Specific features of the magnetic-field dependences of electrical resistivity in Bi–Mn solid solutions with low Mn content

Автор(и)

  • A. V. Terekhov B. Verkin Institute for Low Temperature Physics and Engineering of the National Academy of Sciences of Ukraine https://orcid.org/0000-0002-1186-2314
  • V. M. Yarovyi B. Verkin Institute for Low Temperature Physics and Engineering of the National Academy of Sciences of Ukraine https://orcid.org/0009-0009-9947-5391
  • Yu. A. Kolesnichenko B. Verkin Institute for Low Temperature Physics and Engineering of the National Academy of Sciences of Ukraine https://orcid.org/0000-0001-5770-631X
  • K. Rogacki Institute of Low Temperature and Structure Research, Polish Academy of Sciences, Wrocław 50-422, Poland https://orcid.org/0000-0003-2665-4777
  • E. Lähderanta Lappeenranta University of Technology, School of Engineering Science, Lappeenranta 53850, Finland https://orcid.org/0000-0002-1596-2849
  • E. V. Khristenko B. Verkin Institute for Low Temperature Physics and Engineering of the National Academy of Sciences of Ukraine Kharkіv 61103 https://orcid.org/0000-0002-1458-1956
  • A. L. Solovjov B. Verkin Institute for Low Temperature Physics and Engineering of the National Academy of Sciences of Ukraine Kharkіv 61103, Ukraine
    Institute of Low Temperature and Structure Research, Polish Academy of Sciences, Wrocław 50-422, Poland
    Lappeenranta University of Technology, School of Engineering Science, Lap-peenranta 53850, Finland     https://orcid.org/0000-0001-8858-1177

DOI (Low Temperature Physics):


https://doi.org/10.1063/10.0044254

Ключові слова:

magnetic field dependences of electrical resistance, positive magnetoresistance, textured polycrystal, α-BiMn phase, bismuth

Анотація

Досліджено польові залежності магнітоопору текстурованого полікристала Bi88.08Mn11.92 у конфігураціях H ⊥ I та H || I, а також проведено їх порівняння з відповідними залежностя-ми для твердого розчину Bi95.69Mn3.69Fe0.62 з меншою кон-цен¬трацією марганцю. Показано, що польові залежності магнітоопору Bi88.08Mn11.92 суттєво відрізняються від зале-жностей для Bi95.69Mn3.69Fe0.62 нижче 100 К та стають приб-лизно однаковими при наближенні до кімнатної температу-ри. Встановлено, що максимальні значення відносного магнітоопору Bi88.08Mn11.92 для обох конфігурацій H ⊥ I та H || I спостерігаються за напруженості поля 90 кЕ та темпе-ратури 100 К і становлять 3170% та 380% відповідно. Ці значення істотно менші, ніж отримані раніше для твердого розчину з нижчим вмістом марганцю (Bi95.69Mn3.69Fe0.62): 3877% та 742% відповідно. Аналіз результатів свідчить про те, що відмінності в польових залежностях досліджених матеріалів пов’язані з різним вмістом магнітної фази α-BiMn. Аномальна поведінка магнітоопору, порівняно з чистим вісмутом, зумовлена впливом внутрішнього магнетизму на електропровідність у вісмутовій матриці досліджених твердих розчинів.

Посилання

1. L. A. Fal’kovskii, Phys. Usp. 11, 1 (1968). https://doi.org/10.1070/PU1968v011n01ABEH003721

2. V. S. Edel’man, Phys. Usp. 20, 819 (1977). https://doi.org/10.1070/PU1977v020n10ABEH005467

3. O. Prakash, A. Kumar, A. Thamizhavel, and S. Ramakrishnan, Science 355, 52 (2017). https://doi.org/10.1126/science.aaf8227

4. P. Lejay, P. de Rango, A. Sulpice, B. Giordanengo, R. Tournier, R. Retoux, S. Deslandes, C. Michel, M. Hervieu, and B. Raveau, Rev. Phys. Appl. 24, 485 (1989). https://doi.org/10.1051/rphysap:01989002405048500

5. N. B. Brandt, E. A. Svistova, Yu. G. Kashirskii, and L. V. Lyn’ko, Sov. Phys. JETP 29, 35 (1969).

6. D. Hsieh, D. Qian, L. Wray, Y. Xia, Y. S. Hor, R. J. Cava, and M. Z. Hasan, Nature 452, 970 (2008). https://doi.org/10.1038/nature06843

