نویسندگان

آزمایشگاه تحقیقات و فناوری مغناطیس، دانشکده فیزیک، دانشگاه یزد، یزد

چکیده

در این پژوهش، ترکیبات هویسلر Co2FeX (X=Ge, Si) با 30 الکترون ظرفیت که با استفاده از روش­ های آلیاژسازی مکانیکی و ذوب‌قوسی ساخته شدند، مورد مطالعه قرار گرفتند. بلوری شدن نمونه­ ها در هر دو روش ساخت توسط داده ­های XRD تأیید شد. نتایج نشان داد در مقایسه با Ge، حضور Si در ترکیب، نقش مؤثرتری در ایجاد نظم­اتمی بلند برد داشته و بیشترین مغناطش اشباع برابر  5/24 مربوط به یکی از نمونه­ های ترکیب Co2FeSi است. با این وجود مقدار به دست آمده به واسطه تک­بلور نبودن نمونه هنوز هم از مقدار پیش­بینی شده توسط اسلیتر-پائولینگ کمتر است. تحلیل ریزساختار نشان داد Ge در تقویت هسته­ زایی بلوری در فرآیند آسیاب کاری مؤثرتر از Si  عمل کرده است. در صورتی که به واسطه دمای ذوب کمتر Ge نسبت به Si، رشد بلورک در فرآیند پخت با حضور Ge سرعت بیشتری گرفته است. وادارندگی بزرگ مشاهده شده در نمونه حاصل از فرآیند آسیاب کاری ترکیب Co2FeSi به ناهمسانگردی قابل توجه ناشی از نظم اتمی و همچنین حجم زیاد مرزهای بلوری به عنوان موانع حرکت دیواره حوزه ­ها ارتباط داده شد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Comparison of the effect of Si and Ge presence on phase formation process, the structural and magnetic properties of Co2FeX (X=Ge,Si) Heusler compounds

نویسندگان [English]

  • M Safari
  • M Hakimi

چکیده [English]

In this study, the Co2FeX (X=Ge, Si) Heusler compounds with 30 valence electrons, which are made by using mechanical alloying and arc melting methods were studied. The crystallization of samples was confirmed by XRD data in both manufacturing methods. The results showed that the presence of Si than Ge in the compound played a more effective role to creation a large scale atomic ordering, and the maximum saturation magnetization is related to one of the Co2FeSi samples equal to 5.24 . However, the amount obtained is still less than the predicted value by the Slater-Pauling due to this fact that the sample isn’t single crystalline. The microstructure analysis showed that Ge has been working more effective than Si on the enhancement of crystalline nucleation in the milling process. Although the crystallite growth in the annealing process is more rapid in the presence of Ge due to the lower melting point of Ge than Si. The great coercivity observed in the milled sample of Co2FeSi compound was related to the significant anisotropy caused by the atomic ordering and also the large volume of crystallite boundary as barriers into wall movement of domains.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Heusler alloys
  • magnetism
  • half metal
  • Milling
  • coercivity
  • mechanical alloying
  • Arc melting

