Аннотация результатов, полученных в 2022 году
Синтез, экспериментальные и теоретические исследования магнитных и электронных свойств интерметаллических соединений на основе марганца Mn3X (X = Al, Ge, Ga, Sn и др.) представляют большой интерес, поскольку в таких соединениях могут быть реализованы состояния антиферромагнетика и скомпенсированного ферримагнетика, топологического полуметалла и фрустрированного магнетика. Они обладают необычными, весьма чувствительными к внешним воздействиям магнитными и электронными характеристиками, что можно использовать для практических применений. Данный проект посвящен экспериментальным и теоретическим исследованиям по поиску и изучению новых эффектов в электронном транспорте и магнитных свойствах интерметаллических соединений на основе Mn3X. За первый год работы по проекту были синтезированы литые сплавы на основе Mn3X (X = Al, Ga, Ge, Sn, In, Si). Часть из синтезированных соединений была подвергнута быстрой закалке из расплава (БЗР) и дополнительно - интенсивной деформации кручением. Структура полученных материалов была аттестована методами рентгеноструктурного анализа и сканирующей электронной микроскопии. Проведены измерения электросопротивления, магнитных и гальваномагнитных (магнитосопротивление и эффект Холла) свойств синтезированных материалов в интервале температур (4.2 K < T < 300 K) и в магнитных полях (до 100 кЭ). В сплавах с магнитным порядком выделены нормальный и аномальный коэффициенты Холла. Сравнение полученных экспериментальных данных по электросопротивлению, магнитных и гальваномагнитных свойств показало, что применение БЗР-обработки приводит к большим изменениям в микроструктуре сплавов Mn3X (X = Al, Ga, Ge, Sn, In, Si), что проявляется в кардинальном изменении их электронных транспортных и магнитных характеристик. В частности, в случае системы Mn3Al при «переходе» от литого к быстрозакаленному сплаву наблюдаются кардинальные изменения их свойств: более чем на порядок величины уменьшается величина остаточного сопротивления, а вид температурных зависимостей электросопротивления изменяется с полупроводникового (литой) на металлический (БЗР); величина намагниченности намного уменьшается, а вид ее полевых зависимостей изменяется с линейного на монотонный с тенденцией к насыщению; кроме нормальной составляющей эффекта Холла в случае литого сплава возникает аномальный вклад в БЗР-соединении. Оценены концентрации и подвижности носителей тока, которые также сильно изменяются при БЗР-обработке. Таким образом, было продемонстрировано, что способ приготовления и обработки соединения Mn3Al играет существенную роль в формировании его кристаллической структуры, электронных (электро- и магнитосопротивление, эффект Холла) и магнитных (намагниченность и магнитная восприимчивость) характеристик. Подобные изменения наблюдаются в других сплавов этой системы. Выполнены расчеты электронной структуры синтезированных материалов современными теоретическими методами, проведен анализ зонной структуры, магнитных и спектральных свойств, вычислены параметры обменных взаимодействий. Получены полуметаллические ферромагнитные решения с различной величиной энергетической щели. Сформулированы многоэлектронные модели полуметаллического магнетизма на основе результатов расчетов электронной структуры. На основе расчетов электронной структуры гейслеровых сплавов и экспериментальных данных предложены модели их магнитного состояния, включающие полуметаллический ферромагнетизм, полуметаллический ферримагнетизм с различной степенью компенсации магнитного момента между подрешетками марганца и остальных элементов переходных металлов, а также антиферромагнитные состояния в различных кристаллических структурах. На основе полученных экспериментальных, расчетных и теоретических данных, подготовлены рукописи трех статей, одна из которых опубликована, одна принята в печать, а одна представлена в журнал, а также представлены доклады на трех школах и конференциях.

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
Экспериментальные, расчетные и теоретические исследования структуры, магнитных и электронных транспортных свойств интерметаллических соединений на основе марганца Mn3X (X = Al, Ge, Ga, Sn и др.) представляют большой фундаментальный и практический интерес. Такие материалы обладают необычными, весьма чувствительными к внешним воздействиям магнитными и электронными характеристиками, что можно использовать для практических применений. Кроме того, микроструктуру таких соединений можно изменять путем различных воздействий, что неизбежно проявляется в их электронных и магнитных свойствах. За второй год работы по проекту были получены сплавы Mn3Al и Mn3Ge, подвергнутые термобарической обработке и обработке в шаровой вибрационной мельнице. Методами рентгеноструктурного анализа и сканирующей электронной микроскопии проведена структурная аттестация полученных материалов. Выполнены измерения электросопротивления, намагниченности и гальваномагнитных (магнитосопротивление и эффект Холла) свойств синтезированных материалов в интервале температур (4.2 K < T < 300 K) и в магнитных полях (до 130 кЭ). В сплавах с магнитным порядком выделены нормальный и аномальный коэффициенты Холла. Сравнение экспериментальных данных по электросопротивлению, магнитных и гальваномагнитных свойств, полученных на интерметаллидах Mn3Al и Mn3Ge, литых, подвергнутых термобарической обработке и обработке в шаровой вибрационной мельнице показало, что применение этих обработок приводит к сильным изменениям в микроструктуре исследованных соединений, а это, в свою очередь, проявляется в их электронных транспортных и магнитных характеристиках. Выполнены расчеты электронной структуры синтезированных материалов теоретическими методами с учетом возможного антиферромагнитного расщепления зоны и формирования коллинеарных и неколлинеарных магнитных состояний, вычислены параметры обменных взаимодействий. Получены полуметаллические ферромагнитные и ферримагнитные решения с различной величиной энергетической щели. На основе данных расчетов электронной структуры гейслеровых сплавов и экспериментальных результатов предложены модели их магнитного состояния, описывающие полуметаллический ферромагнетизм, коллинеарный и неколлинеарный полуметаллический ферримагнетизм с различной степенью компенсации магнитного момента между подрешетками, а также антиферромагнитные состояния в различных кристаллических структурах. В связи с магнитными измерениями, где найдено большое отношение парамагнитной температуры Кюри и точки Нееля, и обнаружением в таких системах высоких значений линейной электронной теплоемкости сделан вывод о возможности реализации фрустрированного антиферромагнитного состояния. На основе полученных экспериментальных, расчетных и теоретических данных опубликованы (две) и подготовлены к отправке в печать (одна) статьи. Сделано 5 докладов (4 стендовых и 1 устный) на 4 школах и конференциях, в т.ч. молодежных с представлением результатов молодыми (до 39 лет) исполнителями проекта.