Considerable interest to magnetism of MnAs both in bulk or in the form of epitaxial films is stimulated by its applications as a magnetocaloric material and in spintronic devices. Since the MnAs films deposited on GaAs reproduce well a magnetic transformation related to αβ magnetostructural transition that occurs in bulk MnAs, this first-order phase transition occurs through a phase coexistence over a wide temperature range. Here, we considered the same magnetostructural transition in a bulk hybrid structure based on micrometer-scaled MnAs inclusions embedded into the Cd3As2 matrix. In particular, the effect of high pressure and magnetic fields on the ferromagnetic transition temperature, TC, in a composite Cd3As2 + 30 mol. % MnAs has been studied. We found that at ambient pressure, the transition from α-MnAs to β-MnAs is accompanied by the absence of thermal hysteresis of magnetization, implying a phase coexistence regime. The hysteresis width does not markedly increase even at pressures about P =0.35 GPa, and displacement of TC occurs with a rate of dTC/dP ∼ −91.42 K/GPa. In the temperature region of the αβ phase coexistence, a local peak at T =283 K and P =1 GPa is observed, which is associated with an antiferromagnetic order of MnAs inclusions. Direct measurements of isothermal magnetization vs pressure indicate both the stabilization of the ferromagnetic hexagonal α phase at P < Pmax and the development of an orthorhombic antiferromagnetic long-range order, which propagate up to 5 GPa.

1.
J.
Kim
,
N.
Haberkorn
,
L.
Civale
,
E.
Nazaretski
,
P.
Dowden
,
A.
Saxena
,
J. D.
Thompson
, and
R.
Movshovich
,
Appl. Phys. Lett.
100
,
022407
(
2012
).
3.
C.-H.
Yee
and
Y. L.
Balents
,
Phys. Rev. X
5
,
021007
(
2015
).
4.
Y.
Zhu
,
K.
Du
,
J.
Niu
,
L.
Lin
,
W.
Wei
,
H.
Liu
,
H.
Lin
,
K.
Zhang
,
T.
Yang
,
Y.
Kou
,
J.
Shao
,
X.
Gao
,
X.
Xu
,
X.
Wu
,
S.
Dong
,
L.
Yin
, and
J.
Shen
,
Nat. Commun.
7
,
11260
(
2016
).
5.
R.
Khasanov
,
Z.
Guguchia
,
I.
Eremin
,
H.
Luetkens
,
A.
Amato
,
P. K.
Biswas
,
C.
Rüegg
,
M. A.
Susner
,
A. S.
Sefat
,
N. D.
Zhigadlo
, and
E.
Morenzoni
,
Sci. Rep.
5
,
13788
(
2015
).
6.
D.
Lampakis
,
D.
Palles
,
E.
Liarokapis
,
S. M.
Kazakov
, and
J.
Karpinski
,
Phys. Rev. B
72
,
014539
(
2005
).
7.
M.
Baldini
,
T.
Muramatsu
,
M.
Sherafati
,
H.
Mao
,
L.
Malavasi
,
P.
Postorino
,
S.
Satpathy
, and
V. V.
Struzhkin
,
Proc. Natl. Acad. U. S. A.
112
,
10869
(
2015
).
8.
A. S.
Alexandrov
,
A. M.
Bratkovsky
, and
V. V.
Kabanov
,
Phys. Rev. Lett.
96
,
117003
(
2006
).
9.
E.
Rozenberg
,
A. I.
Shames
,
M.
Auslender
,
G.
Jung
,
I.
Felner
,
J.
Sinha
,
S. S.
Banerjee
,
D.
Mogilyansky
,
E.
Sominski
,
A.
Gedanken
,
Y. M.
Mukovskii
, and
G.
Gorodetsky
,
Phys. Rev. B
76
,
214429
(
2007
).
10.
M.
Khondabi
,
H.
Ahmadvand
,
P.
Kameli
,
P.
Amirzadeh
,
H.
Salamati
,
P.
Dasgupta
, and
A.
Poddar
,
J. Appl. Phys.
118
,
233908
(
2015
).
11.
L.
Ma
,
W. H.
Wang
,
J. B.
Lu
,
J. Q.
Li
,
C. M.
Zhen
,
D. L.
Hou
, and
G. H.
Wu
,
Appl. Phys. Lett.