1. I Žutić, J Fabian, and S D Sarma, Reviews of Modern Physics 76, 2 (2004) 323. 2. M Yamamoto and T Uemura, “Effect of Nonstoichiometry on the Half-Metallic Character of Co2 MnSi and Its Application to the Spin Sources of Spintronic Devices. In Heusler Alloys”, Springer International Publishing (2016) 413. 3. R A De Groot, F M Mueller, P G Van Engen, and K H Buschow, Physical Review Letters 25 (1983) 2024. 4. T Graf, C Felser, and S S Parkin, “Heusler Compounds: Applications in Spintronics”, Handbook of Spintronics, Springer Science+Business Media (2016) 335. 5. K Shinohara, T Suzuki, Y Takamura, and S Nakagawa, American Institute of Physics Advances 5 (2018) 055923. 6. Y Miura, K Nagao, and M Shirai, Physical Review B 69,14 (2004) 144413. 7. Y V Kudryavtsev, V N Uvarov, V A Oksenenko, Y P Lee, J B Kim, Y H Hyun, K W Kim, JY Rhee, and J Dubowik, Physical Review B 77, 19 (2008) 195104. 8. K Kobayashi, RY Umetsu, R Kainuma, K Ishida, T Oyamada, A Fujita, and K Fukamichi, Applied Physics Letters 85, 20 (2004) 4684. 9. K Momma and F Izumi, Journal of Applied Crystallography 44, 6 (2011) 1272. 10. T Graf, C Felser, and S S Parkin, 39, 1 (2011) 1, Applied Crystallography 44, 6 (2011) 1272. 11. R Y Umetsu, A Okubo, and R Kainuma. Journal of Applied Physics 111, 7 (2012) 073909. 12. J Kübler, G H Fecher, and C Felser, Physical Review B 76, 2 (2007) 024414. 13. H C Kandpal, G H Fecher, C Felser, and G Schönhense, Physical Review B 73, 9 (2006) 094422. 14. KH Buschow, PG Van Engen, and R Jongebreur, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 38, 1 (1983) 1. 15. T M Nakatani, A Rajanikanth, Z Gercsi, YK Takahashi, K Inomata, and K Hono, Journal of Applied Physics 102, 3 (2007) 033916. 16. V Niculescu, T J Burch, K Raj, and J I Budnick, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 5, 1 (1977) 60. 17. S Wurmehl, G H Fecher, H C Kandpal, V Ksenofontov, C Felser, H J Lin, and J Morais, Physical Review B 72, 18 (2005) 184434. 18. M Kumar, T Nautiyal, and S Auluck, Journal of Physics: Condensed Matter 21, 19 (2009) 196003. 19. M Sargolzaei, M Richter, K Koepernik, I Opahle, H Eschrig, and I Chaplygin, Physical Review B 74, 22 (2006) 224410. 20. K R A Ziebeck and K U Neumann, “Alloys and Compounds of d-Elements with Main Group Elements”, C Heidelberg, Springer (2001) 64. 21. M Hakimi, P Kameli, and H Salamati, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 322, 21 (2010) 3443. 22. K Inomata, S Okamura, A Miyazaki, M Kikuchi, N Tezuka, M Wojcik, and E Jedryka, Journal of Physics, D Applied Physics 39, 5 (2006) 816. 23. C R Hammond, “CRC Handbook of Chemistry and Physics”, by D R Lide, CRC Press, Boca Raton, (1997) 4. 24. B Balke, S Wurmehl, G H Fecher, C Felser, M C Alves, F Bernardi, and J Morais, Applied Physics Letters 90, 17 (2007) 172501. 25. M Kim, H Lim, and J I Lee, Thin Solid Films 519, 23 (2011) 8419. 26. D P Rai, A Shankar, R Sandeep, and R K Thapa, Science Vision 12 (2012) 74. 27. M Gilleßen and R Dronskowski, Journal of Computational Chemistry 30, 8 (2009) 1290. 28. H C Kandpal, G H Fecher, and C Felser, Journal of Physics D Applied Physics 40, 6 (2007) 1507. 29. T Kojima, S Kameoka, and A P Tsai, American Chemical Society Omega 2 (2017) 147. 30. J Waybright, P Kharel, L Halbritter, H Qian, R Pahari, S Valloppilly, P Lukashev, Y Huh, and D Sellmyer, “Magnetic and Magnetocaloric Properties of NiFeMnGa 0.5 Sn 0.5 Heusler Alloy”, Bulletin of the American Physical Society (2018) 9. 31. T Graf, J Winterlik, L Müchler, G H Fecher, C Felser, and S S Parkin, “Handbook of Magnetic Materials”, Elsevier (2013).

تحت نظارت وف بومی