменного взаимодействия между электронами соседних узлов. Переворот локального магнитного момента происходит вследствие квантовых эффектов взаимодействия частично локализованных состояний электронов в конфигурациях с большим числом атомов А1 в NN с коллективизированными состояниями в зоне, как это было показано на примере модельной системы в главе 1 ( [5]).

Изменения величины магнитного момента на атоме железа и его направления в АРМ решениях с хорошей точностью обусловливается химическим составом ближайшего окружения этого атома, и лишь малые изменения момента можно приписать различию в структуре сплавов, в концентрации или в атомном составе более дальнего окружения. Этот факт позволяет нам, в частности, использовать вычисления упорядоченных суперячеек в качестве способа расчета реальных неупорядоченных или частично упорядоченных сплавов. Также это дает обоснование использованию моделей Джаккарино-Уолкера для описания экспериментальных данных.

Результаты для АРМ упорядочения по средним магнитным моментам (пол-•ный магнитный момент в ячейке, поделенный на число атомов железа) находятся в лучшем согласии с экспериментом, чем для РМ решений, особенно для концентраций алюминия выше 35-40 а1 %: в этой области в упорядоченных сплавах средний магнитный момент на атом железа равен нулю, что согласуется с АРМ упорядочением; РМ решение дает 0.5 ч- 0.6/хв-

Далее мы исследовали влияние стонеровских возбуждений на РМ и АРМ решения. Ранее, на примере модели сплава магнитного ¿-металла с немагнитным ер-элементом [5], мы получили, что для локальных магнитных моментов с большим числом атомов ер-элемента в NN влияние стонеровских возбужде-

ний ощутимо уже при температурах 200 Ч- 300 К, в то время как в реальности в беспримесном магнетике (железе) эта температура в 20-7-30 раз выше. Это влияние проявляется либо через уменьшение величины локального магнитного момента на атоме, либо через изменение соотношения между энергиями ФМ и АФМ состояния (с увеличением температуры более выгодным становится ФМ состояние).

С помощью расчета электронной структуры сплава Ре^А^о получено, как и в модельном расчете, что стонеровские возбуждения оказывают существенное влияние на магнитные свойства при температурах, которые сравнимы с температурами, характерными для гейзенберговских возбуждений. На рис. 6 приведены значения локальных магнитных моментов и полной энергии элементарной ячейки в зависимости от температуры электронной подсистемы. С ростом температуры энергетически более выгодным становится РМ решение уже при температурах порядка кТ — 0.007 Лу (1100 К).

В главе 7 обсуждается проблема точности и достоверности результатов в ОРТ расчетах электронной структуры.

В заключении анализируются возможности использования БРТ расчетов в изучении магнитных явлений, приведены основные результаты.

В приложении 1 описаны детали вычислений с помощью метода РР ЬАРМ^

В приложении 2 обсуждаются физический смысл, единицы измерения и порядок вычислений сверхтонкого магнитного поля.

Основные результаты и выводы

1. В сплавах железа с немагнитными примесями и Бп локальные спиновые магнитные моменты на атомах железа определяются числом атомов ер-элемента в ближайшем окружении и только в слабой степени зависят от концентрации ер-элемента в сплаве. Величина ЛММ уменьшается при появлении примеси в окружении атома железа. На величину ЛММ также влияет расстояние до ближайших соседей, которое в сплаве варьируется в результате локального искажения решетки с сохранением среднего межатомного расстояния. ЛММ растет при увеличении расстояния до ближайших соседей.

2. Поведение орбитального магнитного момента на атомах железа в зависимости от расстояния до примеси Б1 или Бп коррелирует с поведением локальных спиновых магнитных моментов, за исключением ближайшего к примеси атома: спиновый момент такого атома падает, а орбитальный — растет велед-

Temperature (Ry)

Рис. 6: Зависимость локальных магнитных моментов на атомах железа и полной энергии в системе Fe^Ahо от температуры электронной подсистемы (при экспериментальном параметре решетки). Треугольники и сплошные линии обозначают FM состояние, ромбы и штриховые линии — AFM. Жирные пунктирные линии показывают поведение среднего магнитного момента, приходящегося на атом железа, в FM и AFM состояниях.

ствие изменения симметрии ближайшего окружения. Дополнительное понижение симметрии на атоме железа и, соответственно, увеличение орбитального магнитного момента происходит из-за нарушения трансляционной симметрии

кристалла вследствие разупорядочения.

3. Впервые на различных сплавах и системах детально рассмотрено формирование сверхтонкого магнитного поля, которое является суммой четырёх вкладов: вклады от спиновой поляризации в области ядра валентных электронов и электронов внутренних уровней, орбитальный и дипольный вклады. При этом показано, что

а) Вклад в СТМП от электронов внутренних уровней пропорционален собственному магнитному моменту атома железа и, соответственно, наследует особенности поведения ЛММ.

б) Вклад в СТМП от валентных электронов определяется влиянием собственного магнитного момента атома железа и влиянием магнитных моментов окружающих атомов, которое с увеличением расстояния ведет себя как осциллирующая и затухающая функция. Спиновая поляризация валентных электронов атомами первой и второй координационных сфер не может рассматриваться в виде аддитивных вкладов. Спиновую поляризацию атомами дальних сфер можно рассматривать аддитивно.

в) Орбитальный вклад в СТМП пропорционален орбитальному магнитному моменту и зависит от атомного состава ближайшего окружения таким же образом, как и орбитальный магнитный момент. Для атома железа в окружении с симметрией, близкой к кубической (в ближайшем окружении нет эр-атомов), орбитальный вклад зависит линейно от параметра решетки.

г) Дипольный вклад в СТМП в рассматриваемых сплавах с ОЦК решеткой является малым (менее 0.4 Т).

4. Впервые с помощью БЕТ расчетов электронной структуры показано, что локальные искажения решетки железа вокруг примесного атома не всегда можно определять по концентрационному поведению параметра решетки или по разнице радиусов атомов, используемых в феноменологических моделях. В сплавах железа с кремнием расстояние между ближайшими атомами железа и кремния больше, чем расстояние между ближайшими атомами в чистом железе, хотя средний параметр решетки уменьшается с увеличением концентрации

Эь

5. Впервые с помощью БЕТ расчетов электронной структуры показано, что использование моделей Джаккарино-Уолкера для интерпретации экспериментальных данных по намагниченности и СТМП в ферромагнитных неупоря-

доченных сплавах железо - sp-элемент правомерно благодаря тому, что количество немагнитных атомов в ближайшем окружении атома железа играет основную роль при формировании его локального магнитного момента.

6. Показано, что СТМП на ядрах зондовых атомов олова может использоваться в системе Fe/Cr/Sn/Cr для оценки локального магнитного состояния хрома.

7. При малых расстояниях до слоя железа (менее 3 атомных слоев Сг) влияние намагниченности слоя железа на СТМП олова является значительным. В этом случае СТМП олова определяется магнитным состоянием не только соседних атомов хрома, но и атомов железа. При больших толщинах слоя хрома СТМП на олове зависит не от абсолютных величин магнитных моментов соседних атомов хрома, а от их суммы; при противоположно направленных магнитных моментах соседних атомов СТМП оказывается близким к нулю. При толщине хрома более четверти длины волны спиновой плотности в чистом хроме, т.е. более 10 Ч- 12 атомных слоев между слоем олова и железа, предсказывается два возможных состояния в слое хрома: первое — с одним коротким периодом антиферромагнитного упорядочения в два атомных слоя, и второе — с дополнительным периодом, напоминающее волну спиновой плотности в чистом хроме.

8. Показано, что при толщине слоя хрома менее 17 атомных слоев в системе Fe/Cr с перемешиванием атомов на границах раздела возникают фрустрации, подавляющие магнитные моменты на атомах хрома; соответственно, СТМП на олове в слое хрома значительно уменьшается по сравнению с системой с идеальной поверхностью.

9. С помощью DFT расчетов впервые показано, что в области концентраций от 29 до 44 at % AI в сплавах Fe-AI существуют два коллинеарных магнитных состояния: ферромагнитного и антиферромагнитного типа. Энергии этих состояний близки, и при внешних воздействиях (температура, магнитное поле) малой интенсивности сплав может переходить из одного магнитного состояния в другое. При этом стонеровские возбуждения играют существенную роль в перестройке локальной электронной структуры и в изменении магнитного порядка: с ростом температуры электронной подсистемы энергетический спектр меняется, что приводит к изменению магнитного упорядочения от антиферромагнитного к ферромагнитному.

10. На конкретных примерах показано, что БРТ расчеты электронной структуры — эффективный метод для анализа и интерпретации экспериментальных результатов. Показано, что

а) появление атомов кремния в третьей сфере атома железа в сплавах Ре — 5г уменьшает величину СТМП, а не увеличивает, как это считалось ранее; СТМП на ядре атома железа в окружении без атомов кремния в первых двух сферах и с 12 атомами кремния в третьей сфере, вероятность которого высока в сплаве Рез+Х8ц-Х, по величине сравнимо с конфигурациями с 3 - 4 атомами кремния в ближайшем окружении;

б) различие во влиянии изоэлектронных эр-элементов в сплавах Ре — М (М — ¿"г, Бп, Се или их смесь) на локальные магнитные моменты и сверхтонкие магнитные поля связано в основном с концентрационным изменением параметра решетки и, соответственно, межатомного расстояния;

в) при получении механообработкой неупорядоченных сплавов Рв75Се25 и Ге755г25 разупорядочение происходит по-разному: ^е75(?е25 является практически разупорядоченным, а в сплаве Ре^Эг2ъ существуют корреляции в расположении атомов кремния на малых расстояниях, которые не фиксируются методом рентгеновской дифракции;

г) поведение коэрцитивной силы пластически деформированного цементита в зависимости от температуры отжига определяется существованием различных модификаций: наряду с основным состоянием (призматическим расположением атомов углерода в подрешетке железа) реализуется метастабильное окта-эдрическое расположение атомов углерода, которое при отжиге меняется на призматическое. Призматическая модификация цементита обладает энергией магнитокристаллической анизотропии на порядок выше, чем октаэдрическая модификация, что проявляется в поведении коэрцитивной силы. Предсказывается возможность экспериментального обнаружения октаэдрической модификации в цементите с помощью измерения параметров сверхтонкого взаимодействия.

Список статей, в которых опубликованы основные результаты

1. Arzhnikov А.К., Dobysheva L.V. The formation of the magnetic properties in disordered binary alloys of metal-metalloid type // "Itinerant Electron Magnetism: Fluctuation Effects"/ by editors D.Wagner et al. - New York: Kluwer Academic Publishers, 1998. - P.375-389.

2. Arzhnikov A.K., Dobysheva L.V., and Brouers F. The local magnetic moments and hyperfine magnetic fields in disordered metal-metalloid alloys // Proceedings of Moscow International Symposium on Magnetism devoted to the memory of E.I. Kondorskii / edited by A. Granovsky and N. Perov. - Moscow: MGU, 1999. - Part 1. - P.229-232.

3. Аржников A.K., Добышева JI.B., Брауэрс Ф. Локальные магнитные моменты и сверхтонкие магнитные поля в сплавах Fe-M (М = Si,Sn) при малых концентрациях атомов металлоида // Физика твердого тела. - 2000. - Т.42. - N 1. - С.86-92.

4. Arzhnikov А.К., Dobysheva L.V. Local magnetic moments and hyperfine magnetic fields in disordered metal-metallid alloys // Phys. Rev. B. - 2000. -T.62. - C.5324-5326.

5. Аржников A.K., Добышева Л.В. Влияние беспорядка на величину орбитального момента в сплавах на основе переходных металлов // Новые магнитные материалы микроэлектроники Сб. трудов XVII международной школы-семинара 20-23 июня 2000г. - М.: УРСС, 2000. - С. 98-99.

6. Аржников А.К., Добышева Л.В. Вклады РККИ поляризации и орбитального магнитного момента в сверхтонкие поля на ядрах неупорядоченных сплавов переходный металл-металлоид // Изв. РАН. Серия физ. - 2001. -Т.65. - N 7. - С.1001-1004.

7. Arzhnikov А.К., Dobysheva L.V. Formation of hyperfine fields in alloys // Phys. Met. Metallogr. - 2001. - V.91. - Suppl.2. - P.385-389.

8. Arzhnikov A.K., Dobysheva L.V., Konygin G.N., Voronina E.V., Yelsukov E.P. Hyperfine Magnetic Fields in Partially Disordered Fe — Si Alloys with Si Content near 25 at % // Phys. Rev. B. - 2001. - V.65. - P.024419 (1-8).

9. Arzhnikov A.K. and Dobysheva L.V. Formation of magnetic characteristics and hyperfine fields in metal-metalloid alloys // Comp.Mat.Sci. - 2002. - V.24. - N

1-2. - P. 203-207.

