Явления, обусловленные действием межподрешеточного f-d обменного взаимодействия на магнитно-нестабильную зонную подсистему в кубических фазах Лавеса на основе RCo2 Гамишидзе, Заури Менсурович

Введение к работе

Актуальность темы. Интерметаллические соединения редкозе
мельных (РЗ) металлов с за-переходными элементами м занимают
особое место среди известных в настоящее время магнитных мате
риалов. В этих соединениях сочетаются большая величина намаг
ниченности насыщения, гигантские анизотропия и анизотропная
магнитострикция, обусловленные РЗ ионами, а также высокие тем
пературы магнитного упорядочения и гигантская объемная магни
тострикция, свойственные магнетикам с 3d-элементами. Благодаря
этому они находят широкое практическое применение в различных
областях техники. Так, на основе RCo₅, r₂Co₁₇, Nd₂Fe_lflB синте
зированы постоянные магниты с рекордными значениями магнитной
энергии до б-ю⁷Гс-Э. Соединения RFe₂ с гигантской магнито-
стрикцией при комнатных температурах (ді/г * 2-ю"³) находят
применение в качестве магнитомеханических преобразователей
энергии. "

Фундаментальной физике магнитных явлений РЗ интерметалли-да предоставляют большое число объектов для проверки различных теоретических моделей. Согласно современным представлениям природа магнетизма РЗ и за-подсистем в R-за интерметаллидах является различной. В соответствии с этим их описание проводится с разных позиций. Магнетизм локализованных 4f-электронов описывается с помощью атомных характеристик: таких как спиновый, орбитальный и полный магнитные моменты атома. Проблема описания магнетизма зонной d-подсистемы оказывается существенно болев сложной из-за необходимости использовать кооперативные характеристики: зависимость плотности электронных состояний от энергии, положение уровня Ферми, и т.д.

Из-за гибридизации за-зоны переходного металла с

5d(4d(-ЗОНОЙ РЗ (ИТТрИЯ) ПЛОТНОСТЬ d-СОСТОЯНИЙ N„fc) В R-3d

соединениях меняется очень сильно по сравнению с n_{3u 1 ИСХОДНОГО переходного металла, а отсутствие исчерпывающих сведений о форме зависимости ыаи і вблизи «р является одной из основных причин того, что магнетизм d-электронов в интерметаллидах изучен значительно хуже, чем магнетизм 4f-электронов. Поэтому проблема изучения магнетизма d-подсистемы в R-за интерметаллидах является сегодня актуальной как с точки зрения фундаментальной физики магнитных явлений, так и для получения новнх'маг-нитных материалов. .}

Особый интерес в последние годы вызывают исследования, связанные с магнитной нестабильностью d-подсистемы в¹ РЗ интер-металических соединениях. Магнитная нестабильность проявляется в зонной системе, для которой произведение плотности состояний на уровне Ферми N₄p) на обменный интеграл і, близко к'единице, т.е. когда эта подсистема близка к критическому условию возникновения зонного ферромагнетизма (критерий Стонера) iN<_p> - і. в таких соединениях малые изменения внешних или внутренних параметров могут существенно модифицировать магнитные свойства d'-эдектронов, что позволяет делать выводы о структуре d-зоны вблизи^уровня Ферми.- Одним из проявлений магнитной нестабильности является явление зонного метамагнетизма: индуцированный полем фазовый переход первого рода из парамагнитного в ферромагнитное состояние, наблюдаемый, в частности, в обменно усиленных парамагнетиках yco₂ и LuCo₂ (кубические фазы Лавеоа типа MgCu₂).

В РЗ-¹ интерметаллидах на d- подсистему действует f-d- обменное поле, обусловленное взаимодействием между РЗ- и а-подсистемами. Исследование влияния этого взаимодействия на

магнитные свойства является эффективным способом изучения та- > ких магнетиков. В настоящее время практически отсутствуют ра-, боты, связанные с исследованием поведения d-подсистемы соеди--. нений rco₂ в f-d обменном поле, меньшим или сравнимым с .критит ческим полем метамагнитного перехода. В этих соединениях, кроме того, до сих пор недостаточно точно определена константа t-а обменного взаимодействия - важная характеристика, позволяющая оценивать величину внутреннего молекулярного поля, деист- : вунцего на d-подсистему.

Цель работы. Основные цели диссертационной работы заклюг . чались в следущем:

- Исследование ОСНОВНОГО СОСТОЯНИЯ СИСТеМ Y«COj__xUn_x)", и

Lu(Co, Un ),. 1-х х 2

- изучение влияния f-d обменного взаимодействия на магнитное
состояние d-подсистемы в Мп- и м-замещенных фазах Лавеса

Y(Co,AD₂, LulCo,AD₂, И YlCo.Un),,.

Научная новизна. Получены и выносятся на защиту следующие новые научные результаты:

t. Впервые показано, что в фазах Лавеса yco₂ и LuCo₂ при частичном замещении кобальта на марганец возникает состояние зонного спинового стекла.

1. Впервые в соединениях на основе rco₂ экспериментально обнаружены и исследованы индуцированные внешним полем неколли-неарные магнитные структуры.

2. Впервые проведены систематические исследования влияния f-d молекулярного поля, созданного частичным замещением иттрия или лютеция на гадолиний, на метамагнитные переходы в соединениях Y(Co, Al 1₉ И Lu(Co, А1 і,.

1-х х 2 1-Х х 2

4. ОбНарукеНО, ЧТО В СОЭДИНеНИЯХ Lu₁._tGd_t(Co_l__xAl_x)₂ ИМЄ-

ется дополнительный вклад в объемную аномалию в области магнитного фазового перехода первого рода. Дана интерпретация этого явления с учетом возникновения магнитной гетерогенности в переходной области температур.

5. Впервые исследовано влияние f-d обменного взаимодействия на состояние спинового стекла в соединениях v(Co₁._jtMn_xi₂.

Практическое значение результатов. Полученная в данной работе информация о природе и особенностях магнитного упорядочения d-подсистемы под действием f-d обменного поля может быть использована при разработке на научной основе новых магнито-стрикционных материалов с заданными характеристиками.

Апробация работы. По теме диссертации сделаны доклада на хіх Всесоюной конференции по физике магнитных явлений (Ташкент, 1991), на международной конференции "Фізика магнетизма 93: сильно коррелированные электронные системы" (Познань, Польша, 1993).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 печатных работ, список которых приведен в конце автореферата.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы. Она изложена на (-SN страницах машинописного текста и содерхит 7_ таблиц, S^~ рисунка и список цитированной литературы из наименований.