Диссертация (Рентгеновское исследование динамики кристаллической решётки тетраборидов редкоземельных элементов при температурах 5–300 К), страница 14

PDF-файл Диссертация (Рентгеновское исследование динамики кристаллической решётки тетраборидов редкоземельных элементов при температурах 5–300 К), страница 14 Физико-математические науки (11110): Диссертация - Аспирантура и докторантураДиссертация (Рентгеновское исследование динамики кристаллической решётки тетраборидов редкоземельных элементов при температурах 5–300 К) - PDF, страни2017-12-21СтудИзба

Описание файла

Файл "Диссертация" внутри архива находится в папке "Рентгеновское исследование динамики кристаллической решётки тетраборидов редкоземельных элементов при температурах 5–300 К". PDF-файл из архива "Рентгеновское исследование динамики кристаллической решётки тетраборидов редкоземельных элементов при температурах 5–300 К", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "физико-математические науки" из Аспирантура и докторантура, которые можно найти в файловом архиве МГТУ им. Н.Э.Баумана. Не смотря на прямую связь этого архива с МГТУ им. Н.Э.Баумана, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "остальное", в предмете "диссертации и авторефераты" в общих файлах, а ещё этот архив представляет собой кандидатскую диссертацию, поэтому ещё представлен в разделе всех диссертаций на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук.

Просмотр PDF-файла онлайн

Текст 14 страницы из PDF

В результате исследованияполучены частоты фононов, Рисунок 4.18. Было установлено, что:колебаниям атомов метала соответствуют низкие частоты вблизи 100 см-1колебания атомов бора в октаэдре (B6 (A1g(a-5) ≈1200 см-1; B1g(c-4), B2g(d-4)≈950 см-1; Eg(b-6), B1g(c-3), B2g(d-2) ≈520 см-1; A1g(a-2) ≈350 см-1колебаниям атомов бора в гантелях B2 соответствуют частоты в интервале500-600 см-1;колебания октаэдров и одиночных атомов бора не обнаружено.Очевидно, колебания с температурами θD1, θE1 следует приписатьколебаниям атомов металла. Колебания с характеристическими температурамиθD2 соответствуют колебания на связях металл бор R-Me.Из анализа работ [80–86,96,97,110], посвященных изучению теплоёмкостидиборидов RB2, тетраборидов RB4, гексаборидов RB6 редких земель следует, что удиборидов нет явно выраженного эйнштейновского вклада в теплоёмкость.

Дляних зависимости CVlat(T) удовлетворительно описываются комбинациями двухдебаевских компонент. Подрешётка бора в диборидах состоит из параллельныхгексагональных слоёв, в которых отсутствуют кластеры атомов бора. Вкристаллических структурах тетра- и гексаборидов появляются компактныеобразования жёстко связанных между собой атомов – октаэдры из шести атомовбора,которыемогутбытьрассмотреныкакмолекулыВ6.Поэтому,эйнштейновский вклад с высоким значением характеристической температуры θE2соответствует колебаниям атомов бора в октаэдрах B6.135Рисунок 4.18. Частоты фононов для некоторых тетраборидовРисунок 4.19 иллюстрирует изменение величин θD1, θD2, θE1, θE2 тетраборидовс изменением порядкового номера (N) РЗ-металла в Периодической системе.

Каквидно, имеют место слабо убывающие зависимости θi(N). На величины θiоказывают конкурирующее воздействие возрастающая с увеличением N массаиона R3+ (её рост снижает θi), и явление лантаноидного сжатия кристаллическойрешётки, увеличивающее величины θi. Как следует из Рисунка 4.19, первый изуказанных факторов оказывает преобладающее воздействие на динамику решёткитетраборидов RB4.1361000E2950900850200180E1160140120300D2250200150500D1450400350300LaCePrNd Pm Sm Eu Gd TbDy HoEr Tm YbLu--Рисунок 4.19.

Характеристические температуры Дебая и Эйнштейнатетраборидов РЗЭ по данным о теплоёмкости и теплового расширения [95]4.3. Магнитная составляющая теплового расширения тетраборидов РЗЭМагнитный вклад в тепловое расширение боридов RB4 рассчитан вычитаниемрешёточной составляющей из полных величин параметров решётки a(T), c(T) иобъёма элементарной ячейки V(T):am (T )  a(T )  alat (T ), cm (T )  c(T )  clat (T ), Vm (T )  V (T )  Vlat (T )Относительные изменение указанных величин, представляющие собой линейныеa (T )  am (T ) / a0 , с (T )  сm (T ) / с0иобъёмную (T )  Vm (T ) / V0спонтанныемагнитострикции, приведены на Рисунках 4.20 и 4.21 Величины a0, c0, V0получены простой графической экстраполяцией зависимостей alat(T), clat(T), Vlat(T)к абсолютному нулю.1370.0003TN2TN1Dy0.00020.0001b0.00000-0.000110a203040T, K 50c-0.0002-0.0003Рисунок 4.20.