10. Аржников A.K., Добышева JI.В. Современные представления о формировании сверхтонких магнитных полей в неупорядоченных сплавах переходный металл - немагнитная примесь // Известия Академии Наук, сер. Физич. - 2003. - Т.67. - С.1007-1012.

11. Arzhnikov А.К., Dobysheva L.V., Fedorov D.V., Uzdin V.M. Hyperfine fields for Sn and magnetic moments in Fe/Cr/Sn/Cr multilayers // Phys. Rev. B. -2003. - V.68. - P.024407 (1-6).

12. Arzhnikov A.K., Dobysheva L.V., and Fedorov D.V. Magnetism and hyperfine magnetic fields in Fe/Cr/Sn/Cr and Cr/Sn multilayers //J. Magn. and Magn. Mat. - 2004. - V.272-276. - P.e905-e906.

13. Dobysheva L. V., Potapov P.L. and Schryvers D. Electron-energy-loss spectra of NiO // Phys. Rev. B. - 2004. - V.69. - P.184404 (1-6).

14. Аржников A.K., Добышева Л.В., Федоров Д.В. Формирование магнитных моментов и сверхтонких магнитных полей на структурных неоднородно-стях // Изв. РАН сер.физич. - 2005. - Т.69. - N 10. - С.1395-1398.

15. Аржников А.К., Добышева Л.В., Коныгин Г.Н., Елсуков Е.П. Магнитные моменты и сверхтонкие магнитные поля в упорядоченных и разупорядо-ченных квазибинарных сплавах Fe^(Si\~xGex)25 // Физика твердого тела.

- 2005. - Т.47. - N 11. - С.1981-1989.

16. Arzhnikov А.К., Dobysheva L.V., Fedorov D.V., Uzdin V.M. A drop of hyperfine field at Sn in Fe/Cr/Sn/Cr multilayers. J. Magn. and Magn. Mat. -2006. - V.300. - Iss. 2. - P.351-357.

17. Arzhnikov A.K., Dobysheva L.V., Fedorov D.V. The spin-density waves in thin films of Cr in the Fe/Cr/Sn/Cr multilayers // J. Magn. and Magn. Mat.

- 2006. - V.300. - P.250-253.

18. Arzhnikov A.K., Dobysheva L.V., Fedorov D.V., Timirgazin M.A. Magnetism of a single transition-metal impurity on the [0 0 1] surface of Cu and in the bulk // J. Magn. and Magn. Mat. - 2006. - V.300. - P.e556-e558.

19. Ершов H.B., Аржников A.K., Добышева Л.В., Черненков Ю.П., Федоров В.И., Лукшина В.А. Искажения кристаллической решетки вокруг примесных атомов в сплавах а — FeJ-xSix // Физика твердого тела. - 2007. - Т.49. -вып. 1. - С.64-71.

20. Arzhnikov А.К., Dobysheva L.V., Demangeat С. Structural peculiarities

f cementite and their influence on the magnetic characteristics //J. Phys.: Bondens. Matter. - 2007. - V.19. - P. 196214 (1-9).

21. Аржников A.K., Добышева JI.В. Влияние структурных особенностей ластически деформированного цементита на параметры мессбауэровских пектров // Изв. РАН сер.физич. - 2007. - Т.71. - No. 9. - С.1261.

22. Arzhnikov А.К., Dobysheva L.V. Structural peculiarities of plastically-eformed cementite and their influence on magnetic characteristics and Mossbauer arameters // Solid State Communications. - 2008. - V.146. - P. 102-104.

23. Arzhnikov A.K., Dobysheva L.V., Timirgazin M.A. Formation and ordering f local magnetic moments in Fe-Al alloys //J. Magn. and Magn. Mat. - 2008. V.320. - P.1904-1908.

24. Аржников А.К., Добышева JI.B. Магнитный момент атомов железа в )ЦК сплавах Fe-Al в зависимости от ближайшего окружения // Физика вердого тела. - 2008. - Т.50. - С.2009-2014.

Список литературы

[1] Blaha Р., Schwarz К., Madsen G.K.H., Kvasnicka D., Luitz J. WIEN2k, An Augmented Plane Wave + Local Orbitals Program for Calculating Crystal Properties. - Wien: Wien Techn. Universität, 2001. ISBN 3-9501031-1-2.

[2] Ebert H. Fully Relativistic Band Structure Calculations for Magnetic Solids

- Formalism and Application // Electronic Structure and Physical properties of Solids. Lecture Notes in Physics / Ed. H. Dreysse. - Berlin: Springer, 2000.

- V.535.- P. 191.

[3] Papanikolaou N., Zeller R., and Dederichs P.H. Conceptual improvements of the KKR method // J. Phys.: Condens. Matter.- 2002.- V.14.- P.2799-2825.

[4] Ankudinov A. L., Bouldin С. E., Rehr J. J., Sims J., and Hung H. Parallel calculation of electron multiple scattering using Lanczos algorithms // Phys. Rev. В.- 2002.- V.65.- P.104107.

[5] Arzhnikov A.K., Dobysheva L.V. The formation of the magnetic moments in disordered binary alloys of metal-metalloid type //J. Magn. Magn. Mater.-1992.- V.117.- P.87-92.

[6] Arzhnikov A.K., Dobysheva L.V. The Stoner excitations in disordered metal-metalloid alloys // Phys. Lett. A.- 1994.- V.195.- P.176-180.

37

[7] Stearns M.B. Measurement of Conduction-Electron Spin-Density Oscillations in Ordered FeSi Alloys // Phys. Rev. B. - 1971. - V.4. - P.4069.

[8] Аржников A.K., Добышева Л.В., Коныгин Г.Н., Елсуков Е.П. Магнитные моменты и сверхтонкие магнитные поля в упорядоченных и разупорядо-ченных квазибинарных сплавах Fe^{Sii-.xGex)ib 11 ФТТ- 2005.- Т.47.- N 11.- С.1981-1989.

[9] Yelsukov Е.Р., Ul'yanov A.I., Zagainov A.V., and Arsent'yeva N.B. Hysteresis magnetic properties of the Fe(100-x)C(x); x=5-25 at% nanocomposites as-mechanically alloyed and after annealing // J. Magn. Magn. Mat.- 2003.-V.258-259.- P.513.

[10] Ron M. and Mathalone Z. Hyperfine Interactions of 57Fe in Fe3 С // Phys.Rev.B- 1971.- V.4.- P.774-777.

[11] Almokhtar M., Mibu K., Shinjo T. Reduction and reorientation of Cr magnetic moments in Fe/Cr multilayers observed by a 119Sn Mossbauer probe // Phys. Rev. В.- 2002,- V.66.- P. 134401.

[12] Mibu K., Almokhtar M., TanakaS., Nakanishi A., Kobayashi Т., and Shinjo T. Reduction of Magnetic Moments in Very Thin Cr Layers of Fe/Cr Multilayers: Evidence from 119Sn Mossbauer Spectroscopy // Phys. Rev. Lett.- 2000.-V.84.- P.2243.

[13] Mibu K., Tanaka S., Shinjo T. Preparation and Mossbauer Study of Epitaxial Cr/Sn Multilayers // J. Phys. Soc. Jap. - 1998. - V.67. - P.2633-2636.

Отпечатано с оригинал-макета заказчика

Подписано в печать 30.09.2009. Формат 60x84 1/16. Тираж 100 экз. Заказ 1530.

Типограф™ ГОУВПО «Удмуртский государственный университет» 426034, Ижевск, ул. Университетская, 1, корп. 4.

Введение.

Глава 1. Локальные магнитные моменты в сплавах

Feioo~СМС (М = Si, Sn) при малых

1.1. Расчеты локальных магнитных моментов в сплаве d-металл sp-элемент в модели двухзопного гамильтониана.

1.2. Локальные магнитные моменты в случае низких концентраций sp-элемента. Расчеты из первых принципов.

1.3. Орбитальный магнитный момент.

1.4. Выводы.

Глава 2. Сверхтонкие магнитные поля (СТМП) на ядрах железа влавах Fe\oo-cMc (М = Si, Sn) при малых

2.1. Вклад в СТМП от электронов внутренних уровней.

2.2. Вклад в СТМП от электронов валентных уровней.

2.3. Орбитальный вклад в СТМП.

2.4. Дипольный вклад в СТМП.

2.5. Связь СТМП и локальных магнитных моментов.

2.6. Выводы.

Глава 3. Локальные искажения решетки вокруг атомов sp-элемента в сплавах Fe — М (М = Si, Р, Sn).

Глава 4. СТМП и локальные магнитные моменты в сплавах с содержанием sp-элемента около 25 at %. Расчеты электронной структуры для расшифровки мессбауэровских спектров.

4.1. Сплавы Feioo-cSic с концентрацией кремния

13 at % < с < 33 at %

4.1.1. СТМП в сплавах с содержанием кремния менее 25 at %

4.1.2. СТМП в сплавах с содержанием кремния выше 25 at %

Актуальность темы.

Создание и внедрение инновационных технологий требует постоянной разработки новых материалов. В связи с этим одно из лидирующих мест в физике твердого тела прочно занимает прогнозирование новых соединений и сплавов с заданными свойствами, для которого необходимо понимание механизмов формирования физических свойств на локальном (атомного масштаба) уровне. Экспериментальные исследования, даже с помощью нескольких методов, этой проблемы не решают, т.к. результаты измерений могут допускать различные интерпретации. Важным этапом исследовательской работы является создание феноменологической модели, описывающей полученный набор экспериментальных данных и позволяющей экстраполировать эти данные на неисследованную область изменения параметров и прогнозировать характеристики вновь создаваемых материалов. В ряде случаев совпадение результатов этой модели с экспериментом определяется большим количеством подгоночных параметров, а физические принципы, лежащие в основе таких моделей, остаются необоснованными.

Системы на основе железа, которым посвящена данная работа, являются основным компонентом современной техники. Несмотря на давнюю историю их исследований, полного понимания физических процессов, происходящих в них, еще нет. Одним из информативных и удобных методов исследования систем с железом является мессбауэровская спектроскопия, которая дополняет стандартные исследования намагниченности (т.е. усредненного по образцу свойства) измерением локальных величин, относящихся к отдельным атомам. Намагниченность сплавов с коллективизированным характером магнетизма определяется делокализованными d-электронами, распространенными по всему кристаллу, а параметры сверхтонких взаимодействий, получаемые в мессбауэровском эксперименте, формируются за счет плотности электронов в области ядра. Соотнесение между собой этих, совершенно разных по степени локализации, характеристик — это и фундаментальная физическая проблема, и обычная процедура в анализе экспериментов.

Для интерпретации таких экспериментов часто использз'ются феноменологические модели типа Джаккарино-Уолкера, в которых атомам железа в различном атомном окружении приписываются определенные локальные характеристики, зависящие от ближайшего окружения и не зависящие от концентрации примесей в сплаве. С теоретической точки зрения такое описание зонного магнетика с помощью локализованных на атоме магнитных моментов выглядит сомнительно, хотя используется широко и продуктивно.

Провести надёжный анализ взаимосвязи различных характеристик и обосновать использование феноменологических моделей возможно с помощью так называемых "первопринципных" расчетов электронной структуры. Сегодня это хорошо развитые методы, грамотное и эффективное применение которых требует, однако, широкой и апробированной практики использования.

Хотя идея первопринципного подхода к расчету электронной структуры вещества была выдвинута уже более 50 лет назад, до 90-х годов его использование было связано в основном с развитием методики, а не с практическим применением. С 90-х годов началась последовательная апробация различных вариаций этого подхода в исследованиях реальных объектов. В настоящее время стало возможным еще до фактического синтезирования нового материала предсказывать ряд его свойств с помощью расчетов методом функционала электронной плотности (DFT расчетов). Обработка и интерпретация реальных экспериментов .сегодня во многих случаях требует сопровождения теоретическими расчетами с целью понимания механизмов формирования физических свойств на атомных масштабах. Уровень достоверности результатов таких расчетов уже таков, что отсутствие ожидаемого совпадения результатов компьютерного и реального экспериментов может являться поводом к поиску неучтенного фактора в интерпретации эксперимента. Использование расчетных методов для компьютерных экспериментов требует отработки методики путем сравнения их результатов с данными из экспериментов на эталонных образцах.

При использовании DFT расчетов существует проблема адекватности расчета реальному сплаву, т.к. в расчетах делаются приближения как физического, так и математического характера. В частности, реальный образец с дефектами и конечного размера заменяется бесконечной системой с идеальной периодической структурой. В общем, при решении многоэлектронной задачи квантовой механики делаются такие приближения, которые обычно используемое для DFT расчетов название "первопринципные" превращают в некорректное по сути. И, наконец, само решение проводится с определенными математическими ограничениями размера базиса в разложении электронной волновой функции или количества k-точек в зоне Бриллюэна.