7. Z. K. Liu, B. Zhou, Y. Zhang, Z. J. Wang, H. M. Weng, D. Prabhakaran, S.-K. Mo, Z. X. Shen, Z. Fang, X. Dai, Z. Hussain, and Y. L. Chen, Science 343, 864 (2014). https://doi.org/10.1126/science.1245085

8. Y.-S. Liu, J.-C. Zhang, Z.-M. Ren, M.-A. Gu, J.-J. Yang, S.-X. Cao, and Z.-L. Yang, Chin. Phys. Lett. 27, 097502 (2010). https://doi.org/10.1088/0256-307X/27/9/097502

9. N. V. Rama Rao, A. M. Gabay, and G. C. Hadjipanayis, J. Phys. D 46, 062001 (2013). https://doi.org/10.1088/0022-3727/46/6/062001

10. V. V. Eremenko, V. A. Sirenko, I. A. Gospodarev, E. S. Syrkin, S. B. Feodosyev, I. S. Bondar, and K. A. Minakova, Low Temp. Phys. 42, 401 (2016) [Fiz. Nizk. Temp. 42, 513 (2016)]. https://doi.org/10.1063/1.4951701

11. V. V. Eremenko, V. A. Sirenko, I. A. Gospodarev, E. S. Syrkin, S. B. Feodosyev, I. S. Bondar, and K. A. Minakova, Low Temp. Phys. 43, 1323 (2017) [Fiz. Nizk. Temp. 43, 1657 (2017)]. https://doi.org/10.1063/1.5010320

12. V. Eremenko, V. Sirenko, A. Dolbin, S. Feodosyev, I. Gospodarev, E. Syrkin, I. Bondar, and K. Minakova, Solid State Phenom. 257, 81 (2017). https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/SSP.257.81

13. E. Yu. Beliayev, Y. K. Mishra, H.-G. Rubahn, I. A. Chichibaba, I. G. Mirzoiev, V. A. Horielyi, V. V. Andriievskyi, and A. V. Terekhov, Low Temp. Phys. 51, 1217 (2025) [Fiz. Nizk. Temp. 51, 1349 (2025)]. https://doi.org/10.1063/10.0039363

14. O. E. Kvitnitskaya, L. Harnagea, O. D. Feia, D. V. Efremov, and B. Büchner, and Yu. G. Naidyuk, Low Temp. Phys. 51, 856 (2025) [Fiz. Nizk. Temp. 51, 951 (2025)]. https://doi.org/10.1063/10.0036929

15. D. Xiao, W. Yao, and Q. Niu, Phys. Rev. Lett. 99, 236809 (2007). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.99.236809

16. C. E. Nebel, Nature Mater. 12, 690 (2013). https://doi.org/10.1038/nmat3724

17. J. Isberg, M. Gabrysch, J. Hammersberg, S. Majdi, K. K. Kovi, and D. J. Twitchen, Nature Mater. 12, 760 (2013). https://doi.org/10.1038/nmat3694

18. J. Pawłowski, M. Bieniek, and T. Woźniak, Phys. Rev. Appl. 15, 054025 (2021). https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.15.054025

19. Z. Zhu, J. Wang, H. Zuo, B. Fauqué, R. D. McDonald, Y. Fuseya, and K. Behnia, Nature Commun. 8, 15297 (2017). https://doi.org/10.1038/ncomms15297

20. Z. Zhu, A. Collaudin, B. Fauqué, W. Kang, and K. Behnia, Nature Phys. 8, 89 (2012). https://doi.org/10.1038/nphys2111

21. A. V. Terekhov, A. L. Solovjov, A. I. Prokhvatilov, V. V. Meleshko, I. V. Zolochevskii, J. Cwik, A. Los, A. D. Shevchenko, O. M. Ivasishin, and Z. D. Kovalyuk, East Eur. J. Phys. 4, 12 (2017). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2017-4-02