Спонтанная магнитострикция SmB4 , GdB4 и DyB41380.0003TN2TN1Tb0.0002a0.00010.00000-0.0001-0.00021020b304050T, Kc-0.0003Рисунок 4.21. Спонтанная магнитострикция TbB4 , ErB4 и HoB4139Как видно из Рисунков 4.20 и 4.21, тепловое расширение изученныхтетраборидов РЗЭ проявляет отчётливую анизотропию: относительные измененияпараметров решётки в ходе процессов магнитного упорядочения λa(T), λc(T)заметно отличается по величине, а в ряде случаев и по знаку (Sm, Dy).В публикациях, посвященных анализу аномалий теплового расширениямагнетиков, подробно рассмотрены процессы перехода парамагнетиков вферромагнитное состояние.

При таких превращениях однонаправленность спиновв упорядоченное состояние приводит к появлению спонтанной намагниченностиобразца, которая может быть измерена и сопоставлена с аномальнымиспонтанными изменениями других свойств, в том числе линейных размеров илиобъёма.Величина относительной спонтанной намагниченности в этом случае можетрассматриватьсявкачествепараметрапорядкаспиновойподсистемыферромагнетика [22]. При антиферромагнитном упорядочении с понижениемтемпературы, как в большинстве соединений RB4, антипараллельная ориентациясоседних спинов не приводит к появлению спонтанной намагниченности.Результатыантиферромагнетиковисследованиянесвойствпозволяютвыявитьмагнитнойкорреляцииподсистемыизмененийихмагнитных и тепловых свойств.На Рисунке 4.22, а приведена температурная зависимость измененияэнтропиимагнитнойподсистемытетраборидагадолиния[83].Степеньупорядоченности (энтропийный параметр порядка) в системе атомных магнитныхмоментов ионов Gd3+ может быть количественно охарактеризована величинойR ln(2 J  1)  S0  Sm (T ),R ln(2 J  1)  S0где Ј – квантовое число полного момента импульса электронов иона R3+,Rln(2J+1) – максимальное молярное изменение энтропии системы атомныхмагнитных моментов при нарушении антиферромагнитной упорядоченности, S0 –остаточная (нулевая) энтропия, обусловленная фрустрированностью магнитной140CmdT – изменение энтропии магнитной подсистемыT0Tподсистемы борида, Sm  ионов R3+ с ростом температуры.а)GdB41.01.00.50.5б)0.00.00.00.51.01.5T/TNРисунок 4.22.

Изменение энтропии магнитной подсистемы ионов Gd3+ ∆Sm (а);относительные величины объёмной спонтанной магнитострикцииэнтропийный параметр порядка ε тетраборида гадолиния (б)и141а)SmB41.01.00.50.5б)0.00.00.00.51.01.5T/TNРисунок 4.23. Изменение энтропии магнитной подсистемы ионов Sm3+ ∆Sm (а);относительные величины объёмной спонтанной магнитострикцииэнтропийный параметр порядка ε тетраборида самария (б)и142а)1.21.2TbB40.80.8б)0.40.40.00.00.00.5T/TN 1.01.5-0.4-0.4Рисунок 4.24.

Изменение энтропии магнитной подсистемы ионов Tb3+ ∆Sm (а);относительные величины объёмной спонтанной магнитострикцииэнтропийный параметр порядка ε тетраборида тербия (б)и143а)1.21.2DyB40.80.80.40.4б)0.00.00.00.51.01.5T/TNРисунок 4.25. Изменение энтропии магнитной подсистемы ионов Dy3+ ∆Sm (а);относительные величины объёмной спонтанной магнитострикцииэнтропийный параметр порядка ε тетраборида диспрозия (б)и144а)1.21.2HoB40.80.80.40.4б)0.00.00.00.20.40.60.81.01.21.41.6T/TNРисунок 4.26. Изменение энтропии магнитной подсистемы ионов Ho3+ ∆Sm (а);относительные величины объёмной спонтанной магнитострикцииэнтропийный параметр порядка ε тетраборида гольмия (б)и145а)1.21.2ErB41.00.80.80.60.4б)0.40.20.00.00.00.20.40.60.81.01.21.41.6T/TNРисунок.

4.27. Изменение энтропии магнитной подсистемы ионов Er3+ ∆Sm (а);относительные величины объёмной спонтанной магнитострикцииэнтропийный параметр порядка ε тетраборида эрбия (б)и146Как видно из рисунка зависимости величини ε от относительной температурыблизки и по характеру, и по абсолютным значениям.