В связи с вышесказанным, в рамках общей задачи исследования физических свойств с помощью методов расчета электронной структуры возникает задача исследования границ применимости этих методов.

Эти задачи решаются в диссертационной работе на примере сплавов магнитного d-металла (железа) с немагнитными sp-элементами Si, Sn, Р, Al. За последнее время накоплены разнообразные экспериментальные данные по этим сплавам. Это кристаллографические и мессбауэровские исследования, исследования концентрационных и температурных зависимостей намагниченности и восприимчивости, температуры фазового перехода из магни-тоупорядоченного состояния в разупорядоченное [1—19]. Появившиеся в последние годы новые методы приготовления образцов расширили спектр наблюдаемых состояний этих сплавов: стало возможным получать образцы и сравнивать их характеристики в аморфном (топологически разупорядочен-ном) или кристаллическом (упорядоченном, частично и.полностью.атомарно разупорядоченном) состоянии [17].

Характеристика проблемы. В экспериментальной физике ограничена возможность измерения характеристик на локальном атомном уровне. В частности, такая важная для понимания формирования магнитных свойств и интуитивно понятная характеристика как локальные магнитные моменты (J1MM) атомов на самом деле имеет четкое определение только в вычислительных методах, как интеграл спиновой плотности по определенной области пространства. Однако, существует очень мало экспериментальных методов, измеряющих величины, которые могут быть напрямую соотнесены с JIMM, полученными из расчетов или постулированными в модели Джаккарино-Уолкера. Причем такие методы измерения (мы имеем в виду, например, метод нейтронной дифракции) — достаточно экзотичны и применимы лишь к ограниченному классу образцов. Поэтому возникает необходимость связать с JIMM другие характеристики, которые хорошо определены и являются локальными по отношению к отдельным атомам, в атомном масштабе.

С этой точки зрения очень полезными являются ядерно-резонансные методы, например, мсссбауэровская спектроскопия, где измеряются параметры сверхтонкого взаимодействия: сверхтонкое магнитное поле (СТМП) на ядре, изомерные сдвиги (ИС), квадрупольное расщепление. Однако связь этих характеристик с локальным магнитным моментом, а также с химическими и топологическими особенностями ближайшего окружения (NN) резонансного атома в большинстве случаев сложна pi требует дополнительных теоретических и экспериментальных исследований. Сегодня нет достоверных количественных соотношений, справедливых для всех систем, и возможно лишь полуколичественное описание локальных физических характеристик с помощью интерпретации экспериментальных данных мессбауэровской спектроскопии.

Считается, что такие измерения могут отражать химические и топологические особенности атомного окружения резонансных ядер. Действительно, эксперименты, изложенные в литературе [16,18,20,21], пример того, что расщепления энергетических уровней ядер, проявляющиеся в мессбауровских спектрах, определяются небольшой группой атомов вокруг резонансного, ядра. В многочисленных исследованиях спектры интерпретируются в рамках феноменологических моделей, рассматривающих только ближайшее атомное окружение (см. например, [17,22,23]). Несомненно, такое описание является полезным и эффективным. Однако в некоторых случаях этот упрощенный подход оказывается неоправданным. Из общих соображений, вытекающих из теории электронов в металлах, такой подход выглядит довольно странным для сплавов железа из-за коллективизированного характера Зс1-электронов и широкой полосы валентных (почти свободных) электронов. На СТМП и ИС этих сплавов должны влиять и достаточно удаленные атомы. Такое влияние хорошо видно в экспериментах на сплавах с двумя подрешетками, одна из которых разупорядочена [24,25]. Особенностью этих экспериментов является пропорциональная зависимость СТМП от чрюла магнитных атомов в дальних координационных сферах. Эта особенность послужила толчком к созданию многочисленных моделей для описания СТМП неупорядоченных сплавов, в которых спиновая поляризация на резонансном ядре считается пропорциональной числу магнитных атомов в ближнем окружении [16,18,20,21,24].

Дополнительно к этому, совершенно естественно возникло предположение о пропорциональности СТМП локальному магнитному моменту. Правомерность этого предположения частично подтверждалась в экспериментах и имела примитивные теоретические обоснования.

Таким образом, многие феноменологические модели, используемые для интерпретации мессбауэровских экспериментов, исходят из двух принципов: зависимости JIMM, СТМП и ИС от числа магнитных атомов в NN и пропорциональной зависимости между локальным магнитным моментом атома и СТМП на его ядре. Сочетание этих принципов приводит к большому разнообразию моделей, которые хотя и не позволяют надежно интерпретировать результаты мессбауэровской спектроскопии и достоверно получать из СТМП и ИС величину локального момента и число немагнитных атомов в NN резонансного атома, все же приводят к качественным заключениям (разнообразие химических конфигураций окружения, насколько отличаются магнитные моменты и т.д.).

Например, .упомянутые ранее модифицированные модели Джаккарино-Уокера [16,18,21], использовавшиеся для описания разупорядоченных сплавов металл—sp-элемент, базируются на допущении, что величина JIMM хорошо определена числом sp-атомов в NN и зависит слабо от концентрации sp-элемента в сплаве. Её простейший вариант обычно записывают в виде n n fh{x) = ^2mzpz(x), В{х) = Y^BzPz{x), (1) о z=о где rriz и Bz, соответственно, магнитный момент на атоме и сверхтонкое поле на ядре Fe в NN которого Z sp-атомов, pz(%) ~ вероятность образования окружения данной конфигурации в сплаве с концентрацией примесных атомов х. В такой модели mz и Bz не зависят от концентрации и определяются только локальными характеристиками. Pz{x) для полностью разупорядоченных сплавов полагают равными вероятностям биномиального распределения.

При увеличении концентрации sp-элемента для согласия с экспериментом авторам [19.22,26,27] пришлось предположить, что в биномиальных коэффициентах изменяется число ближайших соседей N от 8 до 14 при увеличении концентрации sp-элемента. Однако, как показано в работах самих авторов с помощью реитгеиоструктурного анализа [17], исследовавшиеся сплавы в широкой области концентраций (Fe — А1 до 70 ат.%, Fe — Si до 33 ат.%) сохраняют ОЦК решетку, что позволяет их считать сплавами типа сплавов замещения с N = 8. Увеличение N от 8 до 14, неоправданное с точки зрения структзфы сплава, дает на удивление хорошее согласие с экспериментом.

Все феноменологические модели имеют подгоночные параметры, и есть различные примеры в истории науки, когда точность и эффективность моделей были иллюзорными и являлись лишь результатом манипуляции с числом и величиной параметров. Важно понимать, какие модели используются при интерпретации эксперимента и где границы их применимости.

Этот вопрос об обоснованности используемых феноменологических моделей и возможности описания экспериментов необходимо решать с помощью современных теоретических методов, среди которых наиболее подходящими на эту роль выступают так называемые "первопринципные" квантовомеха-нические расчеты. Реализация численных методов расчетов микроскопических., характеристик л:вердых тел интенсивно „развиваласьв. последние два десятилетия, благодаря появлению в широком доступе мощных компьютерных средств. Мы остановимся здесь лишь на основных достоинствах и недостатках этих методов применительно к решению нашей задачи — расчетам локальных магнитных моментов, СТМП и ИС в упорядоченных, частично разупорядоченных и неупорядоченных сплавах на основе переходных металлов и немагнитных примесей.

В настоящее время DFT расчеты электронной структуры позволяют не только обосновать использование некоторых феноменологических моделей, по и сделать их более достоверными с помощью уточнения параметров из таких вычислений. Необходимо отметить что даже для упорядоченных сплавов иногда вычисления не дают желаемого количественного согласия с экспериментом, а дают только относительную информацию: соотношения между величинами СТМГ1 или JIMM для различных атомов и тенденцию их поведения при изменении физических параметров (например, концентрации, давления) . Несмотря на этот недостаток, анализ экспериментальных спектров с помощью DFT результатов дает более достоверную и полную информацию, чем использование феноменологических моделей.

Большинство существующих методов решения уравнений Шредингера и Дирака: линеаризованные muffin-tin орбитали (ЛМТО), линеаризованные присоединенные плоские волны (LAPW), метод функций Грина и т.д. —дают приблизительно одни и те же результаты при условии правильного использования методов. Выбор метода определяется модельными задачами, для которых он приводит к выигрышу либо в скорости расчетов, либо в точности, либо в з^добстве использования полученных результатов. При наличии у нас программ с реализацией различных методов, мы в основном используем полнопотенциальный релятивистский метод FP LAPW и его модификацию — присоединенные плоские волны -f локальные орбитали (APW+l.o.) [28,29]. Это определяется тем, что в данных подходах можно проводить прямые вычисления значений СТМП и ИС, а программа WIEN, в которой они реализованы, надежна и апробирована. Описание методики и стандартного выбора параметров при расчете этим методом приведено в Приложении 1. Метод KKR .b реализации-[30] .использовался нами, для расчета.разупорядоченных систем1, т.к. он позволяет в рамках приближения когерентного потенциала учесть влияние беспорядка на электронную и магнитную структуры. Методы ASA SKKR и FP SKKR в реализации [31] использовались нами для сравнения результатов между собой и с результатами других авторов. Также для сравнения результатов мы использовали метод расчета многократного рассеяния электронов на кластере атомов FEFF8 [32].

Расчеты электронной структуры неупорядоченных систем значительно

1 Здесь и далее под разупорядочением мы понимаем неупорядоченность по узлам кристаллической решетки, т.е. наличие топологического упорядочения и отсутствие химического порядка. и труднее и имеют существенные ограничения. В настоящее время только одно-узельные приближения являются хорошо разработанными теориями усреднения по беспорядку. Среди них наиболее эффективное и широко используемое приближение — приближение когерентного потенциала (ПКП). Однако, спиновая поляризация валентных электронов другими атомами принципиально не может быть описана правильно в одноузельном приближении, т.к. она определяется фиксированными химическими и топологическими конфигурациями атомного окружения, которое в одноузельных методах заменяется на однородную эффективную среду.

Методики, которые выходят за рамки одноузельного приближения последовательным образом (учет рассеяния электронов на кластерах), очень громоздки, встречают значительные вычислительные трудности и плохо встраиваются в существующие методы расчета идеальных систем (см., например, [33-35]). Простейшие схемы расчета типа погруженного кластера дают довольно плохой учет рассеяния электронов концентрационными флуктуа-циями, которые важны для валентного вклада в СТМП.

В противоположность этим схемам, расчеты упорядоченных сплавов учитывают полностью рассеяние электронов на фиксированных атомных кластерах. Поэтому сегодня основным направлением в теоретическом исследовании свойств неупорядоченных сплавов является интерпретация их характеристик . - с. помощью .расчетов .упорядоченных систем-с раз линньш ихи м и чески м и ы топологическими конфигурациями атомного окружения. К разупорядочен-ным сплавам подходят как к набору кластеров с заданным расположением примесей в окружении рассматриваемого атома. Магнитные характеристики таких кластеров берутся из DFT расчетов трапсляционно-инвариантных систем, с предположением, что взаимодействие между кластерами незначительно из-за малой длины свободного пробега электрона в разупорядоченных сплавах. Конечно, разупорядочение приводит к эффектам, отсутствующим в упорядоченных системах, которые можно учитывать, используя модельные гамильтонианы.

Таким образом, целью настоящей работы явилось: — исследование магнитных свойств и сверхтонкого магнитного поля в упорядоченных, частично и полностью разупорядоченных сплавах железа с немагнитными sp-элементами и в мультислоях Fe/Cr/Sn/Cr с помощью DFT расчетов электронной структуры и феноменологических моделей.

Для этого решались следующие задачи: исследование магнитных свойств и сверхтонкого магнитного поля в упорядоченных сплавах железа и в мультислоях; исследование локальных искажений решетки вокруг атомов примеси и их влияния на магнитные свойства и сверхтонкие магнитные поля; исследование влияния разупорядочения сплава на магнитные свойства и сверхтонкое магнитное поле; исследование роли атомного окружения в формировании локальных магнитных моментов и сверхтонкого магнитного поля в сплавах; исследование влияния стонеровских возбуждений на локальные магнитные моменты и намагниченность с помощью DFT расчетов.

Научная и практическая значимость диссертации определяется тем, что ее положения и выводы вносят вклад в развитие физических представлений об особенностях формирования магнитной структуры и СТМП в сплавах железа с немагнитными sp-элемснтами и в мультислоях Fe/Cr/Sn/Cr.