22. A. V. Terekhov, K. Rogacki, A. L. Solovjov, A. N. Bludov, A. I. Prokhvatilov, V. V. Meleshko, I. V. Zolochevskii, E. V. Khristenko, J. Cwik, A. Los, A. D. Shevchenko, Z. D. Kovalyuk, and O. M. Ivasishin, Low Temp. Phys. 44, 1153 (2018) [Fiz. Nizk. Temp. 44, 1475 (2018)]. https://doi.org/10.1063/1.5060969

23. A. V. Terekhov, K. Rogacki, V. M. Yarovyi, V. B. Stepanov, Yu. A. Kolesnichenko, A. D. Shevchenko, Z. D. Kovalyuk, E. Lähderanta, and A. L. Solovjov, Low Temp. Phys. 49, 998 (2023) [Fiz. Nizk. Temp. 49, 1095 (2023)]. https://doi.org/10.1063/10.0020170

24. A. V. Terekhov, K. Rogacki, V. M. Yarovyi, Z. D. Kovalyuk, E. Lähderanta, E. V. Khristenko, and A. L. Solovjov, Low Temp. Phys. 50, 543 (2024) [Fiz. Nizk. Temp. 50, 605 (2024)]. https://doi.org/10.1063/10.0026270

25. C. P. Wang, W. J. Yu, Z. S. Li, X. J. Liu, A. T. Tang, and F. S. Pan, J. Nucl. Mater. 412, 66 (2011). https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2011.02.021

26. A. Sarkar, and A. Basu Mallick, JOM 72, 2812 (2020). https://doi.org/10.1007/s11837-020-04134-3

27. N. E. Alekseevskiĭ, and T. I. Kostina, JETP 21, 807 (1965).

28. G. W. C. Kaye, Proc. R. Soc. London A 170, 561 (1939). https://doi.org/10.1098/rspa.1939.0049

29. N. B. Brandt, and E. A. Svistova, and G. Kh. Tabieva, JETP Lett. 4, 17 (1966).

30. Y. He, J. Gayles, M. Yao, T. Helm, T. Reimann, V. N. Strocov, W. Schnelle, M. Nicklas, Y. Sun, G. H. Fecher, and C. Felser, Nat. Commun. 12, 4576 (2021). https://doi.org/10.1038/s41467-021-24692-7

31. J. B. Yang, W. B. Yelon, W. J. James, Q. Cai, M. Kornecki, S. Roy, and N. Ali, and Ph. l’Heritier, J. Phys. Condens. Matter 14, 6509 (2002). https://doi.org/10.1088/0953-8984/14/25/318

32. A. Iwasa, A. Kondo, S. Kawachi, K. Akiba, Y. Nakanishi, M. Yoshizawa, M. Tokunaga, and K. Kindo, Sci. Rep. 9, 1672 (2019). https://doi.org/10.1038/s41598-018-38206-x

33. G. A. Baraff, Phys. Rev. 137, A842 (1965). https://doi.org/10.1103/PhysRev.137.A842

34. M. P. Vecchi, J. R. Pereira, and M. S. Dresselhaus, Phys. Rev. B 14, 298 (1976). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.14.298

35. V. V. Andrievskii, A. V. Butenko, Yu. F. Komnik, and V. Nikitin, Sov. J. Low Temp. Phys. 8, 421 (1982) [Fiz. Nizk. Temp. 8, 838 (1982)]. https://doi.org/10.1063/10.0030748

36. A. V. Butenko, and V. V. Andrievskii, Sov. J. Low Temp. Phys. 9, 458 (1983) [Fiz. Nizk. Temp. 9, 880 (1983)]. https://doi.org/10.1063/10.0030971

37. R. Rosenbaum, and J. Galibert, Physica B Condens. Matter 346, 291 (2004). https://doi.org/10.1016/j.physb.2004.01.092

Downloads

Опубліковано

2026-05-27

Як цитувати

(1)
A. V. Terekhov, V. M. Yarovyi, Yu. A. Kolesnichenko, K. Rogacki, E. Lähderanta, E. V. Khristenko, and A. L. Solovjov, Specific features of the magnetic-field dependences of electrical resistivity in Bi–Mn solid solutions with low Mn content, Low Temp. Phys. 52, 817–825, (2026) [Fiz. Nyzk. Temp. 52, 909–917, (2026)] DOI: https://doi.org/10.1063/10.0044254.

Номер

Том 52 № 7 (2026)

Розділ

Статті

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.