А если учестьзначительную погрешность в определении величинсоответствиезависимостейиε(T)(до 20 – 30%), тоследуетпризнатьвполнеудовлетворительным.Рисунки 4.23 – 4.27 иллюстрируют аналогичные зависимости длятетраборидов самария, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия.SmB4Не смотря на то, что значительная погрешность в определении величинпозволяет рассматривать зависимостии ε(Т) как близкие, их различиедовольно заметно. Это, по-видимому, обусловлено различием по знаку величинлинейных спонтанных магнитострикций (λa<0, λa>0) (см.рис.

4.20).TbB4, DyB4Процессы магнитного упорядочения в тетраборидах тербия и диспрозиясопровождаются ромбоэдрическим искажением решётки, что приводит к сложнойзависимости от температуры величин линейной и объёмной магнитострикций.Сопоставление с энтропийным параметром порядка в этих случаях непредставляется возможным.HoB4, ErB4ИмеетзависимостейТакимместовполнеудовлетворительноевзаимноесоответствиеи ε(Т).образом,врезультатесовместногорассмотренияаномалийтеплоёмкости и теплового расширения тетраборидов РЗЭ, обусловленныхпереходами из парамагнитного в антиферромагнитное состояние установлено:1)Линейнаяспонтаннаямагнитострикцияхарактеризуется явно выраженной анизотропией;втетраборидах1472)Величины спонтанной объёмной магнитострикциимогут бытьрассмотрены в качестве параметра порядка в подсистеме атомных магнитныхмоментовионовR3+вслучае,еслипереходы«парамагнетик-антиферромагнетик» протекают без искажения структуры.4.4.

Выводы к Главе 4В результате анализа теплового расширения изучаемых тетраборидов РЗЭвыделены их электронные, решеточные, магнитные вкладыв тепловоерасширение.Определены параметры модели Дебая – Эйнштейна для описаниярешёточной составляющей теплового расширения тетраборидов РЗЭ.РассмотрениетемпературнойзависимостипараметраГрюнайзенапозволило установит, что отрицательное тепловое расширение тетраборидалютеция в области ниже 10 К обусловлено низкочастотными колебаниямиподрешетки РЗ-ионов.Рассчитаны температурные изменения линейной и объёмной спонтанноймагнитострикции РЗ – тетраборидов.

Установлено, что зависимость объемнойспонтанной магнитострикции ω(T)=ΔVm(T)/V0 от относительной температуры T/TNобратнатемпературнымизменениямэнтропиимагнитнойподсистемытетраборидов самария, гадолиния, гольмия, эрбия, и может быть принята вкачестве параметра порядка при рассмотрении магнитного фазового перехода вуказанных тетраборидах. Для тетраборидов тербия и диспрозия, магнитноепревращение которых сопровождается структурными изменениями, зависимостьω(T) оказывается более сложной, и отмеченной выше корреляции не наблюдается.148Общие выводы и заключениеОсновные результаты проведённого исследования сводятся к следующему:В ходе выполнения исследования получены однофазные порошкообразныеобразцы тетраборидов лантана, самария, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия,эрбия, лютеция.Экспериментально исследованы закономерности теплового расширениятетраборидов РЗЭ в широком интервале температур (5 – 300 К) на рентгеновскомдифрактометре ДРОН-7 методом Дебая – Шеррера с применением рентгеновскогогелиевого криостата.Впервые исследована теплоёмкость тетраборидов лантана и самария винтервале температур 2 – 300 К.

Выявлено наличие остаточной (нулевой)энтропии системы атомных магнитных моментов ионов Sm3+, обусловленнойфрустрированностью магнитной подсистемы тетраборида самария; выявленаинверсия (пересечение) кривых теплоёмкости диамагнитных тетраборидовлантана и лютеция при Тинв 170 К, обусловленная различным влиянием натеплоёмкость боридов массы РЗ – иона и явления лантаноидного сжатия принизких и повышенных температурах; обнаружены резкая аномалия теплоёмкоститетраборидасамарияприTN= 26 К,обусловленнаяпереходомвантиферромагнитное состояние, а также слабо выраженная аномалия вблизи 7 Квследствиеквадруполныхорбитальныхфлуктуацийатомныхмагнитныхмоментов ионов Sm3+.Наполученныхтетраборидоввыявленытемпературныхобластизависимостяхотрицательногопараметровтепловогорешёткирасширения,обнаружены аномалии, обусловленные магнитными фазовыми превращениями –переходами из парамагнитной фазы в антиферромагнитную.Установлено, что в тетраборидах тербия и диспрозия магнитное фазовоепревращениесопровождаетсяструктурнымпереходом(искажением)изтетрагональной в орторомбическую кристаллическую структуру.

Свежие статьи
Популярно сейчас
Как Вы думаете, сколько людей до Вас делали точно такое же задание? 99% студентов выполняют точно такие же задания, как и их предшественники год назад. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
5288
Авторов
на СтудИзбе
417
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее