Введение к работе
Актуальность темы. Интерметаллнческие соединения редкоземельных (РЗ) и 3^-переходных металлов образуют один из важнейших классов магнитных материалов. Это обусловлено тем, что магнитное поведение таких интерметаллидов определяется свойствами, присущими как редкоземельным (большая величина намагниченности насыщения, гигантские величины магинтокристаллической анизотропии и анизотропной магнитострикции), так и Зг/-магн етикам (высокие температуры магнитного упорядочения, гигантская объемная магнктострикция). Сочетание этих свойств в одном соединении позволяет получать новые магнитные материалы, перспективные, для применения в различных областях современной техники. Известными примерами являются соединения ftFe2, КС05. R2FeuB, обладающие
рекордными магнитными характеристиками и нашедшие широкое практическое применение.-
R-3d интерметаллиды представляют большой интерес для физики магнитных явлений, поскольку позволяют изучать взаимодействие двух магнитных подсистем различной природы, образованных 4/-электронами РЗ ионов и зонными «/-электронами.
Характерной особенностью R-'id интерметаллических соединений является гибридизация З^-электронных состояний переходного металла с 5d (id)- состояниями РЗ (У)-ионов, что может приводить к существенной фансформацни энергетической зависимости плотности состояний N{E) вблизи уровня Ферми Ej. Вследствие этого магнитные свойства зонной {/-подсистемы
различных интерметаллидов, содержащих один и тот же 3
изменении внешних (магнитное поле, давление и др.) или внутренних (молекулярное поле, N\Ef)y межатомные расстояния) параметров.
Исследования магнитных фазовых переходов я редкоземельных иїперметаллических соединениях с 3^-металлами, зонная подсистема которых является магнитно нестабильной, представляют особый интерес, поскольку позволяют глубже понять особенности магнетизма зонных электронов в этих соединениях, определить параметры межподрешеточного и внутриподрешеточиого обменных взаимодействий, сделать выводы о структуре с/-зоны вблизи уровня Ферми, провести сравнительный анализ результатов, полученных различными методами.
Ярким примером магнитной нестабильности является зонный
метамагнетизм системы ^/-электронов - фазовый переход первого рода
парамагнетизм - ферромагнетизм при приложении внешнего поля. В последние
годы большое внимание привлекает разновидность зонного метамагнетизма,
заключающаяся в индуцированном полем переходе первого рода из
слабоферромагнитного в сильноферромагнитное состояние. Такие переходы были обнаружены экспериментально в квазибинарных соединениях Y(Co,Al)2,
а также YCoj. Другое проявление магнитной нестабильности зонных электронов, заключается в переходе парамагнитной ^/-подсистемы (кобальтовой подрешетки) в ферромагнитное состояние в ^/-замещенных YC&i и LuCoi при изменении N(E) за счет изменения концентрации d-
электронов.
Несмотря на го, что R-bd интерметаллиды с магнитной нестабильностью интенсивно изучались различными методами на протяжении ряда; лет во многих лабораториях, некоторые важные вопросы, касающиеся их "магнитных свойств, остались невыясненными. В частности, не выяснены особенности проявления магнитной нестабильности, связанные с гонкой структурой (/-зоны
и взаимодействием f- и ^/-подсистем, отсутствуют достоверные данные по константам /-(/обменного взаимодействия в этих интерметаллидах.
Цель работы. Основные цели диссертационной работы заключались в следующем:
- исследовать основное состояние зонной подсистемы квазибинарных А1-
замещенных соединений RY)Co,, R = Tb, Dy, Но, Er, Lu и соединений
{Gd,Y)C(^. .
- исследовать индуцированные внешним полем магнитные фазовые переходы в
этих системах и определить в них константы f-d обменного взаимодействия.
Научная новизна. Получены и выносятся на защиту следующие новые научные результаты:
1. Впервые исследованы магнитные свойства системы
(Y^tLtt^lCofygnAlf, 12),, в которой основное состояние меняется от
слабоферромагнитного с метанагнитным переходом во внешнем поле (/=0) до сильноферромагнитного (/=1.0). Обнаружено, что изменение основного состояния происходит при teO.4. Такое поведение объясняется в модели зонного магнетизма с учетом конкретных особенностей зависимости свободной энергии от намагниченности. Показано, что небольшие-изменения .параметров зонной структуры приводят к скачкообразному переходу системы d-электронов из одного состояния в другое.
-
Установлено, что величина f-d молекулярного поля в соединении ТтСо2 меньше критического поля метамагнитного перехода для d-подсистемы, поэтому основное состояние зонной подсистемы в ТтСог является парамагнитным.
-
Впервые удалось наблюдать индуцированные полем неколлинеарные магнитные структуры в соединениях {К,У)(СЦ)мЛІо.і2)г с R = Tb, D;,. Но, 1-У, Тт. Это достигнуто. специальным подбором составов, позволившим переместить критические поля в область, наиболее подходж-чую
для экспериментов. Из этих исследований определены константы молекулярного ПОЛЯ ktj.
4. Обнаружены и исследованы новые магнитные фазовые переходы в
системе (TmJ){Co,AI)2% связанные с последовательным размагничиванием и
намагничиванием СЪ-подрешеткн при приложении магнитного поля. Это поведение объяснено в рамках теории феррнмагнетика с одной нестабильной подрешеткой.
5. Впервые в соединениях (Git, У)Сог наблюдались индуцированные полем
фазовые переходы, обусловленные магнитной нестабильностью сі-подсистемы.
Из измерений намагниченности определена константа f-d обменного
взаимодействия.
Практическое значение полученных результатов. Полученная в данной работе информация об особенностях магнитных фазовых переходов, магннтоупругнх и обменных взаимодействиях R-TkI интерметаллических соединений может служить для разработки на научной основе новых магнитных материалов с заданными свойствами.
Апробация работы. По теме диссертации сделано 7 докладов на следующих международных конференциях: 1-я Международная конференция "Magnetoelastic Effects and their Applications" (Капри, Италия, 1993г.)- I доклад; Международная конференция "Physics of Magnetism' 93 (Strongly Correlated Electron Systems)" (Познань, Польша, 1993г.) - 2 доклада; 4-й Международный симпозиум "Researches in High Magnetic Fields" (Наймегсн, Нидерланды, 1994г.) - 2 доклада; Международная конференция но магнетизму "1СМ'94" (Варшава, Польша, 1994г.) - 2 доклада.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 работ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов и списка цитированной литературы. Она
шложена на /У г страницах и содержит: рисунков - таблиц - Л ,
список литературы из /-.^ наименований.