Полученные теоретические результаты объясняют большое количество . экспериментальных данных и стимулируют постановку новых экспериментов. Теоретические исследования позволили обосновать методы интерпретации магнитных и ядерно-резонансных экспериментальных данных для неупорядоченных сплавов d-металл - немагнитный sp-элемент. В результате исследований магнитных свойств предлагается новое объяснение ряда явлений в сплавах железо - немагнитный sp-элемент.

DFT расчеты электронной структуры и сравнение с результатами расчетов энергетических спектров модельных гамильтонианов позволяют понять механизмы формирования магнитных свойств и сверхтонкого магнитного поля.

Краткое содержание работы. В первой главе рассмотрены механизмы формирования локальных магнитных моментов, исследованные с помощью модельных расчетов в неупорядоченных сплавах; далее с помощью DFT расчетов электронной структуры исследуются JIMM атомов железа в упорядоченных сплавах железа с немагнитным sp-элементом при низких концентрациях sp-элемента (менее 10 at %). Эти данные рассматриваются с точки зрения влияния одиночной примеси в железе на ЛММ атомов железа.

Во второй главе аналогично рассматривается сверхтонкое магнитное поле на ядрах железа при малых концентрациях (менее 10 at %) немагнитного sp-элемента.

В третьей главе рассматриваются искажения ОЦК решетки железа вокруг атомов sp-элемента и их влияние на локальные магнитные моменты и СТМП.

В четвертой главе рассматривается формирование СТМП и ЛММ при концентрациях sp-элементов около 25 at %, приведены примеры практического использования расчетов электронной структуры для расшифровки и интерпретации ядерно-резонансных экспериментов.

В пятой главе рассматривается магнитная структура многослойных систем Cr/Sn и Fe/Cr/Sn/Cr, в которых, наряду с обычным ферромагнитным упорядочением ЛММ в слоях железа, в слоях хрома формируются структуры с антиферромагнитным упорядочением. Исследуется возможность использования зондовых атомов олова для экспериментального изучения магнитной .структуры с помощью измерения СТМПна.ядрахнемалшитного.элемента. Исследуется влияние шероховатости границ Fe/Cr на магнитную структуру.

В шестой главе рассматривается магнитная структура сплавов Fe-Al, в которых возможно как ферромагнитное упорядочение, так и магнитное упорядочение с отрицательными ЛММ на атомах железа. Исследуется влияние стонеровских флуктуаций на магнитную структуру.

Седьмая глава посвящена обсуждению приближений, которые делаются при выборе моделей реальных сплавов и решении многоэлектронной задачи с помощью DFT методов расчета.

В заключении анализируются возможности использования DFT расчетов в изучении магнитных явлений, приведены основные результаты.

В приложении 1 описаны детали вычислений с помощью метода FP LAPW.

В приложении 2 обсуждаются физический смысл, единицы измерения и порядок вычислений сверхтонкого магнитного поля.

Основные результаты и выводы диссертации

1. В сплавах железа с немагнитными примесями Si и Sn локальные спиновые магнитные моменты на атомах железа определяются числом атомов sp-элемента в ближайшем окружении и только в слабой степени зависят от концентрации sp-элемента в сплаве. Величина JIMM уменьшается при появлении примеси в окружении атома железа. На величину JIMM также влияет расстояние до ближайших соседей, которое в сплаве варьируется в результате локального искажения решетки с сохранением среднего межатомного расстояния. JIMM растет при увеличении расстояния до ближайших соседей.

2. Поведение орбитального магнитного момента на атомах железа в зависимости от расстояния до примеси Si или Sn коррелирует с поведением локальных спиновых магнитных моментов, за исключением ближайшего к примеси атома: спиновый момент такого атома падает, а орбитальный — растет вследствие изменения симметрии ближайшего окружения. Дополнительное понижение симметрии на атоме железа и, соответственно, увеличение орбитального магнитного момента происходит из-за нарушения трансляционной симметрии кристалла вследствие разупорядочения.

3. Впервые на различных сплавах и системах детально рассмотрено формирование сверхтонкого магнитного поля, которое является суммой четырёх вкладов: вклады от спиновой поляризации в области ядра валентных электронов и электронов внутренних уровней, орбитальный и дипольный вклады. При этом показано, что а) Вклад в СТМП от электронов внутренних уровней пропорционален собственному магнитному моменту атома железа и, соответственно, наследует особенности поведения ЛММ. б) Вклад в CTAffl от валентных электронов определяется влиянием собственного магнитного момента атома железа и влиянием магнитных моментов окружающих атомов, которое с увеличением расстояния ведет себя как осциллирующая и затухающая функция. Спиновая поляризация валентных электронов атомами первой и второй координационных сфер не может рассматриваться в виде аддитивных вкладов. Спиновую поляризацию атомами дальних сфер можно рассматривать аддитивно. в) Орбитальный вклад в СТМП пропорционален орбитальному магнитному моменту и зависит от атомного состава ближайшего окружения таким же образом, как и орбитальный магнитный момент. Для атома железа в окру- жении с симметрией, близкой к кубической (в-ближайшем окружении нет sp-атомов), орбитальный вклад зависит линейно от параметра решетки. г) Дипольный вклад в СТМП в рассматриваемых сплавах с ОЦК решеткой является малым (менее 0.4 Т).

4. Впервые с помощью DFT расчетов электронной структуры показано, что локальные искажения решетки железа вокруг примесного атома не всегда можно определять по концентрационному поведению параметра решетки или по разнице радиусов атомов, используемых в феноменологических моделях. В сплавах железа с кремнием расстояние между ближайшими атомами железа и кремния больше, чем расстояние между ближайшими атомами в чистом железе, хотя средний параметр решетки уменьшается с увеличением концентрации Si.

5. Впервые e помощью DFT расчетов электронной структуры показано, что использование моделей Джаккарипо-Уолкера для интерпретации экспериментальных данных по намагниченности и СТМП в ферромагнитных неупорядоченных сплавах железо - sp-элемент правомерно благодаря тому, что количество немагнитных атомов в ближайшем окружении атома железа играет основную роль при формировании его локального магнитного момента.

6. Показано, что СТМП на ядрах зондовых атомов олова может использоваться в системе Fe/Cr/Sn/Cr для оценки локального магнитного состояния хрома.

7. При малых расстояниях до слоя железа (менее 3 атомных слоев Сг) влияние намагниченности слоя железа па СТМП олова является значительным. В этом случае СТМП олова определяется магнитным состоянием не только соседних атомов хрома, но и атомов железа. При больших толщинах слоя хрома СТМП на олове зависит ие от абсолютных величин магнитных моментов соседних атомов хрома, а от их суммы; при противоположно направленных магнитных моментах соседних атомов СТМП оказывается близким к нулю. При толщине хрома более четверти длины волны спиновой плотности в чистом хроме, т.е. более 10 -f- 12 атомных слоев между слоем олова и железа, предсказывается два возможных состояния в слое хрома: первое — с одним коротким периодом антиферромагнитного упорядочения в два атомных слоя, •и второе — с-дополнительным периодом, напоминающее волну спиновой плотности в чистом хроме.

8. Показано, что при толщине слоя хрома менее 17 атомных слоев в системе Fe/Cr с перемешиванием атомов на границах раздела возникают фрустрации, подавляющие магнитные моменты на атомах хрома; соответственно, СТМП на олове в слое хрома значительно уменьшается по сравнению с системой с идеальной поверхностью.

9. С помощью DFT расчетов впервые показано, что в области концентраций от 29 до 44 at % А1 в сплавах Fe-Al существуют два коллинеарных магнитных состояния: ферромагнитного и антиферромагнитного типа. Энергии этих состояний близки, и при внешних воздействиях (температура, магнитное поле) малой интенсивности сплав может переходить из одного магнитного состоянпя в другое. При этом стоиеровекие возбуждения играют существенную роль в перестройке локальной электронной структуры и в изменении магнитного порядка: с ростом температуры электронной подсистемы энергетический спектр меняется, что приводит к изменению магнитного упорядочения от антиферромагнитного к ферромагнитному.

10. На конкретных примерах показано, что DFT расчеты электронной структуры — эффективный метод для анализа и интерпретации экспериментальных результатов. Показано, что а) появление атомов кремния в третьей сфере атома железа в сплавах Fe — Si уменьшает величину СТМП, а не увеличивает, как это считалось ранее; СТМП на ядре атома железа в окружении без атомов кремния в первых двух сферах и с 12 атомами кремния в третьей сфере, вероятность которого высока в сплаве Fe^+xSii-x, по величине сравнимо с конфигурациями с 3 -4 атомами кремния в ближайшем окружении; б) различие во влиянии изоэлектронных sp-элементов в сплавах Fe — М (М — Si, Sn, Ge или их смесь) на локальные магнитные моменты и сверхтонкие магнитные поля связано в основном с концентрационным изменением параметра решетки и, соответственно, межатомного расстояния; в) при получении механообработкой неупорядоченных сплавов Fe^Geo^ и Fe^Si2b разупорядочение происходит по-разному: Fe-j^Ge2b является практически разупорядоченным, а в сплаве Fe^Si2b- существуют корреляции в расположении атомов кремния на малых расстояниях, которые не фиксируются методом рентгеновской дифракции; г) поведение коэрцитивной силы пластически деформированного цементита в зависимости от температуры отжига определяется существованием различных модификаций: наряду с основным состоянием (призматическим расположением атомов углерода в подрешетке железа) реализуется метастабильное октаэдрическое расположение атомов углерода, которое при отжиге меняется на призматическое. Призматическая модификация цементита обладает энергией магнитокристаллической анизотропии на порядок выше, чем окта-эдрическая модификация, что проявляется в поведении коэрцитивной силы. Предсказывается возможность экспериментального обнаружения октаэдрической модификации в цементите с помощью измерения параметров сверхтонкого взаимодействия.

Заключение

В данной работе мы исследовали локальные магнитные свойства и параметры сверхтонкого взаимодействия в сплавах d-металл—sp-элемент Fe\-XMX (M=Si, Sn, Ge, С, Al) и мультислоях Fe/Cr/Sn/Cr. К настоящему времени для этих систем накоплены обширные и надежные экспериментальные данные, однако при анализе и интерпретации этих данных используются различные феноменологические модели, которые не имеют глубокого pi последовательного теоретического обоснования. Например, при описании свойств упомянутых систем используются модели типа Джаккарино-Уолкера (см. соотношение (1) на стр. 8), формулировка которых резко контрастирует с коллективизированным характером магнетизма Зс1-металлов pi сплавов на их основе; при обработке мессбауэровских спектров закладывается предположение о пропорцрюнальности сверхтонкого магнитного поля и рюомерного сдвига; при интерпретации мессбауэровских спектров используется предположение о пропорциональности сверхтонкого магнитного поля и локального магнитного момента; немагнитный атом олова используется в эксперименте в качестве зондового атома для оценки магнитного состояния соседних атомов с предположением об отсутствии влияния на магнитную структуру исследуемого образца.

С помощью DFT расчетов в настоящей работе исследованы возможности применения и ограничения некоторых, широко используемых феноменологических моделей. Например, показано, что моделями с параметрами ЛММ, зависящими лишь от числа sp-атомов в ближайшем окружении, можно пользоваться для огрубленного описания магнитных свойств, с точностью до 0.2^0.3цв- В некоторых моделях ранее выбирались неправильно параметры, например, для описания концентрационного поведения намагниченности в сплаве Fe-Sn использовалась модель с большим магнитным моментом на атоме с одной примесью, чем на атоме в чисто железном окружении, а расчет ЛММ показывает, что их величина уменьшается при наличии в ближайшем окружении даже одной примеси sp-элемента Si или Sn. Соотношением пропорциональности между СТМП на ядрах Fe и локальным магнитным моментом атома иногда можно пользоваться потому, что спиновая поляризация остовных электронов вблизи ядра с высокой степенью точности пропорциональна локальному магнитному моменту и, если суммарно остальные вклады в СТМП невелики, то СТМП будет пропорционально локальному магнитному моменту с точностью до величины изменений этих вкладов. Это условие большей частью выполняется в системах с ферромагнитным упорядочением JIMM. В случаях, когда в системе появляются отрицательные JIMM (например, сплавы Fe-Al в области концентраций с антиферромагнитным упорядочением или мультислойные системы Fe/Cr/Sn/Cr) соотношение пропорциональности между СТМП и JIMM нарушается.

DFT расчеты электронной структуры сейчас могут быть использованы как разновидность эксперимента, который позволяет понять механизмы формирования свойств и определить, что происходит в материале на локальных атомных масштабах. Применение квантовомеханических расчетов при анализе экспериментальных данных становится необходимым стандартом в современных исследованиях.

1. Shiga М., Kikawa Т., Sumiyama К., Nakamura Y. Magnetic properties of metastable Fe-Al alloys produced by water quenching // J.Magn. Soc. Jpn.-1985.- V.9.- N 2,- P.187-190.

2. Parsons D., Sucksmith W., Thompson J.E. The magnetization of cobalt -aluminium, cobalt silicon, iron - aluminium and iron - silicon alloys // Phil. Mag.- 1958,- V.3.- P.1174-1184.

3. Huffman G.P., Fisher R.M. Mossbauer studies of ordered and cold-worked Fe-Al alloys containing 30 to 50 at.% aluminium // J.Appl. Phys.- 1967.-V.38.- N 2.- P.735-742.

4. Perez Alcazar G.A., Galvao da Silva B. Mossbauer effect study of magnetic properties of Fei-qAlq, 0 < q < 0.5, alloys in the disordered phase // J.Phys.F: Metal. Phys.- 1987.- V.17.- P.2323-2335.

5. Johnson S.E., Ridout M.S., Cranshaw Т.Е. The Mossbauer effect in iron alloys // Proc.Phys.Soc.- 1963.- V.81.- P.1079-1090.

6. Mangin Ph., Marshal G. Structure and magnetic properties in FexSi\x amorphous alloys // J.Appl.Phys.- 1978.- V.49, N 3.- P.1709-1711.

7. Elsukov E.P., Vorobyov Yu.N., Trubachev A.V. Local atomic structure and hyperfine interactions in electrodeposited Fe\oo-xPx (1,8 < x < 45) alloys 11 Phys.Stat.Solidi (a).- 1991.- V.127.- P.215-222.

8. Елсуков Е.П., Баринов B.A., Галахов В.П. и др. Переход порядок беспорядок в сплаве Fe^Si при механическом измельчении // Физика металлов и металловедение.- 1983.- Т.55.- С.337-340.

9. Елсуков Е.П., Яковлев В.В., Баринов В.А. Деформационное атомное перемешивание при измельчении многофазного сплава FerzS^j // Физика металлов и металловедение.- 1994.- Т.77.- С. 131-137.

10. Pepperhoff W., Ettwig Н.-Н. Uber die specifishen Warmen von Eisen -Silizium Legierungen // Z. Phys.- 1967.- Bd.22.- P.496-499.

11. Meinhardt D., Krisement O. Fernordnung im System Eisen -Silicium // Arch. Eisenhuttenw.- 1965.- Bd.36.- P.293-297.

12. Vincze I., Cser L. Temperature dependence of the hyperfine field at iron atoms around the nonmagnetic impurities A1 and Ga // Phys.Stat.Sol.(b).-1972.- V.50.- P.709-715.

13. Farquhar M.C., Lipson H., Weil A.R. An X-ray study of iron-iron silicon alloys // J.Iron Steel Inst.- 1945.- V.152.- P.457-470.

14. Richter F., Pepperhoff W. Die Gitterkonstante geordneter und ungeordneter Eisen Silizium Legierungen // Arch. Eisenhuttenw.- 1974.- Bd.45.- N 2.-P.107-110.

15. Taylor A. Jones R.M. Constitution and magnetic properties of iron-rich iron aluminium alloys //J. Phys. Chem. Solids.- 1958.- V.6.- P. 16-37.

16. Елсуков Е.П., Баринов В.А., Коныгин Г.Н. Влияние перехода порядок -беспорядок на структурные и магнитные свойства ОЦК сплавов железо-кремнпй // Физика металлов и металловедение,- 1986.- Т.62.- N4.- С.719-723.

17. Елсуков Е.П. Структура и магнитные свойства микрокристаллических и аморфных бинарных сплавов железа с р-элементами (Al, Si, Р) // Физика металлов и металловедение.- 1993.- Т.76. N.5.- С.5-31.

18. Jaccarino V. Walker L.R. Discontinuous occurence of localized moments in metal // Phys.Rev.Lett.- 1965. -V.15.- N6.- P.258-259.

19. Yclsukov E.P., Vorobyov Yu.N., Arbusova T.I, Smolyak I.B. Average and local magnetic moments on Fe atoms in microcrystalline and amorphous Fem-xPx alloys // J. Magn. Magn. Mat.- 1994.- V.130.- P.44-50.

20. Stearns M.B. Internal magnetic fields, isomer shifts and relative abundances of the Fe sites in FeSi alloys // Phys. Rev.- 1963.- V.129.- P.1136-1144.

21. Елсуков Е.П. Баринов В.А., Коныгин Г.Н. Структурные и магнитные параметры упорядоченных сплавов Fe-Si // Металлофизика.- 1989.-Т.11,- N 4,- С.52-55.

22. Rodmacq В. Piecuch М., Janot Chr., Marshal G., Mangin Ph. Structure and magnetic properties of amorphous FexSni-x alloys // Phys.Rev. B.-1980.- V.21.- N 5.- P.1911-1923.

23. Stearns М.В. Measurement of Conduction-Electron Spin-Density Oscillations in Ordered FeSi Alloys // Phys. Rev. В.- 1971.- V.4.-P.4069.

24. Arzhnikov A.K., Dob}'sheva L.V., Konygin G. N., Voronina E. V., Yelsukov E.P. Hyperfine magnetic fields in partially disordered Fe-Si alloys with Si content near 25 at. % // Phys. Rev. В.- 2001,- V.65.- P.024419.

25. Yelsukov E.P., Voronina E.V., Barinov V.A. Mossbauer study of magnetic properties formation in disordered Fe-Al alloys // J. Magn. Magn. Mat.-1992. V.115.- P.271-280.

26. Elsukov E. P., Konygin G. N., Barinov V. A., Voronina E. V. Local atomic environment parameters and magnetic properties of disordered crystalline and amorphous iron-silicon allo}'s // J. Phys.: Cond. Matt. 1992.- V.4.-P. 7597-7606.

27. Blaha P., Schwarz K., Madsen G.K.H., Kvasnicka D., Luitz J. WIEN2k, An Augmented Plane Wave + Local Orbitals Program for Calculating Crystal Properties. Wien: Wien Techn. Universitat, 2001. ISBN 3-9501031-1-2.

28. Madsen G.K.H., Blaha P., Schwarz K., Sjostedt E., Nordstrom L. Efficient linearization of the augmented plane-wave method // Phys. Rev.- 2001.-V.B64.- P.195134.

29. Ebert H. Fully Relativistic Band Structure Calculations for Magnetic Solids- Formalism and Application // Electronic Structure and Physical properties of Solids. Lecture Notes in Physics / Ed. H. Dreysse. Berlin: Springer, 2000.- V.535.- P.191.

30. Papanikolaou N., Zeller R., and Dederichs P.H. Conceptual improvements of the KKR method // J. Phys.: Condens. Matter.- 2002,- V.14.- P.2799-2825.

31. Ankudinov A. L., Bouldin С. E., Relir J. J., Sims J., and Hung H. Parallel calculation of electron multiple scattering using Lanczos algorithms // Phys. Rev. В.- 2002,- V.65.- P.104107.

32. Аржников А.К., Добышева JI.B., Елсуков Е.П., Загайнов А.В. Концентрационная и температурная зависимость температуры Кюри в неупорядоченных сплавах Fe-M(A1, Si, Sn) // ЖЭТФ.- 1996.- ТЛЮ.- N.3(9).-С.1127-1135.

33. Fallot M., Ferromagnetisme des Alliages de Fer // Ann. Phys. 1936. V.6.-P.305-387.

34. Arzhnikov A.K., Dobysheva L.V. The formation of the magnetic moments in disordered binary alloys of metal-metalloid type // J. Magn. Magn. Mater.1992,- V.117.- P.87-92.

35. Arzhnikov A.K., Dobysheva L.V. The Stoner excitations in disordered metal-metalloid alloys // Phys. Lett. A.- 1994,- V.195.- P. 176-180.

36. Chacham H., Silva E.G.da, Guenzburger D., Ellis D.E. Electronic structure, magnetic properties, Mossbauer isomer shifts, and hyperfinc fields of disordered Fe-rich Fe-Al alloys // Phys.Rev.B. -1987. -V.35.-N4. -P.1602-1608.

37. Li Zhiqiang, Luo Iielie, Lai Wuyan, Zheng Qingqi The effect of Si on the local magnetic moment and hyperfine interaction of BCC-Fe // J.Phys.: Cond. Matt. -1991. -V.3.-N34.- P.6649-6659.

38. Kontsevoy O.Yu., Gubanov V.A. First-principles calculations of the electronic structure and magnetic properties of 3d transition metal impurities in bcc and amorphous iron // Phys.Rev. В.- 1995.- V.51.-N21-P.15125-15131.

39. Arzhnikov A.K., Dobysheva L.V. The dependence of the local magnetic moments in disordered alloys on nearest environment // J.Appl. Phys1993.- V.73, N 10.- P.6572.

40. Эренрейх Г., Шварц Jl. Электронная структура сплавов. М.: Мир, 1979. - 200 с.

41. Brouers F., Vedyaev A.V., Giorgino М. S-d model of disordered Cu-Ni alloy. Electron and magnetic properties // Phys.Rev.B.- 1973.- V.7.- P.380-387.

42. Himpsel F.J. Correlation between magnetic splitting and magnetic moment for 3d transition metals // J. Magn. Magn. Mat. 1991. -V.102.-N3. -P.261-265.

43. Мория Т. Спиновые флуктации в магнетиках с коллективизированными электронами. М.: Мир, 1988. - 248 с.

44. Van Acker J.F., Lindeyer E.W., Fuggle J.С. Covalent interactions in alloys of transition metals with simple metals or metalloids // J.Phys.: Cond. Matt. -1991. -V.3.-N48. -P.9579-9596.

45. Mookerjee A., Thakur P.K. Cluster coherent potential approximation in ternary random alloys // Phys. Rev. В.- 1988.- V.38.-N6.- P.3798-3802.

46. Turek I. A first-principles calculation of the magnetic moments and hyperfine parameters in amorphous Fe-B alloys // J.Phys.: Cond. Matt. -1990. -V.2.-N51. -P.10559-10572

47. Singh P.P. First-principles calculations of the electronic properties of 3d transition- metal impurities in A1 // J.Phys.: Cond. Matt. -1991. -V.3.-N19. -P.3285-3300.

48. Elzain M.E. Magnetic structure supersaturated iron phosphorous BCC alloys // Physica В.- 1991.- V.173.- P.251-256.

49. Williams A.R., Moruzzi V.L., Malozemoff A.P., Terakura K. Generalized Slater-Pauling curve for transition-metal magnets // IEEE Transactions on magnetics. -1983. -V.MAG-19.-N5,- P. 1983-1988.

50. Malozemoff A.P., Williams A.R., Moruzzi V.L. "Band-gap theory"of strong ferromagnetism: Application to concentrated crystalline and amorphous Fe-and Co- metalloid alloys // Phys.Rev.B. -1984. -V.29, N4. -P. 1620-1632.

51. Аржников А. К., Ел суков Е.П. Теоретические и экспериментальные исследования неупорядоченных сплавов железа с SP-элементами (Al, Si, Р) // "Университеты России "направление II.Физика.- М.: Изд. Моск. Универ., 1994.- С.67-78.

52. Ведяев А.В. Метод когерентного потенциала в теории неупорядоченных сплавов// ТМФ.-1977.- T.31.-N3.- С.392-404.

53. Лифшиц И.М. Физика реальных кристаллов и неупорядоченных систем,- М.: Наука, 1987,- С.197-243.

54. Shukla P., Wortis М. Spin-glass behavior in iron-aluminum alloys. A microscopic model // Phys.Rev.B. -1980. -V.21.-N1. -P.159-164.

55. Grest G.S. Monte Carlo study of the transition from a ferromagnct to a spin glass in Fe-Al alloys // Phys.Rev.B. -1980. -V.21.-Nl. -P.165-16S.

56. Nikolaev M.YU., Roth L.M., Vedyaev A.V. Local-environment effects in disordered binary metallic alloys // Phys.Rev. В.- 1992.- V.46.- P.7358.

57. Rowan D., Szczech Y., Tusch M., Logan D. Magnetic response of local moments in disordered metals // J.Phys.: Cond.Matt. -1995. -V.7.- P.6853-6868.

58. Химические применения мессбауэровской спектроскопии / Под ред. В.И. Гольданского, Л.М.Крижановского, В.В.Храпова.- М.: Мир. 1970.502 с.

59. Dubiel S.M., Zinn W. Influence of Si on spin and charge density changes in BCC-iron // J. Magn. Magn. Mat.- 1982. -V.28.- P.261-276.

60. Dubiel S.M., Zinn W. Spin and charge density changes in a — Fe on substituting its atoms by Al, Si, Sn and V // J. Magn. Magn. Mat.- 1983.-V.31-34. -P.530-532.

