2010. január 31-én zárult OTKA pályázat zárójelentése: K62441 Dr. Mihály György

Hasonló dokumentumok

Magyarkuti András. Nanofizika szeminárium JC Március 29. 1

Szilárdtestek mágnessége. Mágnesesen rendezett szilárdtestek

Fázisátalakulások, avagy az anyag ezer arca. Sasvári László ELTE Fizikai Intézet ELTE Bolyai Kollégium

ÓRIÁS MÁGNESES ELLENÁLLÁS

Egzotikus magneto-optikai effektusok kristályos anyagokban

Mérés és adatgyűjtés

Normális, szimmetriasértő és szimmetriát nem sértő, mégsem normális elektronrendszerek szilárd testekben Sólyom Jenő MTA Wigner FK és ELTE

Mágnesség és elektromos vezetés kétdimenziós

Szupravezetés. Mágneses tér mérő szenzorok (DC, AC) BME, Anyagtudomány és Technológia Tanszék. Dr. Mészáros István. Előadásvázlat 2013.

Anyagismeret 2016/17. Diffúzió. Dr. Mészáros István Diffúzió

Diffúzió. Diffúzió sebessége: gáz > folyadék > szilárd (kötőerő)

2. (d) Hővezetési problémák II. főtétel - termoelektromosság

József Cserti. ELTE, TTK Komplex Rendszerek Fizikája Tanszék. A évi fizikai Nobel-díj. a topológikus fázisokért...

különböző mértékben (y = 0..0,3) tartalmazó kobalt perovszkitokat 57 Fe transzmissziós Mössbauer-spektroszkópiával,

3. (b) Kereszthatások. Utolsó módosítás: április 1. Dr. Márkus Ferenc BME Fizika Tanszék

TÉMA ÉRTÉKELÉS TÁMOP-4.2.1/B-09/1/KMR (minden téma külön lapra) június május 31

1. SI mértékegységrendszer

Vezetési jelenségek, vezetőanyagok

Vezetési jelenségek, vezetőanyagok. Elektromos vezetési folyamatban töltést továbbító (elmozdulni képes) részecskék:

Mágnesség, spinszelepek

ELTE Fizikai Intézet. FEI Quanta 3D FEG kétsugaras pásztázó elektronmikroszkóp

A kémiai és az elektrokémiai potenciál

MIHÁLY György egyetemi tanár

Nanoelektronikai eszközök III.

Diffúzió. Diffúzió. Diffúzió. Különféle anyagi részecskék anyagon belüli helyváltoztatása Az anyag lehet gáznemű, folyékony vagy szilárd

Spin Hall effect. Egy kis spintronika Spin-pálya kölcsönhatás. Miért szeretjük mégis? A spin-injektálás buktatói

Modern Fizika Labor Fizika BSC

FÉLVEZETŐ ESZKÖZÖK I. Elektrotechnika 4. előadás

Makroszkópos tulajdonságok, jelenségek, közvetlenül mérhető mennyiségek leírásával foglalkozik (például: P, V, T, összetétel).


Átmenetifém-komplexek ESR-spektrumának jellemzıi

Spin polarizáció nanoszerkezetekben

Monte Carlo módszerek a statisztikus fizikában. Az Ising modell. 8. előadás

Evans-Searles fluktuációs tétel Crooks fluktuációs tétel Jarzynski egyenlőség

FOK Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai tárgy kolokviumi kérdései 2012/13-es tanév I. félév

Orvosi jelfeldolgozás. Információ. Információtartalom. Jelek osztályozása De, mi az a jel?

Bevezetés a lézeres anyagmegmunkálásba

Előzmények. a:sige:h vékonyréteg. 100 rétegből álló a:si/ge rétegrendszer (MultiLayer) H szerepe: dangling bond passzíválása

Stern Gerlach kísérlet. Készítette: Kiss Éva

Szilárdtestek el e ek e tr t o r n o s n zer e k r ez e et e e t

Elektronspin rezonancia

Ón-ólom rendszer fázisdiagramjának megszerkesztése lehűlési görbék alapján

Pósfay Péter. arxiv: [hep-th] Eur. Phys. J. C (2015) 75: 2 PoS(EPS-HEP2015)369

MUNKATERV / BESZÁMOLÓ

ATOMEMISSZIÓS SPEKTROSZKÓPIA

5. Laboratóriumi gyakorlat. A p-n ÁTMENET HŐMÉRSÉKLETFÜGGÉSE

NA61/SHINE: Az erősen kölcsönható anyag fázisdiagramja

FOK Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai tárgy kolokviumi kérdései 2017/18-es tanév

Elektron mozgása kristályrácsban Drude - féle elektrongáz

Az ideális Fermi-gáz termodinamikai mennyiségei

Vezetési jelenségek, vezetőanyagok

Elektromos vezetési tulajdonságok

Pótlap nem használható!

