Особенности динамических свойств кристаллической решетки редкоземельных диборидов в области магнитных фазовых превращений

• Автор: Чукина, Татьяна Александровна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Брянск
• Количество страниц: 165 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Обзор свойств диборидов РЗЭ и методов исследования динамики кристаллической решетки
1.1. Теоретические исследования теплового расширения кристаллов
1.2. Влияние тепловых колебаний атомов на интенсивность брэгговских рефлексов
1.3. Кристаллическая структура, методы получения, электрические, решеточные, магнитные свойства диборидов редкоземельных элементов и диборида иттрия
Выводы
Глава 2. Технология синтеза диборидов РЗЭ, аппаратура и методика проведения рентгеновского эксперимента
2.1. Синтез и идентификация образцов диборидов РЗЭ
2.2. Рентгеновский метод Дебая-Шеррера для исследования поликристаллов
Выводы
Глава 3. Экспериментальное исследование теплового расширения диборидов редкоземельных элементов в области 5—300 К
3.1. Температурные изменения межплоскостных расстояний и параметров кристаллической решетки редкоземельных диборидов при температурах 5-300 К
3.2. Особенности коэффициентов линейного и объемного теплового расширения КВт при температурах 5-300 К
3.3. Составляющие теплового расширения КВ2
3.3.1. Решеточная составляющая
3.3.2. Магнитный вклад в тепловое расширение
3.4. Энтропийный подход для расчета магнитной составляющей теплоемкости ферромагнитных диборидов по рентгеновским данным
Выводы
Глава 4. Среднеквадратичные смещения атомов металла и бора в кристаллических решетках редкоземельных диборидов в области 5-300 К
4.1. Интенсивности рентгеновских рефлексов Ш32 в области 5-300 К
4.2. Оценка величин среднеквадратичных смещений атомов РЗЭ и бора в
гексагональных решетках ГШ2
4.3. Параметры динамики кристаллических решеток КВ2
Выводы
Заключение
Литература
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение
Введение
Бориды редкоземельных элементов (РЗЭ) представляют интерес как тугоплавкие соединения с высокой твердостью, обладающие широким спектром электрических, магнитных, кристаллохимических свойств. Из гексаборидов РЗЭ изготовляют термоэмиссионные катоды, обладающие значительными преимуществами перед другими катодами (низкие работы выхода, стойкость при понижении вакуума, устойчивость к ионной бомбардировке, способность работать при высоких напряженностях поля), устройства для термоэлектронного преобразования тепловой энергии в электрическую; некоторые бориды РЗЭ используются в качестве материала для огнеупорных изделий [1]. Бориды гадолиния, самария, европия и некоторых других редкоземельных металлов используют для изготовления регулирующих стержней ядерных реакторов, так как атомы этих металлов и атомы бора имеют большие поперечные сечения захвата тепловых нейтронов [2]. Для большинства диборидов РЗЭ Ш32 (Л - атом редкоземельного металла) характерно явление магнитного упорядочения при низких температурах. Дибориды тербия, диспрозия, гольмия, эрбия при низких температурах переходят в ферромагнитное состояние [3], диборид иттербия -в антиферромагнитное [4].
Открытие высокотемпературной сверхпроводимости в дибориде магния [5] также повышает интерес к изучению свойств диборидов металлов. Характерная для диборидов слоистая кристаллическая структура, образованная плотноупакованными слоями атомов металла, чередующимися с гексагональными слоями атомов бора, позволяет получать двухслойные нанотрубки МВ2 для М=М§, А1, 8с, Т1, Ъх [6 - 10] и делает перспективными для создания наноструктур другие дибориды металлов, в том числе редкоземельных. Однако до последнего времени редкоземельные дибориды оставались практически неизученными. Причина этого, возможно, в трудности получения однофазных образцов КВ2 вследствие инконгруэнтного
ЕгВ2
Для диборида эрбия в литературе приводятся следующие данные: параметры кристаллической решетки а=3,271 А и с=3,782 А; имеется ферромагнитный фазовый переход, причем, как и у диборидов диспрозия и гольмия, температура магнитного упорядочения Тс существенно отличается от асимптотической температуры Кюри: Тс=16К, 0р=+9 К; эффективный момент реП=9,47 рв [3, 12].
В работах [3, 12, 13] сообщается, что дибориды ТЬВ2, ЭуВ2, НоВ2 и ЕгВ2 могут быть получены дуговой плавкой стехиометрических смесей из редкоземельных металлов чистотой 99,9 % и бора чистотой 99,99 %.
ТтВ2
У диборида тулия параметры решетки по различным литературным данным составляют: а=3,258(3)А, с=3,745(3)А [42]; а=3,250А, с=3,739А [47]; а=3,261 А, с=3,755 А [43].
В работе [47] описан метод, которым синтезировались дибориды НоВ2 и ТтВ2. Из исходных материалов (гольмий, тулий и бор), взятых в виде порошков, формировались таблетки и помещались в цилиндры диаметром 5 мм. Масса таблетки была приблизительно 0,5 г, состав смеси соответствовал формуле Г<В2 (Я - редкоземельный металл). Образцы нагревались в высокоочищенном аргоне индукционным током высокой частоты, после чего помещались в медный сосуд для остывания. Авторы [47] отмечают, что при данном методе синтеза образуется также тетраборидная фаза из-за уменьшения содержания редкоземельного металла в результате его сублимации при температуре около 1500 °С. Это обнаруживается при рентгенографическом исследовании образцов.
УЬВ2
Исследование различных свойств диборида иттербия проведено в работе [4].