61. Ruderman M.A. and Kittel C. Indirect Exchange Coupling of Nuclear Magnetic Moments by Conduction Electrons // Phys. Rev.- 1954.- V.96.-P.99;

62. Kasuya T. A Theory of Metallic Ferro- and Antiferromagnetism on Zener's Model // Progr. Theor. Phys.- 1956.- V.16.- P.45-57;

63. Yosida K. Magnetic Properties of Cu-Mn Alloys // Phys. Rev. 1957. -V.106. - P.893.

64. Kittel C. // Solid State Physics / edited by F. Seitz, D. Turnbull, and H. Ehrenreich. New York: Academic Press, 1968.- V.22.

65. Perdcw J.P., Burke S., and Ernzerhof M. Generalized Gradient Approximation Made Simple // Phys. Rev. Let.- 1996.- V.77.- P.3865.

66. Janak J.F. Calculated hyperfine fields and their pressure derivatives in Fe, Co, and Ni // Phys. Rev. В.- 1979.- V.20.- P.2206 2208.

67. Tatsumoto E., Fujiwara H., Tange H., Kato Y. Pressure Dependence of the Intrinsic Magnetization of Iron and Nickel // Phys. Rev. .- 1962 V.128.-P.2179-2180.

68. Kouvel J.S., Wilson R.H. Magnetization of Iron-Nickel Alloys under Hydrostatic Pressure // J.Appl.Phys.- 1961.- V.32.- P.435-441.

69. Кондорский E. И., Седов В.JI. Изменение атомных магнитных моментов ферромагнитных металлов при всестороннем сжатии // ЖЭТФ,- 1960.-Т.38,- С.773-779.

70. Гальперин и др // Доклады Академии Наук СССР,- 1953,- Т.89.- С.419.

71. Ebert Н. and Kussman А. // Z.Physik.- 1937.- V.38.- Р.437.

72. Williamson D.L., Bukshpan S., and Ingalls R. Search for Magnetic Ordering in hep Iron // Phys. Rev. В.- 1972.- V.6.- P.4194 4206.

73. Litster J.D. and Benedek G.B. Observation of the Nuclear Resonance in Ferromagnetic Iron to 65 000 Atmospheres // J.Appl.Phys.- 1963.- V.34.-P.688-689.

74. Galanakis I., Dedcrichs P. H., Papanikolaou N. Slater-Pauling behavior and origin of the half-metallicity of the full-Heusler alloys // Phys. Rev. B.-2002.- V.66.- 174429 (1-9).

75. Кондорский Е. И., Штраубе Э. Магнитная анизотропия никеля // ЖЭТФ.- 1972.- Т.63.- С.356-365.

76. Akai Н., Akai М., Blugel S., Drittler В., Ebert Н., Terakura К., Zeller R., and Dederichs P.H. Theory of hyperfine interactions in metals // Progr. of Theor. Phys. Suppl- 1990,- V.101.- P. 11-77.

77. Bonnenberg D., Hempel K.A., and Wijn H.P. / Landolt-Bornstein New Series Group III; edited by K.-H. Hellwege and O. Madelung. Berlin: Springer, 1987.- V.19a.

78. Chen C.T., Idzerda Y.U., Lin H.-J., Smith N.V., Meigs G., Chaban E., Ho G.H., Pellegrin E., and Sette F. Experimental Confirmation of the X-Ra}^ Magnetic Circular Dichroism Sum Rules for Iron and Cobalt // Phys. Rev. Lett.- 1995,- V.75.- P.152-155.

79. Richter M. Band structure theory of magnetism in 3d-4f compounds //J. Phys. D: Appl. Phys.- 1998,- V.31.- P.1017-1048.

80. Novak P., ICunes J., Pickett W.E., Ku Wei, Wagner F. R. Self-interaction correction and contact hyperfine field // Phys.Rev. В.- 2003.- V.67.-P.140403(R)

81. Kunes J. and Novak P. Full-potential linearized augmented-plane-wave calculation of the magneto-optical Kerr effect in Fe, Co and Ni // J. Phys.: Cond. Mat.- 1999,- V.ll.- P.6301-6309.

82. Arzhnikov A.K.,,Dobysheva L.V. Formation of hyperfine fields in alloys // Phys. Met. Metallogr.- 2001.- V.91.- Suppl.2.- P.385-389.

83. Blugel S., Akai H., Zeller R. and Dederichs P.H. Hyperfine fields of 3d and 4d impurities in nickel // Phys. Rev. В.- 1987.- V.35 .- P.3271.

84. Jo T. and Akai H. On the Disappearance of Ferromagnetism in Disordered Fe-Al Alloys // J. Phys. Soc. Jap.- 1981.- V.50.- P.70-76.

85. Battocletti M., Ebert H., and Akai H. Influence of gradient corrections to the local-density-approximation on the calculation of hyperfine fields in ferromagnetic Fe, Co, and Ni // Phys. Rev .В.- 1996.- V.53.- P.9776.

86. Perdew J.P., Wang Y. Accurate and simple analytic representation of the electron-gas correlation energy // Phys. Rev. В.- 1992.- V.45.- P. 13244.

87. Uebele P., Hummler K., and Fahnle M. Full-potential linear-muffin-tin-orbital calculations of the magnetic properties of rare-earth-transition-metal intermetallics. III. Gd2Fel7Z3 (Z= C, N, O, F) // Phys. Rev. В.- 1996.-V.53.- P.3296 3303.

88. De Gennes P.G. Polarization of charge (or of spin) near an impurity in an alloy // J. Phys. Radium. -1962,- V. 23.- P.630-636.

89. Деккер А. Магнитные релаксационные эффекты // Сверхтонкие взаимодействия в твердых телах / Под ред. Е.А. Турова. М.: Мир, 1970.-с.313-322.

90. Ашкрофт Н., Мермин Н. Физика твердого тела, т.2. М.: Мир, 1979.400 с.

91. Yelsukov Е.Р., Voronina E.V., Konygin G.N., Barinov V.A., Godovikov S.K., Dorofeev G.A., Zagainov A.V., Structure and magnetic properties of

92. Feioo-xSnx (3,2<x<62) alloys obtained by mechanical milling //J. Magn. Magn. Mat.- 1997.- V.166.- P.9334-9348.

93. Jansen H.J.F. Origin of orbital momentum and magnetic anisotropy in transition metals //J. Appl.Phys.- 1990.- V.67.- P.4555.

94. Coehoorn R. Improved analysis of hyperfine fields in Fe, Co and Ni, and application to orbital magnetism in intermetallic compounds // J. Magn. Magn. Mat.- 1996,- V.169.- P.55-63.

95. Arzhnikov А.К. and Dobysheva L.V. Local magnetic moments and hyperfine magnetic fields in disordered metal-metalloid alloys // Phys. Rev. В.- 2000.-V.62.- P.5324-5326.

96. Arzhnikov A.K., Dobysheva L.V. Formation of magnetic characteristics and hyperfine fields in metal-metalloid alloys // Сотр. Mat. Sci.- 2002.- V.24.-N 1-2.- P.203-207.

97. Cranshaw Т.Е., Johnson C.E., Ridout M.S. and Murray G.A. The Mossbauer and N.M.R. spectra of FeSi alloys // Physics Letters.- 1966,-V.21.- P.481-483.

98. Voronina E.V., Ageyev A.L. and Yelsukov E.P. Using an improved procedure of fast discrete Fourier transform to analyse Mossbauer spectra hyperfine parameters // Nucl. Instr. and Methods in Phys. Res. Sect. В.- 1993.- V.73.-P.90-94.

99. Коныгин Г.Н., Елсуков Е.П., Дорофеев Г.А., Опаленко А.А. Структура и магнитные свойства механически сплавленных квазибинарных сплавов Fe75(Sii-xSnx)25 // Изв. РАН, серия физическая.- 2001,- V.65.- N7.-С.1005 -1009.

100. Slater J. С. Atomic Radii in Crystals // J. Chem. Phys.- 1964.- V.41.-P.3199-3204.

101. Физические величины: Справочник / А.П. Бабичев, Н.А. Бабушкина, A.M. Братковский и др.; Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. -М.: Энергоатомиздат, 1991. 1232 с.

102. Voronina E.V., Konygin G.N., Deev A.N., ICrivintsov V.V., Yelsukov E.P. EXAFS investigation of the local atomic structure of Fe-Ge nanocrystallinedisordered alloys // Crystallography Reports.- 2006.- V.51.- Suppl.l.-P.S183-S191.

103. Черненков Ю. П., Федоров В. И., Лукшина В. А., Соколов Б. К., Ершов Н. В. Ближний порядок в монокристаллах а — Fe — Si // Физика металлов и металловедение.- 2001.- Т.92,- N 2,- С.95-100.

104. Chernenkov Yu.R, Fedorov V.I.,Lukshina V.A., Sokolov В.К. Ershov N.V. Short-range order in alpha-Fe-Si single crystals //J- Magn. Magn. Mater.-2003.- V.254-255.- R346-348.

105. Ершов H.B., Аржников A.K., Добышева Л.В., Черненков Ю.П., Федоров В.И., Лукшина В.А. Искажения кристаллической решетки вокруг примесных атомов в сплавах а — Fe\-xSix // ФТТ 2007.- V.49.- N.I.-Р.64-71.

106. Cottenier S., Vries B.De, Meersschaut J., and Rots M. What density-functional theory can tell us about the spin-density wave in Cr // J. Phys.: Condens. Mat.- 2002.- V.14.- P.3275-3283.

107. Hafner R., Spisak D., Lorenz R. and Hafner J. Does density-functional theory predict a spin-density-wave ground state for Cr? //J. Phys.: Condens. Matter.- 2001.- V.13.- P.L239-L247.

108. Arzhnikov A.K., Dobysheva L.V. Local magnetic moments and hyperfine magnetic fields in disordered metal-metalloid alloys // Phys. Rev.B.- 2000.-V.62.- P.5324-5326.

109. Korhonen Т., Settels A., Papanikolaou N., Zeller R., and Dederichs P. H. Lattice relaxations and hyperfine fields of heavy impurities in Fe // Phys. Rev. В.- 2000,- V.62.- P.452.

110. Cottenier S. and Haas H. Hyperfine fields and local lattice relaxation at 4d and 5sp impurities in bcc iron // Phys. Rev. В.- 2000.- V.62.- P.461-467.

111. Hilfrich K., Kolker W., Petry W., Scharpf O., and Nembach E. Revision of the Fe-Si-phys diagram: no B2-phase for 7.6At.% < cSi < 10.2At.% // Scripta metall. Mater.- 1990.- V.24.- P.39.

112. Hilfrich К., Scharpf О. and Nembach E. The state of order of grain-oriented iron-silicon transformer sheets investigated by neutron scattering //J. Appl. Phys.- 1993.- V.74.- P.2354.

113. Hilfrich K., Kolker W., Petry W., Scharf O., and Nembach E. The States of Order and the Phase Diagram of Fel-xSix, 0.06 < x < 0.20, Investigated by Neutron Scattering // Acta metal, mater.- 1994,- V.42.- P.743-748.

114. Кузнецов A.P., Горностырев Ю.Н., Ершов H.B., Лукшина В.А., Чер-ненков Ю.П., Федоров В.И. Атомные смещения и ближний порядок в магнитомягком сплаве FeSi: эксперимент и результаты ab initio расчетов // ФТТ. 2007. - Т.49. - С.2184-2191.

115. Kokalj A. XCrySDen — a new program for displaying crystalline structures and electron densities // Journal of Molecular Graphics and Modelling.-1999.- V.17.- Iss.3-4.- P.176-179.

116. Афанасьев A.M., Чуев M.A. Дискретные версии мессбауэровских спек- тров // ЖЭТФ,- 1995.- Т. 107.- N3.- С.989-1004. - ■.

117. Kudielka Н. Die Kristallstruktur von Fe 2 Si, ihre Verwandtschaft zu den Ordnungsstrukturen des Fe- Si // Z. Kristallogr.- 1977.- V.145.- N1.- P.177.

118. Елсуков Е.П., Коныгин Г.Н., Воронина E.B. Локальная атомная структура и сверхтонкие взаимодействия в метастабильных высококонцентрационных сплавах Fe-Si с D03 сверхструктурой // Металлофизика.-1990,- Т. 12.- N6.- С.75-80.

119. Niculescu V., Budnick J. I., Hines W. A., Raj K., Pickart S., and Skalski S. Relating structural, magnetic-moment, and hyperfine-field behavior to a local-environment model in Fe3-xCoxSi Phys. Rev. В.- 1979.- V.19.- P.452.