99
,
182507
(
2011
).
12.
J. E.
Douglas
,
E. E.
Levin
,
T. M.
Pollock
,
J. C.
Castillo
,
P.
Adler
,
C.
Felser
,
S.
Krämer
,
K. L.
Page
, and
R.
Seshadri
,
Phys. Rev. B
94
,
094412
(
2016
).
13.
A. K.
Nayak
,
R.
Sahoo
,
C.
Salazar Mejia
,
M.
Nicklas
, and
C.
Felser
,
J. Appl. Phys.
117
,
17D715
(
2015
).
14.
W.
Griggs
,
B.
Eggert
,
M. O.
Liedke
,
M.
Butterling
,
A.
Wagner
,
U.
Kentsch
,
E.
Hirschmann
,
M.
Grimes
,
A. J.
Caruana
,
C.
Kinane
,
H.
Wende
,
R.
Bali
, and
T.
Thomson
,
APL Mater.
8
,
121103
(
2020
).
15.
D. J.
Keavney
,
Y.
Choi
,
M. V.
Holt
,
V.
Uhlíř
,
D.
Arena
,
E. E.
Fullerton
,
P. J.
Ryan
, and
J.-W.
Kim
,
Sci. Rep.
8
,
1778
(
2018
).
16.
J. B.
Goodenough
and
J. A.
Kafalas
,
Phys. Rev.
157
,
389
(
1967
).
17.
R. W.
De Blois
and
D. S.
Rodbell
,
Phys. Rev.
130
,
1347
(
1963
).
18.
N.
Menyuk
,
J. A.
Kafalas
,
K.
Dwight
, and
J. B.
Goodenough
,
Phys. Rev.
177
,
942
(
1969
).
19.
M.
Tanaka
,
Semicond. Sci. Technol.
17
,
327
(
2002
).
20.
P. N.
Hai
,
S.
Ohya
,
M.
Tanaka
,
S. E.
Barnes
, and
S.
Maekawa
,
Nature
458
,
489
(
2009
).
21.
H.
Wada
and
Y.
Tanabe
,
Appl. Phys. Lett.
79
,
3302
(
2001
).
22.
S.
Gama
,
A. A.
Coelho
,
A.
de Campos
,
A. M. G.
Carvalho
,
F. C. G.
Gandra
,
P. J.
von Ranke
, and
N. A.
de Oliveira
,
Phys. Rev. Lett.
93
,
237202
(
2004
).
23.
A.
de Campos
,
D. L.
Rocco
,
A. M. G.
Carvalho
,
L.
Caron
,
A. A.
Coelho
,
S.
Gama
,
L. M.
da Silva
,
F. C. G.
Gandra
,
A. O.
dos Santos
,
L. P.
Cardoso
,
P. J.
von Ranke
, and
N. A.
de Oliveira
,
Nat. Mater.
5
,
802
(
2006
).
24.
V. M.
Kaganer
,
B.
Jenichen
,
F.
Schippan
,
W.
Braun
,
L.
Däweritz
, and
K. H.
Ploog
,
Phys. Rev. B
66
,
045305
(
2002
).
25.
B.
Jenichen
,
V. M.
Kaganer
,
M.
Kästner
,
C.
Herrmann
,
L.
Däweritz
,
K. H.
Ploog
,
N.
Darowski
, and
I.
Zizak
,
Phys. Rev. B
68
,
132301
(
2003
).
26.
N.
Mattoso
,
M.
Eddrief
,
J.
Varalda
,
A.
Ouerghi
,
D.
Demaille
,
V. H.
Etgens
, and
Y.
Garreau
,
Phys. Rev. B
70
,
115324
(
2004
).
27.
A.
Ney
,
T.
Hesjedal
,
C.
Pampuch
,
A. K.
Das
,
L.
Däweritz
,
R.
Koch
,
K. H.
Ploog
,
T.
Toliński
,
J.
Lindner
,
K.
Lenz
, and
K.
Baberschke
,
Phys. Rev. B
69
,
081306(R)
(
2004
).
28.
M.
Tortarolo
,
M.
Sirena
,
J.
Milano
,
L. B.
Steren
,
F.
Vidal
,
B.
Rache Salles
,
V. H.
Etgens
,
M.
Eddrief
,
G.
Faini
, and
L. I.
Pietrasanta
,
Phys. Rev. B
81
,
224406
(
2010
).
29.
J. M.
Wikberg
,
R.
Knut
,
S.
Bhandary
,
I.
di Marco
,
M.
Ottosson
,
J.
Sadowski
,
B.
Sanyal
,
P.
Palmgren
,
C. W.
Tai
,
O.
Eriksson
,
O.
Karis
, and
P.
Svedlindh
,
Phys. Rev. B
83
,
024417
(
2011
).
30.
V. M.
Kaganer
,
B.
Jenichen
,
F.
Schippan
,
W.
Braun
,
L.
Däweritz
, and
K. H.
Ploog
,
Phys. Rev. Lett.
85
,
341
(
2000
).
31.
Y.
Takagaki
,
C.
Herrmann
,
J.
Herfort
,
C.
Hucho
, and
K.-J.
Friedland
,
Phys. Rev. B
78
,
235207
(
2008
).
32.
M.
Neupane
,
S.-Y.
Xu
,
R.
Sankar
,
N.
Alidoust
,
G.
Bian
,
C.
Liu
,
I.
Belopolski
,
T.-R.
Chang
,
H.-T.
Jeng
,
H.
Lin
,
A.
Bansil
,
F.
Chou
, and
M. Z.
Hasan
,
Nat. Commun.
5
,
3786
(
2014
).
33.
T.
Liang
,
Q.
Gibson
,
M. N.
Ali
,
M.
Liu
,
R. J.
Cava
, and
N. P.
Ong
,
Nat. Mater.
14
,
280
284
(
2015
).
34.
E. T.
Kulatov
,
Y. A.
Uspenskii
,
L. N.
Oveshnikov
,
A. B.
Mekhiya
,
A. B.
Davydov
,
A. I.
Ril'
,
S. F.
Marenkin
, and
B. A.
Aronzon
,
Acta Mater.
219
,
117249
(
2021
).
35.
A. I.
Ril'
,
S. F.
Marenkin
,
V. V.
Volkov
,
L. N.
Oveshnikov
, and
V. V.
Kozlov
,
J. Alloys Compd.
892
,
162082
(
2022
).
36.
S. F.
Marenkin
,
V. M.
Trukhan
,
I. V.
Fedorchenko
,
S. V.
Trukhanov
, and
T. V.
Shoukavaya
,
Russ. J. Inorg. Chem.
59
,
355
(
2014
).
37.
A. M. G.
Carvalho
,
A. A.
Coelho
,
S.
Gama
,
F. C. G.
Gandra
,
P. J.
von Ranke
, and
N. A.
de Oliveira
,
Eur. Phys. J. B
68
,
67
72
(
2009
).
38.
L.
Tocado
,
E.
Palacios
, and
R.
Burriel
,
J. Therm. Anal. Calorim.
84
,
213
(
2006
).
39.
D. L.
Rocco
,
A.
de Campos
,
A. M. G.
Carvalho
,
A. O.
dos Santos
,
L. M.
da Silva
,
S.
Gama
,
M. S.
da Luz
,
P.
von Ranke
,
N. A.
de Oliveira
,
A. A.
Coelho
,
L. P.
Cardoso
, and
J. A.
Souza
,
Phys. Rev. B
93
,
054431
(
2016
).
40.
H.
Wada
,
S.
Matsuo
, and
A.
Mitsuda
,
Phys. Rev. B
79
,
092407
(
2009
).
41.
T. R.
Arslanov
,
R. K.
Arslanov
,
L.
Kilanski
,
T.
Chatterji
,
I. V.
Fedorchenko
,
R. M.
Emirov
, and
A. I.
Ril
,
Phys. Rev. B
94
,
184427
(
2016
).
42.
M. K.
Niranjan
,
B. R.
Sahu
, and
L.
Kleinman
,
Phys. Rev. B
70
,
180406(R)
(
2004
).
43.
J.
Łażewski
,
P.
Piekarz
, and
K.
Parlinski
,
Phys. Rev. B
83
,
054108
(
2011
).
44.
H.
Yamaguchi
,
A. K.
Das
,
A.
Ney
,
T.
Hesjedal
,
C.
Pampuch
,
D. M.
Schaadt
, and
R.
Koch
,
Europhys. Lett.
72
(
3
),
479
485
(
2005
).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.