Особенности магнетизма интерметаллических соединений RMn2 Гайдукова, Ирина Юрьевна

Введение к работе

Актуальность Tew. Редкоземельные (РЗ) интерметаллические соединения с 3d-переходными металлами (R-3d интер-металлиды) сочетают в себе магнитные свойства, характерные как для редких земель (больная величина намагниченности насыщения, гигантские величины анизотропии и анизотропной магнитострпкции), так и для 3d-металлов (высокие температуры магнитного упорядочения, гигантская объемная магнитострикцня), что расширяет возможности создания новых материалов для применения в радиоэлектронике, автоматике, вычислительной технике и т.д. Среди наиболее важных интерметаллических соединений следует отметить в первую очередь магнитожесткие RCOc., R₂Co_I7, R.,Fe,,B и магнитострихционные RFe₂ соединения.

С точки зрения фундаментальной физики магнитных явлений интерес к R-3d интерметаллидам обусловлен возможностью исследовать эффекты, связанные с сосуществованием в них двух различных магнитных подсистем, образованных магнитными моментами 4f- и d-электронов.

лидах общепринятым является использование локализованной модели магнетизма, учитывающей конкретную схему расщепления уровней РЗ ионов под действием кристаллического электрического и обменного (а также внешнего магнитного) полей. Раззитые в последние годы вычислительные методы позволяют успешно описывать многие особенности магнетизма 4f-электронов в большинстве интерметаллидов.

Проблема описания магнетизма подсистемы коллективизированных d-электронов оказывается существенно более сложной, так как из-за гибридизации 3d-30HU переходного металла с 5d- (4d-) зоной РЗ (иттрия) кривая плотности d-состояний N() в R-3d соединениях меняется очень сильно по сравнению с N(e) исходного переходного металла. Это является главной причиной того, что магнетизм d-электронов в R-3d интерметаллидах изучен значительно хуже, чем магнетизм f-электронов.

Б последнее десятилетие пристальное внимание уделяется исследованию магнитных свойств РЗ фаз Лавеса RMe_?,

обусловленных подсистемой d-электронов. В соединениях этой серии наиболее сложным является магнитное поведение d-подсистемы интерметаллидов RMn_?. Это, а также

отсутствие достаточного количества экспериментальных данных, не позволяет исчерпывающим образом интерпретировать магнитные свойства RMn_;,. Поэтому

экспериментальное исследование магнитных свойств d-подсистемы интерметаллидов RMn₂ является актуальной

затіячей. решение которой будет способствовать углублению представлений о природе магнетизма зонной d-подснстемы R-3d интерметаллических соединений.

Цель работы. Основные цели настоящей работы заключались в следующем:

- провести систематическое экспериментальное исследование магнитных и магнитоупругих свойств фаз Лавеса RMn₂ с R - Gd, Tb, Dy, Но, Er, Тт, У, определить их

основные магнитные характеристики: намагниченность насыщения, температуру магнитного упорядочения, род

фазового перехода в магнитоупорядоченное состояние. Установить магнитное состояние этих интерыеталлидов.

определить, в каких соединениях d-подсистема магнитно упорядочена, а з каких она остается неупорядоченной.

выяснить природу магнетизма d-подсистемы, роль f-d обменного ззаимодействия и влияние кристаллической структуры на характер упорядочения d-подсистемы.

Научная новизна. Получены и выносятся на заииту следующие научные результаты:

1. Отработаны условия синтеза полнкристаллических
соединении RMn₂ с R - Gd, Tb, Dy, Но, Er, Tm, Y и систем
на их основе: Tb(Mn,.,0-,),, Tb(Mn,.,Fe,)₂, Gd( Mn,.,0,)₂,
Gd,.,Y,Mn₂.

1. Впервые проведены рентгеновские исследования кристаллической структуры соединения УМп₂ в интервале температур 5.5...300 К. Обнаружено, что при 90 К з этом соединении происходит структурный разовый переход первого рода из кубической в тетрагональную фазу. Исследованы особенности этого перехода.

2. Впервые проведены систематические исследования намагниченности в импульсных и-статических магнитных полях, начальной восприимчивости и теплового расширения РЗ фаз Лавеса RMn₂ (R=Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm) в температурном

интервале 4.2...300 К. Проанализировано магнитное поведение подсистемы d-электронов ниже температуры магнитного упорядочения в зависимости от атомного номера РЗ элемента.

4. Обнаружены магнитные фазовые переходы в интерме-
таллиде ТЬМп₂ при изменении температуры и магнитного

4 поля. Исследованы температурные зависимости полей перехода и установлена связь этих переходов с изменением магнитной структуры f- к d-подсистем.

5. Вперзые исследозана анизотропная магнитострикция ТЬМп₂ в магнитоупорядоченной области температур.

6. Исследовано влияние замещений в d-подсистеме на магнитные свойства и тепловое расширение интерметаллидов TbMn₂. Определено магнитное состояние d-подсистемы при

замещениях марганца на хром и железо.

7. Впервые исследованы магнитные свойства и тепловое расширение гексагональной фазы высокого давления (ФВД) ТЬМп₂. На примере TbMn₂ продемонстрировано влияние кристаллической структуры на формирование магнитных свойсте С- и d-подсистем соединений RMn_;,.

8. Впервые исследованы магнитные свойства и тепловое расширение соединений Gdj.jYjMn-,. Показано, что характер

магнитного упорядочения этой системы меняется при замещении гадолиния на иттрий. Исследована концентрационная зависимость температуры магнитного упорядочения d-подсистемы.

_rJlQ...i. ,. .Д J. 1. ...І.. .

Методика синтеза соединений RMn^ применима для получения других интерметаллидов и сплавов с летучими компонентами.

Полученная б данной работе информация о роли Г- и d-подсистем в формировании магнитных свойств исследованных интерметаллидов может быть использована при разработке на научной основе новых магннтострикционных материалов с заданными характеристиками.

_:Апробаиия работы. По теме диссертации сделаны доклады на научной конференции МГУ "Ломоносовские чтения" (Москва, 1982); на Всесоюзной конференции по постоянным магнитам (Владимир, 1982); на IV Всесоюзной конференции по кристаллохимии интерметаллических соединений (Львов, 1983); на XVI Всесоюзной конференции по физике магнитных явлений (Тула, 1983); на Международном симпозиуме по магнетизму интерметаллических соединений (Киото, Япония, 1987).

Публикации, По материалам диссертации имеется семь печатных работ.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, выводов и списка литературы. Она изложена на JiL страницах машинописного текста и содержит _$*>рисунков, 6 таблиц и список литературы из /2.S ^наи" менований.