120. Cabrera A.F., Sanchez F.H. Mossbauer study of ball-milled Fe-Ge alloys // Phys.Rev.- 2002,- V.B65.- P.094202-9.

121. Коныгин Г.Н., Елсуков Е.П., Порсев B.E. Сверхтонкие магнитные поля и магнитные моменты в ОЦК-разупорядоченных нанокристаллических сплавах Feu)o-xGex (х = 5-32) // Физика металлов и металловедение.-2003,- Т.96,- N3.- С.59-66.

122. Arzhnikov A.K., Dobysheva L.V. Replacing the nonmagnetic component by isoelectron analogue // Moscow International Symposium on Magnetism June 20-24, 2002. Book of Abstracts. M.: Эдиториал УРСС, 2002. - С. 321.

123. Reed R.C. and Root J.H. Determination of the lattice parameters of cementite by neutron diffraction // Scr. Mater.- 1998.- V.38.- P.95-99.

124. Koniger A., Hammerl C., Zeitler M., and Rauschenbach B. Formation of metastable iron carbide phases after high-fluence carbon ion implantation into iron at low temperatures // Phys.Rev. В.- 1997.- V.55.- P.8143.

125. Umemotoa M., Liu Z.G., Masuyamab K., and Tsuchiyaa K., Influence of alloy additions on production and properties of bulk cementite // Scr.Mater.- 2001.- V.45.- P.391.

126. Duman E., Acet M., Hulser Т., Wassermann E.F., Rellinghaus В., Itil J.P., and Munsch P. Large spontaneous magnetostrictive softening below the Curie temperature of Fe3C Invar particles // J. Appl. Phys.- 2004.- V.96.-P.5668.

127. Lin J.-F., Struzhkin V.V., Mao H., Hemley R.J., Chow P., HuM.Y., and Li J. Magnetic transition in compressed Fe3C from x-ray emission spectroscopy // Phys. Rev. В.- 2004.- V.70.- P.212405.

128. Duman E., Acet M., Wassermann E.F., Itie J.P., Baudelet F., Mathon O., and Pascarelli S. Magnetic Instabilities in Fe3C Cementite Particles Observed with Fe K-Edge X-Ray Circular Dichroism under Pressure // Phys.Rev.Lett.- 2005,- V.94.- P.075502.

129. Wood B.J. Carbon in the core // Earth Planet.Sci.Lett.- 1993.- V.117.-.-. P.593-607: - • - • ■■ - -

130. Vocadlo L., Brodholt J., Dobson D.P., Knight K.S., Marshall W.G., Price G.D., and Wood I.G. The effect of ferromagnetism on the equation of state of Fe3C studied by first-principles calculations // Earth Planet.Sci.Lett. -2002,- V.203.- P.567.

131. Fasiska E.J. and Jeffrey G.A. On the cementite structure // Acta Cryst.-1965.- V.19.- P.463.

132. Yelsukov E.P., Ul'yanov A.I., Zagainov A.V., and Arsent'yeva N.B. Hysteresis magnetic properties of the Fe(100-x)C(x); x=5-25 at% nanocomposites as-mechanically alloyed and after annealing // J. Magn. Magn. Mat.- 2003,- V.258-259.- P.513.

133. Счастливцев В.М. О кристаллической стрзжтуре цементита // Изв. РАН, сер. физ,- 2005.- Т. 69.- No 9.- С. 1292-1296.

134. Herzer G. Nanocrystalline soft magnetic alloys // Handbook of Magnetic Materials / ed К. H. J. Buschow. Amsterdam: Elsevier Science, 1997.-V.10.

135. Счастливцев B.M., Яковлева И.Л., Мирзаев Д.А., Окишев К.Ю. О возможных позициях атомов углерода в решетке цементита // Физика металлов и металловедение.- 2003.- Т.96.- N3.- С. 75-82.

136. Медведева Н.И., Карькина Л.Е., Ивановский А.Л. Влияние эффектов атомного разупорядочения и нестехиометрии по углеродной под-решетке на зонную структуру цементита Fe3C // Физика металлов и металловедение.- 2003.- Т.96.- N5.- С. 16-20.

137. Haglund J., Grimvall G., and Jarlborg T. Electronic structure, X-ray photoemession spectra, and transport properties of Fe3C (cementite) // Phys. Rev. В.- 1991.- V.44.- P.2914.

138. Практика эффекта Мессбауэра / Под ред. Р.Н.Кузьмина. М.: Изд-во МГУ, 1987.- 160 с.

139. Yelsukov Е. P., Dorofeev G. A. Mechanical alloying in binary Fc-M (M= C, В, Al, Si, Ge, Sn) systems //J. Mater. Science.- 2004,- V.39.- P.5071-5079.

140. Landau L.D. and Lifshitz E.M. On the theory of the dispersion of magnetic permeability in ferromagnetic bodies // Phys. Zeitsch. der Sow.- 1935.- V.8.-P.153-169.

141. Blum P. and Pauthenet R. Etude Ferromagnctique de la cementite polycrystalline et monocristalline // Compt.Rend. Acad. Sci. (France).-1953,- V.237.- P.1501.

142. Akai H., Blugel S., Zeller R., and Dederichs P.H. Isomer shifts and their relation to charge transfer in dilute Fe alloys // Phys.Rev.Lett.- 1986 V.56.-P.2407-2410.

143. Martinez-Pinedo G., Schwerdtfeger P., Caurier E., Langanke K., Nazarewicz W. and Sohnel T. Nuclear Quadrupole Moment of 57Fe from Microscopic Nuclear and Atomic Calculations // Phys.Rev.Lett.- 2001.- V.87.- P.062701

144. Ron M. and Mathalone Z. Hyperfine Interactions of 57Fe in Fe3 С // Phys.Rev.В.- 1971.- V.4.- P.774-777.

145. Blaes N., Fischer H. and Gonser U. Analytical expression for the mossbauer line shape of 57Fe in the presence of mixed hyperfine interactions // Nucl.Instr. and Methods In Phys. Research В.- 1985.- V.9.- P.201.

146. Griinberg P., Schreiber R., Pang Y., Brodsky M.B., and Sowers H. Layered Magnetic Structures: Evidence for Antiferromagnetic Coupling of Fe Layers across Cr Interlayers // Phys. Rev. Lett.- 1986,- V.57.- P.2442.

147. Baibich M.N., Broto J.M., Fert A., Nguyen Van Dau F., Petroff F., Etienne P., Creuzet G., Friederich A., Chazelas J. Giant Magnetoresistance of (001)Fe/(001)Cr Magnetic Superlattices // Phys. Rev. Lett.- 1988.- V.61.-P.2472.

148. Unguris J., Celotta R.J., and Pierce D.T., Observation of two different oscillation periods in the exchange coupling of Fe/Cr/Fe(100) // Phys. Rev. Lett.- 1991.- V.67 P.140-143.

149. Unguris J., Celotta R.J., and Pierce D.T., Magnetism on Cr Thin Films on Fe(100) // Phys. Rev. Lett.- 1992.- V.69.- P.1125-1128.

150. Overhauser A. W. Spin Density Waves in an Electron Gas // Phys. Rev.-1962,- V.128 P. 1437.

151. Fishman R.S. Spin-density waves in Fe/Cr trilayers and multilayers //J. Phys.: Condens. Matter.- 2001.- V.13.- P.R235-270.

152. Zabel H. Magnetism of chromium at surfaces, at interfaces and in thin films // J. Phys.: Condens. Matter.- 1999.- V.ll.- P.9303-9346.

153. Hirai K. Total Energy Calculation for Spin-Density-Wave Chromium // J.Phys.Soc.Jap.- 1998.- V.67.- P. 1776-1783.

154. Hafner R., Spisak D., Lorenz R., and Hafner J. Magnetic ground state of Cr in density-functional theory // Phys. Rev. В.- 2002.- V.65.- P. 184432.

155. Mibu K., Almokhtar M., Tanaka S., Nakanishi A., Kobayashi Т., and Shinjo T. Reduction of Magnetic Moments in Very Thin Cr Layers of Fe/Cr Multilayers: Evidence from 119Sn Mossbauer Spectroscopy // Phys. Rev. Lett.- 2000,- V.84.- P.2243.

156. Arzhnikov A.K., Dobysheva L.V., and D. V. Fedorov, Magnetism and hyperfine magnetic fields in Fe/Cr/Sn/ Cr and Cr/Sn multilayers //J. Magn. Magn. Mat.- 2004.- V.272-276.- P.e905.

157. Stoeffler D. and Cornea C. Direct calculation of the angular dependence of interlayer couplings in Fe/Cr superlattices with interfacial imperfections // Europhys. Lett.- 2001,- V.56(2).- P.282-288.

158. Almokhtar M., Mibu K., Shinjo T. Reduction and reorientation of Cr magnetic moments in Fe/Cr multilayers observed by a 119Sn Mossbauer probe // Phys. Rev. В.- 2002,- V.66.- P. 134401.

159. Mibu K., Tanaka S., Shinjo T. Preparation and Mossbauer Study of Epitaxial Cr/Sn Multilayers //J. Phys. Soc. Jap.- 1998,- V.67.- P.2633-2636.

160. Mibu K., Takeda M., Suzuki J. Nakanishi A., Kobayashi Т., Endoh Y., Shinjo T. Discrete Change of Spin-Density-Wave Modulation in Cr(100)/Sn Multilayers as a Function of Cr Layer Thickness // Phys. Rev. Lett.- 2002.-V.89.- P.287202.

161. Momida H. and Oguchi T. Electronic structure and magnetism of Cr/Sn multilayer systems // J. Magn. Magn. Mater.- 2001.- V.234.- P.126-132.

162. Mukhopadhyay S. and Nguyen-Manh D. Origin of induced Sn magnetic moments in thin Fe/Cr/Sn/Cr multilayers // Phys. Rev. В.- 2002.- V.66.-P. 144408.

163. Mukhopadhyay S., Das G.P., Ghosh S.K., Paul A., and Gupta A. Electronic structure and magnetic properties of Cr/Sn multilayers //J. Magn. Magn. Mater.- 2002.- V.246.- P.317-326.

164. Аржников A.K., Добышева JI.В., Брауэрс Ф. Локальные магнитные моменты и сверхтонкие магнитные поля в сплавах Fe-M (М = Si,Sn) при малых концентрациях атомов металлоида // ФТТ,- 2000.- Т.42,- С.86-92.

165. Bihlmayer G., Asada Т., Bliigel S. Electronic and magnetic structure of the (001) surfaces of V, Cr, and V/Cr // Phys. Rev. В.- 2000.- V.62.- P.R11937.

166. Уайт P. Квантовая теория магнетизма. М.: Мир, 1985.- 304 с.

167. Ishiji К., Okuda H., Hashizume H., Almokhtar M. and Hosoito N. Structures of submonatomic Sn layers in Fe/Cr(Sn)Cr magnetic multilayers determined by anomalous x-ray scattering measurements // Phys. Rev. В.- 2002 V.66.-P. 014443.

168. Shull R.D., Okamoto H., and Beck P.A. Transition from ferromagnetism to mictomagnetism in Fe-Al alloys // Solid State Commun.- 1976.- V.20.-P.863-868.

169. Takahashi S., Li X. G., and Chiba A. Spin distribution in plastically deformed Fe-Al intermetallic compounds // J. Phys.: Condens.Matter.-1996.- V.8.- P.11243.

170. Елсуков Е.П., Воронина E.B., Королев А.В. Gaczynski P., Drulis H. Температурное поведение магнитных свойств упорядоченного по В2-типу сплава Fe66A134 // Физика металлов и металловедение.- 2004.- Т.98.- N 5.- С.30-36.

171. Noakes D.R., Arrott A.S., Belk M.G., Deevi S.C., Huang Q.Z., Lynn J.W., Shull R.D. and Wu D. Incommensurate Spin Density Waves in Iron Aluminides // Phys. Rev. Let.- 2003,- V.91.- P.217201.

172. Grest G.S. Monte Carlo study of the transition from a ferromagnct to a spin glass in Fe-Al alloys // Phys. Rev. В.- 1980,- V.21.- P. 165.

173. Contreras W.R.A., Zamora L.E., Alcazar G.A.P., and Plascak J.A. Magnetic properties of Fe-Al alloj^s through Ising and Heisenberg models with a nonlinear exchange interaction // Phys. Rev. В.- 2005.- V.72.- P.052402.

174. Moruzzi V.L. and Marcus P.M. Magnetic structure of ordered FeAl and FeV // Phys. Rev. B. 1993.- V.47.- P.7878.

175. Zou J. and Fu C.L. Structural, electronic, and magnetic properties of 3d transition-metal aluminides with equiatomic composition // Phys. Rev. B.-1995.- V.51.- P.2115.