Speciális passzív eszközök

Anyagszerkezettan és anyagvizsgálat 2015/16. Mágneses anyagok. Dr. Szabó Péter János

Szakmai zárójelentés. A F68726 projektszámú OTKA keretében végzett kutatásokról.

N I. 02 B. Mágneses anyagvizsgálat G ép A mérés dátuma: A mérés eszközei: A mérés menetének leírása:

Elektronszínképek Ultraibolya- és látható spektroszkópia

Jahn Teller-effektus Cs 3 C 60 -ban. Pergerné Klupp Gyöngyi. Matus Péter, Kamarás Katalin MTA SZFKI


9. Laboratóriumi gyakorlat NYOMÁSÉRZÉKELŐK

-2σ. 1. A végtelen kiterjedésű +σ és 2σ felületi töltéssűrűségű síklapok terében az ábrának megfelelően egy dipól helyezkedik el.

Pályázat Györgyi Géza-díjra

Modern Fizika Labor. Fizika BSc. Értékelés: A mérés dátuma: A mérés száma és címe: 5. mérés: Elektronspin rezonancia március 18.

BKT fázisátalakulás és a funkcionális renormálási csoport módszer

Modern Fizika Labor. 5. ESR (Elektronspin rezonancia) Fizika BSc. A mérés dátuma: okt. 25. A mérés száma és címe: Értékelés:

Elektromos áram. Vezetési jelenségek

A munkavégzés a rendszer és a környezete közötti energiacserének a D hőátadástól eltérő valamennyi más formája.

OPTIKA. Fénykibocsátás mechanizmusa fényforrás típusok. Dr. Seres István

3. A kémiai kötés. Kémiai kölcsönhatás

Havancsák Károly Az ELTE TTK kétsugaras pásztázó elektronmikroszkópja. Archeometriai műhely ELTE TTK 2013.

Szilárdtestek sávelmélete. Sávelmélet a szabadelektron-modell alapján

MUNKATERV / BESZÁMOLÓ

Fluktuáló momentumok egy- és kétdimenziós Mott-szigetelőkben

Részecske azonosítás kísérleti módszerei

!!! Egzotikus kvantumfázisok és kölcsönhatások ultrahideg atomi rendszerekben. Kanász-Nagy Márton. Témavezető: Dr. Zaránd Gergely. Ph.D.

Idegen atomok hatása a grafén vezet képességére

Réz - szén nanocső kompozit mikroszerkezete és mechanikai viselkedése

Légköri termodinamika

SZIGETELŐK, FÉLVEZETŐK, VEZETŐK

Al-Mg-Si háromalkotós egyensúlyi fázisdiagram közelítő számítása

Abszorpció, emlékeztetõ

Kémiai kötések. Kémiai kötések kj / mol 0,8 40 kj / mol

ELTE II. Fizikus, 2005/2006 I. félév KISÉRLETI FIZIKA Hıtan 9. (XI. 23)

2. Laboratóriumi gyakorlat A TERMISZTOR. 1. A gyakorlat célja. 2. Elméleti bevezető

Műszeres analitika II. (TKBE0532)

Textíliák felületmódosítása és funkcionalizálása nem-egyensúlyi plazmákkal

Fizikai kémia Részecskék mágneses térben, ESR spektroszkópia. Részecskék mágneses térben. Részecskék mágneses térben

Vezetékek. Fizikai alapok

A. Bevezetés. B. Tudományos program

Az alakítással bevitt energia hatása az ausztenit átalakulási hőmérsékletére

Energiaminimum- elve

SZENNYVÍZKEZELÉS NAGYHATÉKONYSÁGÚ OXIDÁCIÓS ELJÁRÁSSAL

Művelettan 3 fejezete

Anyagtudomány. Ötvözetek egyensúlyi diagramjai (állapotábrák)

A szilárd testek alakja és térfogata észrevehetően csak nagy erő hatására változik meg. A testekben a részecskék egymáshoz közel vannak, kristályos

Kémiai reakciók mechanizmusa számítógépes szimulációval

Mágneses tér anyag kölcsönhatás leírása

VIZSGÁLATI JEGYZŐKÖNYV

Átírás:

Hidrosztatikus nyomással kiváltott elektronszerkezeti változások szilárd testekben A kutatás célkitűzései: A szilárd testek elektromos és mágneses tulajdonságait az alkotó atomok elektronhullámfüggvényeinek átfedése, a lehetséges elektronállapotok közti korrelációk, valamint az elektronrendszer és a kristályszerkezet kölcsönhatásai határozzák meg. A pályázat célkitűzése volt fázisátalakuláshoz közeli rendszerek paramétereinek finom hangolása hidrosztatikus nyomás alkalmazásával, valamint az egyes fázisok jellemzése nyomás alatt végzett elektromos és mágneses mérésekkel. A vizsgált anyagok olyan d-elektron rendszerek, melyekben a spin- és pályaeffektusok fontos szerepet játszanak, valamint híg mágneses félvezetők, ahol a mágneses csatolást a töltéshordozó lyukak közvetítik. A nyomás elsődleges hatása az átfedési integrálok módosítása, különösen az általunk vizsgált rendszerek irányított pályái esetén. Ennek az egyik alapvető következménye a korrelált elektronrendszerek nyomás által indukált fém-szigetelő átmenete. Nyomás hatására erősödik a mágneses félvezetők lokalizált momentumai közti csatolás, így a nyomás függvényében végzett kísérletek egyedülálló lehetőséget biztosítanak a ferromágneses fázis kialakulásának megértéséhez. A fenti jelenségeket a magnetotranszport tulajdonságok és a Hall effektus széles hőmérséklettartományban, nagy mágneses terekben (14T-ig) és nagy nyomásokon (30 kbar = 3 Gpa-ig) történő mérésével vizsgáltuk. A kísérletekben alkalmazott saját készítésű nyomáscella felépítését az alábbi ábra mutatja: 2010. március 3. - 1 -

Kutatási eredmények: Hidrosztatikus nyomás alkalmazásával a kritikus nyomás közelében végeztünk alacsony hőmérsékletű magnetotranszport méréseket BaVS 3 egykristályokon. Közvetlenül a kritikus nyomás alatt a d-elektronrendszer fém-szigetelő fázisátalakulási hőmérséklete már 10 K alá csökken. Megmutattuk, hogy ebben a tartományban a szigetelő fázis mágneses tér alkalmazásával megszüntethető. A mágneses tér által indukált szigetelő-fém átmenet nem egyszerűen a véges hőmérsékletű fém-szigetelő fázisátalakulás hőmérsékletének további eltolódása, hanem a fázisátalakulás szokatlan mértékű elkenődése. A jelenséget a mágneses és a szerkezeti rendeződés versengésének tulajdonítjuk [3,4,5]. a) b) A mágneses tér indukált fém-szigetelő átalakulás: a nyomás hatására az alapállapoti szigetelő fázis stabilitása megszűnik, és a rendszer pusztán mágneses tér alkalmazásával is fémes állapotba vihető [3]. a) A BaVS 3 ellenállásának hőmérsékletfüggése a kritikus nyomáshoz közeli tartományban. b) Az ellenállás logaritmikus deriváltja a mágneses tér hőmérséklet fázissíkon p= 1.8 GPa nyomáson (a melegebb szín magasabb értéket jelöl). 2010. március 3. - 2 -

Az elektronrendszer entrópiájának hőmérsékletfüggése BaVS 3 ban. A nagy pontossággal S = R ln2 entrópia-változásnak pontosan a fele az e g elektronok a pálya szabadsági fokaitól (T MI <T<T S ), míg másik fele ugyanezen elektronok spin szabadsági fokokaitól származik (T<T MI ). Az entrópiához a sávot formáló a 1g elektronok nem adnak mérhető járulékot. [Demkó László PhD értekezés] A BaVS 3 korrelált elektronrendszerére vonatkozó termodinamikai mérésekből meghatároztuk az elektronikus entrópia hőmérsékletfüggését [közlés alatt]. Ez lehetőséget adott a spin- és pálya szabadsági fokok szétválasztására, az orbitális rendeződés és a spin-szinglet formálódás fázisainak azonosítására. Megmutattuk, hogy míg az elektron-fajhőhöz a lokalizált e g elektronok adnak járulékot, az elektron-hővezetést a V láncok mentén kiterjedt a 1g elektronok határozzák meg. A hővezetés kísérletekben megfigyelt anomális Lorentz-szám az erős elektron-fonon csatolásra szolgáltat bizonyítékot [10]. Az elektromos- és a hőtranszport összehasonlítása a BaVS 3 fémes fázisában [10]. A Wiedeman-Franz törvénynek megfelelően a T MI =69 K-es fázisátalakulás felett a teljes vizsgált hőmérséklet-tartományban összeskálázható a hővezetés a vezetőképesség hőmérséklettel vett szorzatával. A skálázásból meghatározott Lorentz-szám közel kétszerese a fémekre jellemző tipikus értéknek. A hővezetéshez a lokalizált e g elektronok nem adnak járulékot. 2010. március 3. - 3 -

