Влияние замещений в d-подсистеме на магнитные свойства интерметаллидов Y2Ni7 и YNi3 Петропавловский, Александр Борисович

Введение к работе

Актуальность темы. В физике магнитных явлений представляют большой интерес R - За - интерметаллиды, в которых редкоземельный (РЗ) металл R, сплавляется с 3 d переходным металлом группы железа. В этих интерметаллидах одновременно существуют две магнитные подсистемы: редкоземельная подсистема локализованных 4 ~ магнитных электронов и подсистема зонных сі - электронов. До последнего времени при исследовании магнитных свойств этих соединений основное внимание уделялось редкоземельной подсистеме. Между тем во многих случаях роль зонной d - подсистемы в формировании магнитных свойств R~5cl - интерметаллидов является определяющей. Но сравнению с редкоземельной подсистемой, магнетизм которой описывается в модели локализованных моментов с помощью атомных характеристик (спиновый, орбитальный, полный магнитные моменты атома), проблема описания магнетизма зонной а -подсистемы оказывается более сложной из-за необходимости использовать кооперативные характеристики: энергетическую зависимость плотности электронных состояний/VCS) , положение уровня Ферми Ср и т.д.

Из-за гибридизации 3d - зоны переходного металла с 5eJ(%f)- зоной РЗ (иттрия) плотность (Л - состояний М (&) в R-3eJ - соединениях меняется очень сильно (особенно в области гибридизации) по сравнению с плотностью состояний исходных металлов, а отсутствие исчерпывающих сведений о характере зависимости А/. (&) вблизи Sp является одной из основных причин того, что магнитное поведение зонной d - подсистемы в R-3cJ- интерметаллидах изучено гораздо меньше, чем редкоземельной подсистемы.

- г -

Интерметаллиды ^Nta ^и YNi» относятся к соединениям, в которых сплавление никеля с иттрием особенно сильно модифицирует характеристики а -зоны. Теоретические расчеты энергетической зависимости плотности состояний а -электронов в этих ин-терметаллидах, выполненные в последние годы Шимизу и др., показали, что в них уровень Ферми располагается вблизи локального максимума, то есть в области с резкой энергетической зависимостью плотности состояний. Таким образом_}можно ожидать, что магнитные свойства у Ці ^и YNU ^УДУТ сильно модифицироваться при малых смещениях положения Sp .

В последнее десятилетие пристальный интерес исследователей вызывает интерметаллид YNti ^ работах группы исследователей из лаборатории Л.Нееля (Гренобль, Франция) было обнаружено, что в этом соединении магнитное упорядочение реализуется в ограниченном температурном интервале между 7К (характеристическая температура T_s ) и 58К (температура Кюри Т„), тогда как в основном состоянии оно является парамагнети-ком. Это явление - явление температурно индуцированного ферромагнетизма - было предсказано Шимизу в рамках зонной теории магнетизма и связывалось с особенностями плотности состояний магнитных электронов вблизи уровня Ферми А/(р)

В отличие от очень слабых 'зонных ферромагнетиков Y₂ №? (Т_С=58К, M_s =0,41_м_г/форм.ед.) и YNi₃ (Т_С=ЗЗК, M_s = =0,16 jt_e /форм, ед.), со единения \ Со₇ ^и YCo₃ являются зонными ферромагнетиками, в которых ферромагнитные свойства в значительной степени усилены (температуры Кюри равны 639 и 301 К, а спонтанные намагниченности 7,4 и 1,4 м_Б/форм.ед., соответственно). Тогда при замещении в соединениях T^Nt^ иУ№з никеля кобальтом можно было бы ожидать монотонного

усиления ферромагнетизма. Однако, экспериментальные исследования магнитных свойств систем

{(Hij-yCbv) ' ^пР^веД^енные Полди и Тейлором показали, что с хэстом содержания кобальта в этих системах наблюдается немо-ютонное изменение температуры Кюри и спонтанной намагничен-гасти; Такое'поведение обусловлено; особенностями плотности состояний YiNi^ ^и і Ntз вблизи уровня Ферми. Однако данные Иолди и Тейлора являются неполными из-за большого шага по концентрации (Дх=0,2) и не позволяют построить коррек-гную магнитную фазовую диаграмму систем Y_i(Nl_>I_₎₍G?_x)₇ и т(|\1ц-*&х)з «, Поэтому исследование особенностей магнетизма слабых зонных ферромагнетиков Y^Nt? и YNtj при замещениях является актуальной задачей, решение которой бу-;ет способствовать углублению представлений о природе зонного иагнетизма в интерметаллических соединениях.

Цель работы. Основные цели настоящей работы заключались з следующем:

определить основное состояние интерметаллического соединения YNt₇ и, в частности, подтвердить существование либо от-зутствие в нем температурно индуцированного ферромагнетизма;

провести подробные исследования магнитных свойств систем (, (Ші-х Со_х)з. ^и YfNr. _х (hyji и построить их магнитные фазовые циаграммы;

исследовать влияние замещений никеля на алюминий, железо л медь в^М2_? И YNtjJ

сопоставить закономерности изменения магнитных свойств изученных смешанных систем с предсказаниями, вытекающими из теоретически рассчитанной Шимизу энергетической зависимости плотности а - электронных состояний

Научная новизна. Получены и выносятся на защиту следую-

щие новые научные результаты:

1. Исследованы магнитные свойства в зависимости от тем
пературы и магнитного поля интерметаллических соединений

YNti ^и YNta¹¹ определено их основное состояние. Экспериментально доказано отсутствие явления температурно индуцированного ферромагнетизма в соединении Y₂Nt_? .

1. Построены и интерпретированы в рамках зонной модели магнетизма магнитные фазовые диаграммы систем YrfNtj-xGv^K

2. Впервые синтезированы системы Yx(N^__xA2x)? и IlMt^xAcxJj и исследована эволюция магнитных свойств этих соединений в зависимости от концентрации алюминия.

4. Проведено исследование магнитных свойств соединений
YNt₃ ^и YjNi ? при замещениях никеля другими элемен
тами , как увеличивающими ( Си, ) , так и уменьшающими ( ГС )
концентрацию а - электронов.

5. Проанализированы магнитные свойства систем Y(NL_} №е)^
HY_zfNt',Me)_? [Nt-№)Со,&,Си) с использованием представлений,
базирующихся на особенностях энергетической зависимости пло
тности J - состояний вблизи уровня Ферми.

Практическая ценность. Полученные в данной работе экспериментальные результаты позволяют подтвердить теоретический вывод о том, что в соединениях Yj,Ni? и YNij уровень Ферми расположен вблизи локального максимума энергетической зависимости плотности состояний на участках с резкой энергетической зависимостью. Это делает соединения Y₂Nt^ и YNi₃ хорошими модельными объектами для изучения зонного магнетизма интерметаллидов и может послужить основой для синтеза новых магнитных материалов с заданными свойствами.

Апробация работы.По теме диссертации сделаны доклады на V Всесоюзной конференции по кристаллохимии интерметаллических соединений (Львов, 1989) на II Всесоюзном семинаре "Магнитные фазовые переходы и критические явления" (Махачкала, 1989), на Международной конференции Ямада XXV по магнитным фазовым переходам (Осака, Япония, 1990).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 печатных работ, список которых приведен в конце автореферата.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложения. Она изложена на І6У~ страницах машинописного текста и содержит 3 таблицы, 63 рисунков, список цитированной литературы из наименований и приложение.