Взаимодействие магнитной и проводящей электронных подсистем в редкоземельных металлах

• Автор: Савельева, Ольга Анатольевна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 98 с. : ил.

1. Введение

2. Общие свойства тяжелых РЗМ

2.1. Кристаллическая структура тяжелых РЗМ

2.2. Электронная структура тяжелых РЗМ

2.3. Магнитные структуры, встречающиеся в тяжелых РЗМ

2.4. Косвенное обменное взаимодействие через электроны проводимости

3. Влияние топологии ПФ на магнитные структуры, реализующиеся в тяжелых РЗМ

3.1. Поверхности Ферми тяжелых РЗМ, нестинг

3.2. Обобщенная восприимчивость

3.3. Взаимосвязь магнитной структуры и формы поверхности Ферми

3.4. Электронные топологические переходы в металлах

3.5. Литературный обзор
3.6. Идея и цель исследования
4. Эксперимент
4.1. Чистый тербий
4.1.1. Изучение магнитных свойств монокристалла тербия при одноосном сжатии
4.1.2. Изучение магнитных свойств тербия под гидростатическим давлением
4.1.3. Упругая аномалия в монокристалле тербия при одноосном растяжении
4.1.4. Аномалия термо-ЭДС в монокристалле тербия при одноосном растяжении
4.2. Твердые растворы ТЪХ Оё].* при одноосном сжатии
4.3. Твердые растворы Ухвё^х под гидростатическим давлением
4.4. Но4оОё«о под гидростатическим давлением
5. Выводы
6. Заключение
7. Список публикаций
8. Литература

1. Введение
Среди элементов периодической системы Менделеева явление ферро- и антиферромагнитного упорядочения наблюдается не только у 3^-переходных элементов, но и в обширной группе редкоземельных элементов, которые обладают незаполненной 4/-оболочкой. Хотя отдельные физико-химические свойства редкоземельных элементов были известны сравнительно давно, большая часть информации о магнитных свойствах в металлическом состоянии была получена для них лишь в последние четыре десятилетия. Решение проблемы очистки и разделения редких земель дало основу бурному развитию работ по изучению магнитных и других физико-химических свойств чистых редкоземельных металлов (РЗМ) и их сплавов.
Изучение магнитных и электрических свойств, магнитной анизотропии, магнитострикции, магнитного гистерезиса и других свойств РЗМ не только индуцировало поиски композиций, обладающих рекордными магнитными параметрами, но и имело фундаментальное значение для развития теории магнетизма. При этом было установлено, что многие магнитные свойства РЗМ и их сплавов обусловлены спецификой электронной структуры ионов редких земель, а также особенностями энергетического спектра электронов проводимости.
В РЗМ и их сплавах можно провести достаточно четкое деление на электроны, обладающие локализованными магнитными моментами, и электроны проводимости. Для описания магнитного упорядочения в них можно использовать более простые теоретические модели, чем в других переходных металлах. Поэтому эти вещества удобны для проверки и уточнения теоретических концепций, широко применяющихся для описания магнитоупорядоченного состояния в металлических ферромагнетиках и антиферромагнетиках.
Другой характерной особенностью этих магнетиков является то, что в них наблюдаются длиннопериодические магнитные структуры, периоды которых зависят от топологических особенностей поверхности Ферми (ПФ).
Таким образом, все сказанное выше позволяет характеризовать физику редкоземельных магнетиков как отдельную область физики магнетизма, имеющую большое теоретическое и прикладное значение [1]. Для ее развития важное значение имеет исследование явлений, обусловленных влиянием электронной структуры редкоземельных ионов и энергетического спектра электронов проводимости на магнитное упорядочение РЗМ и их сплавов, что диктует необходимость комплексного изучения их магнитных, транспортных, упругих и других физических свойств. Данная

диссертационная работа посвящена изучению взаимодействия подсистемы локализованных магнитных электронов с подсистемой электронов проводимости в тяжелых редкоземельных металлах.
В главе «Общие свойства тяжелых редкоземельных металлов» кратко описаны основные свойства тяжелых РЗМ, представлены кристаллические, электронные и магнитные структуры, встречающиеся в этих элементах, а также рассмотрено обменное взаимодействие через электроны проводимости, которое имеет место в тяжелых РЗМ. В главе «Влияние топологии ПФ на магнитные структуры, реализующиеся в тяжелых РЗМ» основное внимание уделено непосредственно механизму влияния энергетического спектра электронов проводимости на магнитные свойства РЗМ, отдельный параграф посвящен теоретическому рассмотрению электронных топологических переходов (ЭТП) в металлах. В конце главы изложены цели и идея проводимого исследования и приводится краткий литературный обзор работ по теме диссертации.
В главе «Эксперимент» приводится описание методики и техники экспериментов, представлены результаты и их обсуждение.
В конце диссертации приводятся основные выводы, сделанные на основании результатов проведенного исследования и заключение.

4.1.2. Изучение магнитных свойств тербия под гидростатическим давлением
Образец тербия с размерами 0.5*0.5*3.0 мм, исследуемый под гидростатическим давлением, был вырезан на искровой установке из того же монокристаллического образца, который изучался в экспериментах при одноосном растяжении [70] и одноосном сжатии. Описание материала см. выше.
Все эксперименты под гидростатическим давлением проводились в Венском Техническом Университете в рамках совместного научного проекта.
провода сигнальных контактов
гайка
обтюратор
корпус "бомбы"
держатель образца образец с контактами
тефлоновая капсула жидкость,
передающая давление поршень прокладка
гайка
Рис. 4.1Д.1: Схема бомбы высокого давления. В корпус бомбы помещается тефлоновая капсула с исследуемым образцом, заполненная специальной жидкостью, передающей давление. Сигнальные провода выводятся наружу через обтюратор. Давление в капсуле создается при помощи пресса, двигающего поршень, положение поршня фиксируется гайкой.
Гидростатическое давление до 16 кбар создавалось при помощи обычной поршневой бомбы высокого давления, представленной на рисунке 4.1.2.1. Корпус бомбы