Магнитосопротивление и теплоёмкость твёрдых растворов замещения Tm1-xYbxB12

• Автор: Азаревич, Андрей Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 126 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Литературный обзор. Структура и свойства додекаборидов редкоземельных элементов

§1.1 Кристаллическая структура и фононные спектры классификация додекаборидов

§1.2 Исследования теплоёмкости и магнитного рассеяния нейтронов в магнитных додекаборидах, определение схемы расщепления в кристаллическом электрическом поле

§1.3 Магнитные и гальваномагнитные характеристики магнитных додекаборидов

§1.4 Особенности перехода металл-изолятор в УЬВп

Глава 2. Методика эксперимента

§2.1 Получение и подготовка образцов

§2.2 Измерение удельного сопротивления и магнитосопротивления

§2.3 Измерение теплоёмкости
Глава 3. Теплоёмкость ЬиВп с различным изотопным составом по бору и примесями замещения Ъг, Тт и УЬ малых концентраций
§3.1 Экспериментальные результаты измерений теплоёмкости
§3.2 Анализ вкладов в теплоёмкость ЬиВп
§3.3 Анализ вкладов в теплоёмкость в магнитном поле додекаборида ЬиВп с примесями Тт и УЬ

Глава 4. Магнитосопротивление в системе Тт1_хУЬхВп
§4.1 Экспериментальные результаты измерений температурных зависимостей сопротивления в Тгщ.хУЬхВп и немагнитном аналоге ЬиВп
§4.2 Экспериментальные данные магнитосопротивления в Тпц.хУЬхВи при переходе
антиферомагнети к-парамагнитик
§4.3 Экспериментальные данные магнитосопротивления в Тпц.хУЬхВ^ в парамагнитном состоянии
§4.4 Анализ магнитосопротивления Тпц.хУЬхВпв антиферромагнитной фазе и при переходе антиферромагнетик-парамагнетик
§4.5 Анализ магнитосопротивления Тпц.хУЬхВпв парамагнитной фазе
Глава 5. Теплоёмкость в системе ТШ1.ХУЬХВ
§5.1 Экспериментальные результаты измерений теплоёмкости Тт1.хУЬхВ[2
§5.2 Магнитная фазовая диаграмма Тпц.хУЬхВ^по данным измерений теплоёмкости
§5.3 Масштабирование кривых С(Т) Тпц.хУЬхВцпо концентрации х
§5.4 Выделение и анализ магнитного вклада в теплоёмкость Тпц.хУЬхВ^
Заключение
Благодарности
Публикации по теме диссертации
Цитируемая литература
Введение
Одно из приоритетных направлений в физике конденсированного состояния вещества связано с созданием и изучением материалов со специальными свойствами. При этом среди наиболее востребованных классов веществ в последние десятилетия выделяются соединения редкоземельных элементов, в которых реализуются рекордные значения физических параметров, например, в случае постоянных магнитов (Ыс1-Ре-В, Эш-Со), высокотемпературных сверхпроводников (ЬаБгСиО, УВаСиО) и др. Додекабориды редкоземельных элементов (КВ12), при сравнительно простой гранецентрированной кубической структуре, демонстрируют большое разнообразие магнитных и транспортных свойств, которые обусловлены конкуренцией различных взаимодействий (сильное электрон-фононное взаимодействие при необычном спектре колебательных состояний и магнитных возбуждений, косвенный обмен через электроны проводимости, эффекты кристаллического электрического поля, гибридизация локализованных 41-орбиталей с зонными состояниями и др.), обеспечивая привлекательность для исследователей этих модельных объектов. Поскольку получение высококачественных монокристаллических образцов соединений значительно затрудняется вследствие высокой температуры
плавления и химической активности расплава, подробные экспериментальные исследования стали доступны лишь сравнительно недавно.
В ряду редкоземельных додекаборидов соединение УЬВы является выделенным, поскольку при низких температурах оно представляет собой узкозонный полупроводник, в то время как все другие РЗ додекабориды, которые с точки зрения электронной структуры отличаются лишь степенью заполнения внутренней 4Поболочки, являются хорошими металлами. Природа диэлектризации спектра электронных состояний при переходе металл-изолятор (ПМИ) с понижением температуры в додекабориде иттербия оказывается тесно связанной с нестабильностью электронной конфигурации иона УЬ и вплоть до настоящего времени является предметом активных дискуссий. В УЬВы между близкими по энергии № и 56 электронными состояниями иона иттербия происходят быстрые зарядовые и спиновые флуктуации, приводящие к появлению нецелочисленной валентности (и(УЬ)=2.95), в результате которых подавляется магнитоупорядоченное состояние и формируются зарядовая и спиновая щели. Первоначально диэлектрическое немагнитное состояние в УЬВп, как и в БтВб, трактовалось в рамках модели кондо-решетки, вследствие чего эти вещества получили название кондо-изоляторов. Выполненные в последнее десятилетие исследования позволили установить, что природа

Температурные зависимости удельной теплоёмкости также были измерены нами для образцов ЬиВы с частичным замещением ионов 1д13+ на 2г4+, Тт3+, УЬ3+. Полученные кривые С(Т) показаны на рис. 76 и 7в. В логарифмическом масштабе кривые теплоёмкости образцов с концентрацией Ъх х=0.01 и 0.1 в ЬиВ^ практически не отличаются от кривых С(Т) отожженных образцов чистого Ел1В)2. Зависимость С(Т), полученная нами на образце Tm0.015Lu0.9s5B 12 в диапазоне Т>10К в этих координатах оказывается совпадающей с кривой теплоёмкости образца ЬиВп с натуральной концентрацией изотопов бора, измеренной до высокотемпературного отжига. При Т<10К теплоёмкость образца с примесью Тш оказывается значительно больше, чем у чистого ЬиВы. Как видно из рис. 7в, в случае легирования иттербием для состава Ybo.012Luo.988B 12 полученная кривая при температурах Т>10К в двойном логарифмическом масштабе совпадает с кривой С(Т) отожженного Ьипа1В12, а в интервале Т<10К располагается выше неё.
Из полученных нами данных можно сделать предварительный вывод о том, что вид особенности в интервале температур Т=2-20К зависит как от изотоп-состава по бору, так и от примеси замещения и гомогенизирующего высокотемпературного отжига конкретного монокристаллического образца, для которого выполняются измерения.
В работе нами были измерены также кривые С(Т) образцов ЬиыВ12 (И - 10, 11, па!) во внешнем магнитном поле до 9 Тл. На рис.8 в качестве примера показано, как ведет себя теплоёмкость Ьипа1В|2 во внешнем магнитном поле. При низких температурах на кривых С(Т) появляется особенность, смещающаяся вверх по температуре с увеличением магнитного поля. Электронная 4Тоболочка иона Ьи3+ полностью заполнена (4Г14-конфигурация) и не обладает магнитным моментом. Тем не менее, в магнитном поле нами наблюдается дополнительный вклад в теплоёмкость, по абсолютной величине составляющий около 7мДж/моль*К (см. рис. 8).
При допировании ЬиВи магнитными примесями замещения Тт и УЬ особенности на кривых С(Т) во внешнем магнитном поле имеют значительно большую амплитуду (до ~50 мДж/моль*К) и также сдвигаются в сторону увеличения температуры с ростом внешнего магнитного поля (рис. 9).