Исследования спин-переориентационного фазового перехода на поверхности и в объеме монокристаллов $\alpha $-Fe$_2$O$_3$

В прямом сравнении свойств тонкого поверхностного слоя и объема макроскопических кристаллов гематита ($\alpha $-Fe$_2$O$_2$) изучены: магнитная структура поверхностного слоя и объема, а также процессы, наблюдаемые при спин-переориентационном фазовом переходе (СПФП). Для исследований использован метод одновременной гамма, рентгеновской и электронной мессбауэровской спектроскопии, позволяющий одновременно изучать свойства поверхностного слоя и объема макроскопических образцов и сравнивать их напрямую. Получены прямые данные о существовании на поверхности кристаллов гематита «переходного» слоя, существование которого было предположено и описано Г. С. Кринчиком и В. Е. Зубовым (ЖЭТФ 69, 707 (1975)). Исследования в области СПФП показали: 1) СПФП типа Морина в объеме образца происходит скачком (фазовый переход первого рода), тогда как в поверхностном слое толщиной $\sim200\,$нм появляется некоторая плавность в механизме переориентации магнитных моментов; 2) СПФП в поверхностном слое, как и в объеме кристалла, сопровождается образованием промежуточного состояния, в котором сосуществуют низко- и высокотемпературная фазы; 3) СПФП в поверхностном слое происходит при температуре, на несколько градусов выше, чем в объеме кристалла. Полученные экспериментальные данные о механизме СПФП в поверхностном слое находятся в согласии с выводами феноменологической теории (М. И. Каганов, ЖЭТФ 79, 1544 (1980)).