Különböző Mn tartalmú (In,Mn)Sb mágneses félvezető minták ferromágneses fázisában meghatároztuk az anomális Hall jelenség (AHE) nyomás- és mágneses térfüggését [6]. A nyomásfüggés alapján megállapított skálatörvények arra utalnak, hogy az AHE több sáv összes állapotának járulékától származik (Berry-phase), azaz nem csupán Fermi-felületi paraméterek határozzák meg (skew scattering, side jump). A mágneses térfüggést a kicserélődési kölcsönhatás miatt felhasadt sávok térfüggő eltolódásával értelmeztük. A 2 % Mn iont tartalmazó (In,Mn)Sb minta Hall-ellenállása p = 2.7 GPa nyomáson [6]. Nagy mágneses terű mágnesezettség mérésekhez építettük egy olyan saját tervezésű magnetooptikai Kerr-effektuson alapuló mérőrendszert, amely illeszkedik laboratóriumunk kriotechnikai berendezéseihez. A MOKE kísérletekben T = 4 200 K hőmérséklet és B = ±12 T mágneses tér tartományban a Kerr-szöget 0,002 fok pontossággal tudjuk mérni. Ez a mágnesezettségben 10-9 emu érzékenységnek felel meg, és lehetővé teszi a 10-200 nm vastag mágneses félvezető rétegek mágnesezettségének meghatározását. Az (In,Mn)Sb és (In,Mn)As mintákon végzett méréseink pontossága meghaladja a hasonló mintákon publikált (kis terű, B = 0,6 T alatti!) SQUID mérések pontosságát. Az anomális Hall jel és a mágnesezettség között kísérletileg kimutatott skálatörvény azt jelzi, hogy az anomális Hall jel térfüggése a mágnesesen felhasadt sávok eltolódásától származik. [Csontos Miklós PhD értekezés, Bodács Sándor diplomamunka] 2010. március 3. - 4 -

Kolosszális mágneses ellenállást (CMR) mutató manganátokban tanulmányoztuk a töltés- és orbitális fluktuációk hatását a d-elektronrendszerek fázisdiagramjára. Megmutattuk, hogy nyomás alkalmazásával a sávszélesség folyamatosan hangolható és a ferromágneses fázisátalakulás jellege is megváltoztatható: egy kritikus nyomás felett a korábban elsőrendű átalakulás másodrendűvé válik. Meghatároztuk a p T B fázisdiagramot (nyomás hőmérséklet mágneses tér), a kritikus mágneses tér nyomásfüggését, valamint az elsőrendű fázisátalakulás multi-kritikus végpontját. A CMR jelenségében megfigyelt változásokat a fluktuációs effektusok nyomás hatására történő lecsökkentésével értelmeztük. (Sm x Nd 1-x ) 0.55 Sr 0.45 Mn O3 fém-szigetelő fázisátalakulása a nyomás mágneses tér hőmérséklet [9]. Tudományos közlemények: Az eredményeket 10 tudományos közleményben publikáltuk, összesített impakt-faktoruk: 41.770. A publikációk pdf formában letölthetők erről az internet címről: http://dept.phy.bme.hu/k62441 1. I. Kézsmárki et al., Physical Review Letters 96, 186402 (2006). 2. I. Kézsmárki et al., Physical Review B 74, 201101 (2006). 3. P. Fazekas et al., Physical Review B 75, 035128 (2007). 4. I. Kézsmárki et al., Physical Review B 76, 205114 (2007). 5. P. Fazekas et al., J. Magnetism and Magnetic Materials 310, 928 (2007). 6. G. Mihály et al., Physical Review Letters 100, 107201 (2008). 7. I. Kézsmárki et al., Applied Physics Letters 93, 130104 (2008). 8. I. Kézsmárki et al., Physical Review B 77, 751171 (2008). 9. L. Demkó et al., Physical Review Letters 101, 37206 (2008). 10. L. Demkó et al., European Physical Journal B, nyomdában (2010) DOI: 10.1140/epjb/e2010-00055-0 Csontos Miklós PhD. értekezés (2007), http://dept.phy.bme.hu/phd/ Demkó László PhD. értekezés (2010), http://dept.phy.bme.hu/phd/ 2010. március 3. - 5 -