Магнитные свойства германидов редкоземельных металлов и марганца R-Mn-Ge

• Автор: Богданов, Анатолий Евгеньевич
• Шифр специальности: 01.04.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 125 с. : ил.

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Общие сведения о магнетизме редкоземельных соединений С 3(1-переходными металлами и р-элементами. Обменные взаимодействия
1.2. Кристаллические структуры и магнитные свойства некоторых тройных соединений Л-Т-Х (Я — редкоземельный элемент; Т -- Мп, Ре, Эс, Тц X -- 81, ве, ва)

1.2.1. Особенности кристаллических структур соединений Ы-Мп-Х

1.2.2. Соединения 1Шп81

1.2.3. Соединения КМгЮе

1.2.4. Соединения ЛМпСа

1.2.5. Соединения ИВсХ и ЬШХ

1.2.6. Соединения ЯМпбвеб и НРе6Ое6

1.2.7. Теоретическое рассмотрение магнетизма соединений 11-Мп-Ое

1.3. Выводы из литературного обзора

Глава 2. Образцы и методики эксперимента
Глава 3. Основные результаты исследований магнитных свойств соединений КМпСе и КМп6Себ
3.1. Соединения ИМпОеСК. = Об, ТЬ, Бу)
3.2. Соединения СбМп1_хТ1хСе
3.3. Соединения ЬШпОе0.5Оао.5 (ГЫЗб, ТЬ, Бу, Но)
3.4. Соединения на основе ОуМп6Ое6
3.5. Соединения Об1.хЬахМпбСе6
3.6. Теоретический анализ полевых зависимостей намагниченности
соединений ЮТиве
3.7. Выводы
Публикации по теме диссертации
Литература

Тройные интерметаллические соединения Я-Т-Х (И — редкоземельный элемент, Т — 33-переходный металл, X — р-элемент) являются объектами интенсивного изучения в течение двух последних десятилетий. Соединения данного класса демонстрируют широкое разнообразие магнитных свойств и характеризуются сложными магнитными фазовыми диаграммами. В ряде составов при изменении температуры обнаруживаются несколько магнитных фазовых переходов.
В настоящей работе основное внимание уделено соединениям с марганцем Я-Мп-Х с редкоземельными элементами итгриевой подгруппы. Ранее соединения данного класса исследовались главным образом методом нейтронографии, и в них были обнаружены достаточно сложные, неколлинеарные антиферромагнитные структуры. Как известно, антиферромагнетики составляют самый многочисленный класс среди магнитоупорядоченных веществ. Заметное повышение интереса к исследованию антиферромагнетизма связано с развитием физики высокотемпературных сверхпроводников, а также физики магнитных мультислоев и сверхструктур.
Соединения с марганцем Я-Мп-Х представляют особенный интерес ввиду того, что в таких соединениях носителями магнитного момента являются как редкоземельные атомы, так и атомы марганца. Эти две магнитные подсистемы, взаимодействующие между собой, ответственны за интересные и разнообразные магнитные свойства соединений Я-Мп-Х. В случае Т = Ре, Со, N1 магнитный момент атомов 33-металлов в соединениях некоторых стехиометрий (например ЯТХ, ЯТ2Х2) отсутствует. Интерес к соединениям Я-Мп-Х обусловлен в том числе и тем, что многие из них обладают достаточно высокими температурами магнитного упорядочения (200 - 600 К) , что создает возможность их использования в технических устройствах (термомагнитные датчики и др.), работающих в области климатических температур.
Заслуживает внимания тот факт, что кристаллическая структура и магнитные свойства соединений Я-Мп-Х оказываются весьма восприимчивы к различным замещениям, особенно в подсистемах 33-металла и р-элемента. Варьирование концентраций атомов замещения позволяет изменять как величины температур
магнитных фазовых переходов, так и характер магнитного упорядочения в соединениях Л-Мп-Х.
Синтез соединений с марганцем Л-Мп-Х сопряжен с рядом трудностей, связанных с высокой летучестью марганца, а в случае замещений — наличием четырех компонент с различными температурами плавления. В связи с этим для получения однофазных образцов соединений Я-Мп-Х необходимо применять высокочистые исходные компоненты и специальные методики синтеза (плавка через лигатуру и др.).
Соединения Я-Т-Х и, в частности, Я-Мп-Х являются модельными объектами для изучения как прямых, так и косвенных обменных взаимодействий между магнитными атомами и их зависимости от межатомных расстояний. Эти соединения являются высококоррелированными системами, в которых магнитная структура существенно зависит от типа 3(1- и р-элемента. Раскрытие физических механизмов, отвечающих за свойства этих соединений, определение взаимосвязи кристаллической структуры и магнитного упорядочения, изучение влияния замещений на кристаллическую структуру и магнитные свойства необходимы как с фундаментальной, так и с прикладной точек зрения. Результаты диссертационной работы могут быть положены в основу разработок новых магнитных материалов на основе редкоземельных элементов, марганца, германия, галлия с высокими значениями температур магнитного упорядочения и магнитного момента насыщения. Практический интерес представляет изученная в работе для ряда составов корреляция между характером магнитного упорядочения и величинами межатомных расстояний, которые зависят от параметров кристаллической структуры и концентрации атомов замещения.
Основными объектами исследований работы являются соединения германия ЛМпОе и ЛМпбОе6 с марганцем и редкоземельными элементами иттриевой подгруппы: ИМпСе!.^ (Я = Об, ТЬ, Бу), СбМп1.х'ПхОе, ЛМпСе05Сао.5 (К = вб, ТЬ, Бу, Но), а также Об1.хЬахМп6Се6, ОуМпбСеб и соединений на его основе ОуМп5РеСе6, ВуМп5СоОе6, Оу0 88т0 2Мп6Себ, ОуМп6Ое58г
Задачей диссертационной работы являлось получение основных магнитных характеристик новых интерметаллических соединений Л-Мп-Ое, изучение трансформации их магнитных структур в сильных магнитных полях, изучение
положение, а магнитный момент катушки был равен моменту образца. Погрешность составляла 3-5%.
Температура измерялась термопарой хромель-золото, которая обеспечивала точность измерения и стабилизацию температуры не хуже 0,1 К. Величина магнитного поля измерялась датчиком Холла, который был расположен на корпусе емкостного датчика. Точность измерения поля была не хуже 10 Юе.
Установка позволяла измерять изотермы намагниченности в диапазоне от 1.45 до 300 К. Для стабилизации температур от 4.2 до 300 К применялся регулирующий алгоритм, реализованный программно. Емкость датчика магнитометра крайне чувствительна к изменению температуры, поэтому точность стабилизации составляла ±0.01 К.
Подвижный блок емкостного датчика обладал диамагнитным моментом, поэтому для каждой температуры снималась кривая намагничивания датчика без образца и вычиталась при обработке результатов. Принцип действия данной установки подробно описан в диссертационной работе [95].
Импульсные поля до 500 Юе получали путем разряда батареи конденсаторов на многовитковой соленоид, охлаждаемый жидким азотом. Намагниченность измерялась нами на установке Международной лаборатории (Вроцлав) индукционным методом с помощью дифференциальных катушек. Образцы предварительно приклеивались к держателям таким образом, чтобы при помещении в измерительную систему направление поля совпало с направлением, в котором необходимо произвести измерение.