176. Bogner J., Steiner W., Reissner M., Mohn P., Blaha P., Schwarz K., Krachler R., Ipser H. and Sepiol B. Magnetic order and defect structure of FexAll-x alloys around x=0.5: An experimental and theoretical study // Phys. Rev.1. B.- 1998.- V.58 P. 14922.

177. Kulikov N.I., Postnikov A.V., Borstel G., Braun J. Onset of magnetism in B2 transition-metal aluminides // Phys. Rev. В.- 1999.- V.59.- P.6824.

178. Mohn P., Persson C., Blaha P., Schwarz K., Novak P., and Eschrig H. Correlation Induced Paramagnetic Ground State in FeAl // Phys. Rev. Lett.- 2001.- V.87.- P.196401.

179. Das G.P., Rao B.K., Jena P., and Deevi S. C. Electronic structure of substoichiometric Fe-Al intermetallics // Phys. Rev. В.- 2002.- V.66.-P. 184203.

180. Елсуков Е.П., Воронина E.B., Королев А.В., Елсукова А.Е., Годовиков

181. C.К. К вопросу о магнитной структуре основного состояния упорядоченных сплавов Fe-Al // Физика металлов и металловедение.- 2007.- -Т. 104.- N 1.- С. 38-55 .

182. Szymanski К., Satula D., Dobrzynski L., Voronina E., Yelsukov E. P., and Miyanaga T. Arrangements of magnetic moments in nanocrystalline Fe48A152 // Phys. Rev. В.- 2005.- V.72.- P.104409.

183. Arzhnikov A.K., Dobysheva L.V., and Timirgazin M.A. Formation and ordering of local magnetic moments in Fe-Al alloys // J. Magn. Magn. Mater.- 2008.- V.320.- P. 1904-1908.

184. Sato H. and Arrott A. Transitions from Ferromagnetism to Antiferromagnetism in Iron-Aluminum Alloys. Theoretical Interpretation // Phys.Rev.- 1959.- V.114.- P.1427.

185. Gengnagel H., Besnus M.J., and Danan H. Temperature and field dependence of the magnetization of Fe-Al powders in cold-worked and annealed state // Phys. Stat. Sol. (a).- 1972,- V.13.- P.499-503.

186. Voronina E.V., Yelsukov E.P., Korolvov A.V., and Yelsukova A.E. Mossbauer spectroscopy study of spin structure and its in-field and temperature dynamics in B2 ordered Fe(Al) alloys // Hyper. Interact.-2006,- V.168 P. 1079-1083.

187. Piscuch M., Janot Chr., Marchal G., Vergnat M. Magnetic behavior of FexSn\-x amorphous alloys near the critical composition // Phys. Rev.B.-1983.- V.28.- N3.- P. 1480-1489.

188. Vannemenus J., Toulouse G. Theory of the frustration effect // J.Phys.C.-1978.- V.10.- N 18.- P.L537-542.

189. Dobysheva L.V., Potapov P.L., and Schryvers D. Electron-energy-loss spectra of NiO // Phys. Rev. В.- 2004.- V.69.- P.184404.

190. Mazin I.I., Johannes M.D., Boeri L., Koepernik K. and Singh D.J. Problems with reconciling density functional theory calculations with experiment inferropnictides // Phys. Rev. В.- 2008.- V.78.- P.085104.

191. Arrot A. and Sato H. Transitions from ferromagnetism to antiferromagnetism in iron-aluminum alloys. Experimental results /-/ Phys. Rev.- 1959.- V.114.- P. 1420.

192. Аржников А.К., Добышева JI.В. Современные представления о формировании сверхтонких магнитных полей в неупорядоченных сплавах переходный металл немагнитная примесь // Известия Академии Наук, сер. Физич,- 2003,- Т.67.- С. 1007-1012.

193. Blaha P., Schwarz К., and Luitz J. WIEN97. Vienna: Vienna Univer of Technology, 1997.

194. Blaha P., Schwarz K., Sorantin P., and Trickey S.B. Full-potential, linearized augmented plane wave programs for crystalline systems // Computer Physics Communications.- 1990.- V.59 (2).- P.399-415.

195. Novak P., Kimes J., Pickett W.E., Wei Ku and Wagner F.R. Self-interaction correction and contact hyperfine field // Phys. Rev. В.- 2003.- V.67.-P.140403R.

196. Arzhnikov A.K., Dobysheva L.V., Fedorov D.V., Tirnirgazin M.A. Magnetism of a single transition-metal impurity on the 0 0 1] surface of Cu and in the bulk // J. Magn. Magn. Mat.- 2006.- V.300.- P.e556-e558.

197. Paxton А.Т., Schulfgaarde M. van, MacKcnzie M. and Craven A.J. The near-edge structure in energy-loss spectroscopy: many-electron and magnetic effects in transition metal nitrides and carbides //J. Phys.: Condens. Matter.- 2000,- V.12.- P.729-750.

198. Ankudinov A.L., Ravel В., Rehr J.J., Conradson S.D. Real-space multiple-scattering calculation and interpretation of x-ray-absorption near-edge structure // Phys. Rev. В.- 1998.- V.58.- P.7565.

199. Hedin L., Lundqvist S. Effects of Electron-Electron and Electron-Phonon Interactions on the One-Electron States of Solids // Solid State Physics.-1969,- V.23.- P.l.

200. Pratt G.W. Wave Functions and Energy Levels for Cu-f- as Found by the Slater Approximation to the Hartree-Fock Equations // Phys. Rev.- 1952.-V.88.- P.1217.

201. Broyden C.G. A class of methods for solving nonlinear simultaneous equations // Mathematics of Computation.- 1965.- V.19.- P.577-593.

202. Singh D., Krakauer H., and Wang C.-S. Accelerating the convergence of self-consistent linearized augmented-plane-wave calculations // Phys. Rev. В.- 1986.- V.34.- P.8391.

203. Marks L.D., and Luke R. Robust Mixing for Ab-initio Quantum Mechanical Calculations Электронный ресурс] // электронный архив Condensed Matter, Materials Science [сайт] URL: http://arxiv.org/abs/0801.3098vl (дата обращения: 25.08.2009).

204. Kunes J., Novak P., Divis M., and Oppeneer P.M. Magnetic, magneto-optical, and structural properties of URhAl from first-principles calculations // Phys. Rev. В.- 2001,- V.63.- P.205111.

205. G. Fecher Электронный ресурс] / / Архив телеконференции пользователей программы WIEN2k [сайт] URL: http://zeus.theochem.tuwien.ac.at/-pipermail/wien/2006-February/006632.html (дата обращения: 25.08.2009).

206. Т. Mazet Электронный ресурс] // Архив телеконференции пользователей программы WIEN2k [сайт] URL: http://zeus.theochem.tuwien.ac.at/-pipermail/wien/2006-February/006633.html (дата обращения: 25.08.2009).

207. G. Fecher Электронный ресурс] // Архив телеконференции пользователей программы WIEN2k [сайт] URL: http://zeus.theochem.tuwien.ac.at/-pipermail/wien/2006-February/006634.html (дата обращения: 25.08.2009).

208. L. Dobysheva Электронный ресурс] // Архив телеконференции пользователей программы WIEN2k [сайт]

209. URL: ■ http://zeus.theochem.tuwien.ac.at/pipermail/wien/2006

210. February/006636.html (дата обращения: 25.08.2009).

211. Список статей, в которых опубликованы основные результаты

212. Аржников А.К., Добышева Л.В., Брауэрс Ф. Локальные магнитные моменты и сверхтонкие магнитные поля в сплавах Fe-M (М = Si,Sn) при малых концентрациях атомов металлоида // Физика твердого тела. 2000. - Т.42. - N 1. - С.86-92.

213. Arzhnikov А.К., Dobysheva L.V. Local magnetic moments and hyperfine magnetic fields in disordered metal-metallid alloys // Phys. Rev. B. 2000. -T.62. - C.5324-5326.

214. Аржников А.К., Добышева Л.В. Вклады РККИ поляризации и орбитального магнитного момента в сверхтонкие поля на ядрах неупорядоченных сплавов переходный металл-металлоид // Изв. РАН. Серия физ. 2001. -Т.65. - N 7. - С.1001-1004.

215. Arzhnikov А.К., Dobysheva L.V. Formation of hyperfine fields in alloys // Phys. Met. Metallogr. 2001. - V.91. - Suppl.2. - P.385-389.

216. Arzhnikov A.K., Dobysheva L.V., Konygin G.N., Voronina E.V., Yelsukov E.P. Hyperfine Magnetic Fields in Partially Disordered Fe — Si Alloys with Si Content near 25 at % // Phys. Rev. B. 2001. - V.65. - P.024419 (1-8).

217. Arzhnikov А.К. and Dobysheva L.V. Formation of magnetic characteristics and hyperfine fields in metal-metalloid alloys // Сотр.Mat.Sci. 2002. - V.24. -N 1-2. - P.203-207.

218. Аржииков A.K., Добышева Л.В. Современные представления о формировании сверхтонких магнитных полей в неупорядоченных сплавах переходный металл немагнитная примесь // Известия Академии Наук, сер. Физич. - 2003. - Т.67. - С.1007-1012.

219. Arzhnikov А.К., Dobysheva L.V., Fedorov D.V., Uzdin V.M. Hyperfine fields for Sn and magnetic moments in Fe/Cr/Sn/Cr multilayers // Phys. Rev. B. 2003. - V.68. - P.024407 (1-6).

220. Arzhnikov A.K., Dobysheva L.V., and Fedorov D.V. Magnetism and hyperfine magnetic fields in Fe/Cr/Sn/Cr and Cr/Sn multilayers // J. Magn. and Magn. Mat. 2004. - V.272-276. - P.e905-e906.

221. Dobysheva L.V., Potapov P.L. and Schryvers D. Electron-energy-loss spectra of NiO // Phys. Rev. B. 2004. - V.69. - P. 184404 (1-6).

222. Аржииков A.K., Добышева Л.В., Федоров Д.В. Формирование магнитных моментов и сверхтонких магнитных полей на структурных неоднород-ностях // Изв. РАН сер.физич. 2005. - Т.69. - N 10. - С. 1395-1398.

223. Аржников А. К., Добышева Л. В., Коныгин Г.Н., Ел суков Е.П. Магнитные моменты и сверхтонкие магнитные поля в упорядоченных и разупо-рядоченных квазибинарных сплавах Fe^(Sii-xGex)2b // Физика твердого тела. 2005. - Т.47. - N 11. - С.1981-1989.

224. Arzhnikov А.К., Dobysheva L.V., Fedorov D.V., Uzdin V.M. A drop of hyperfine field at Sn in Fe/Cr/Sn/Cr multilayers. J. Magn. and Magn. Mat.- 2006. V.300. - Iss. 2. - P.351-357.

225. Arzhnikov A.K., Dobysheva L.V., Fedorov D.V. The spin-density waves in thin films of Cr in the Fe/Cr/Sn/Cr multilayers // J. Magn. and Magn. Mat.- 2006. V.300. - P.250-253.

226. Arzhnikov A.K., Dobysheva L.V., Fedorov D.V., Timirgazin M.A. Magnetism of a single transition-metal impurity on the 0 0 1. surface of Cu and in the bulk // J. Magn. and Magn. Mat. 2006. - V.300. - P.e556-e558.

227. Ершов H.B., Аржников А.К., Добышева Л.В., Черненков Ю.П., Федоров В.И., Лукшина В.А. Искажения кристаллической решетки вокруг примесных атомов в сплавах а — Fei-xSix // Физика твердого тела. 2007. -Т.49. - вып. 1. - С.64-71.

228. Arzhnikov А.К., Dobysheva L.V., Demangeat С. Structural peculiarities of cementite and their influence on the magnetic characteristics //J. Phys.: Condens. Matter. 2007. - V.19. - P.196214 (1-9).

229. Аржников А.К., Добышева Л.В. Влияние структурных особенностей пластически деформированного цементита на параметры мессбауэровских спектров // Изв. РАН сер.физич. 2007. - Т.71. - No. 9. - С.1261.

230. Arzhnikov А.К., Dobysheva L.V. Structural peculiarities of plastically-deformed cementite and their influence on magnetic characteristics and Mossbauer parameters // Solid State Communications. 2008. - V.146. - P. 102-104.

231. Arzhnikov A.K., Dobysheva L.V., Timirgazin M.A. Formation and ordering of local magnetic moments in Fe-Al alloys //J. Magn. and Magn. Mat. 2008. - V.320. - P.1904-1908.

232. Аржников А.К., Добышева Л.В. Магнитный момент атомов железа в ОЦК сплавах Fe-Al в зависимости от ближайшего окружения // Физика твердого тела. 2008. - Т.50. - С.2009-2014.