Диссертация (1024956), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Авторы рассмотрели 3 из нихприменительно к TbB4 (Рисунок 1.23). Модель B осуществляется в GdB4, модельA реализуется при TN1> T> TN2 в тетрабориде DyB4 и синтез моделей А и Среализуется ниже TN2 у DyB4 и HoB4. Как установили авторы, при TN1> T> TN2экспериментальным данным лучше всего соответствует моделью B, где моментылежат в плоскости с и не являются коллинеарными. Ниже TN2 модель B не вполной мере соответствует эксперименту. Авторы предположили что описатьмагнитную структуры можно синтезом модели B c моделями либо A либо С.Наилучшее соответствие демонстрирует модель B+C (Рисунок 1.23).36Рисунок 1.23. Модели магнитной структуры тетраборидов [46]В[46]сообщаетсяопроведенииисследованийсопротивленияинамагниченности монокристаллического TbB4.
На Рисунках 1.24 и 1.25 показанырезультаты измерения намагниченности. На Рисунке 1.24 видны два магнитныхперехода: один антиферромагнитный при TN2 = 44 К, а другой на ТN1 = 23 К.Авторы анализируют происхождениевторого перехода с точки зрениявзаимодействияимеждумагнитнымиквадрупольнымиорбитальнымиколебаниями (флуктуациями).Рисунок 1.24. Температурные зависимости обратной магнитной восприимчивости-1(T) тетраборида тербия во внешнем магнитном поле H=1T [46].Вставка: температурные зависимости электрического сопротивления ρ(T)(выколотые точки) и производной сопротивления по температуре dρ(T)/dТ(закрашенные точки)37Рисунок 1.25.
Температурные зависимости магнитной восприимчивости -1 вразличных магнитных полях [46]. Вставка: производная магнитнойвосприимчивости от температуры вблизи второго фазового переходаПо намагниченности рассчитаны температура Вейсса и эффективныемагнитные моменты тетраборида: Θ(111)= -37,39 К и eff(111)= 9,81 B для H||(111) иΘ(111)= -30,42 К и eff(111)= 9,39 B для H||(010). Эффективные магнитные моментыионов Tb3+ немного отличаются от значений свободных ионов eff = 9,72 B [46].Данные измерения сопротивления проиллюстрированы на Рисунок 1.26.Рисунок 1.26.
Температурные зависимости электрического сопротивления ρ(T)TbB4 в отсутствие магнитного поля [46]. Верхняя вставка: сопротивления ρ(T) в38различных магнитных поля Н = 0, 0.5, 1, 2 и 3 Т. Нижняя вставка сопротивленияρ(T) в магнитных полях H = 0, 0.5 и 1 TНамагниченности монокристаллов TbB4 была исследована в работе [47,48].НаРисунке1.27показаныкривыенамагниченностивдольразличныхнаправлений при температуре 4,2 К.
Намагниченность при B||[001] демонстрируетмногоступенчатые скачки и ряд плато выше 16 T и достигает насыщения около 28Т. Намагниченности в плоскости (001), с другой стороны, показывает только одинбольшой скачок при Вс = 16 и 12 T для B||[100] и B||[110].Рисунок 1.27. Намагниченность тетраборида тербия при температуре 4,2 К внаправлениях [100], [110] и [001] [47,48]В[5]сообщаютобисследованиимагнитнойвосприимчивостиисопротивления монокристаллов TbB4. Результаты исследования представлены наРисунках 1.10 и 1.22.В работе [38] исследованы некоторые электро- и теплофизические свойстватетраборида тербия.
Методом ГО – ЛKAO проведен расчет электронногоэнергетического спектра тетраборида тербия. Результаты расчетов приведены вТаблице 4. Экспериментально определены значения коэффициент Холла длянекоторых тетраборидов (Таблица 5).39Тетраборид диспрозия DyB4В работе [3] проведены измерениянамагниченности, теплоемкости иупругих констант тетраборида диспрозия.
Результаты исследования представленына Рисунках 1.28 – 1.30.Рисунок 1.28. Магнитная восприимчивость χ DyB4 [3]Рисунок 1.29. Магнитная теплоемкость Cmag/T (левая ось) и энтропия S (праваяось) DyB4 [3]Эффективные парамагнитные моменты eff и температуры Вейса θp: eff[001] = 10,44B и θp[001]= -8,46 К; eff[100] =10,90B и θp[100] = -33.40 К; eff[110]=10,75 B и θp[110]= -31.42 К [3].
Поскольку эффективные парамагнитныемоменты eff близки к значению для свободного иона Dy3+(10.63 B) авторысделали вывод, что 4f электроны в DyB4 хорошо локализованы. Магнитнаяэнтропия (Рисунок 2.27) достигает значений Rln2 и Rln4 при ТС1 и ТС2,40соответственно. Основное состояние кристаллического электрического поля(CEF) NdB4 это псевдо-квартет, состоящий из двух крамерсовых дублетов [3].Рисунок 1.30. Упругие константы DyB4 [3]Магнитное изменение энтропии и ультразвуковые свойства промежуточнойфазы II показали, что вырождение внутренних степеней свободы полностью несняты, несмотря на формирование магнитного порядка. Затухания ультразвука иогромныесмягчениеC44вфазеIIсвидетельствуютосуществованииэлектрических квадрупольных (орбитальных) колебаний 4f-электронов.Работа [49] посвящена исследованию рентгеновского и нейтронногорассеивания на DyB4.
Авторы установили, что ниже 12,3 К наблюдаетсяквадрупольное упорядочивание сопровождающееся моноклинным искажениемкристаллической решетки тетраборида диспрозия.В работе [50] Экспериментально исследованы магнитные свойстваполикристаллических DyB4 в магнитных полях до 60 кэ в температурномдиапазоне 4,2—150 К.41В изотермах намагниченности этих соединений при 4,2 К наблюдаютсяизломы, связанные с метамагнитными переходами, Рисунок 1.31. Температурныезависимости обратной восприимчивости DyB4 (Рисунок 1.32) подчиняются законуКюри-Вейсса вплоть до температур Т= 20 К.
Парамагнитная точки Кюри ΘРравны 21 К. Экспериментальное значение эффективного магнитного моментаравно DyB4= 10.53 B [50].Рисунок 1.31. Зависимость намагниченности DyB4 (1) и ТmВ4 (2) от внешнегомагнитного поля [50]Рисунок 1.32. Зависимость обратной восприимчивости DyB4 (1) и ТmВ4 (2) оттемпературы [50]42Тетраборид гольмия HoB4В [51] сообщается об исследовали HoB4 при помощи резонансногорентгеновского рассеивания. Авторы установили, что при ТN1 incommensurateмагнитный фазовый переход, а при ТN2 фазовый переход первого рода.В работе [52] посвящена исследованию магнитных фазовых переходовHoB4 с ТС1= 7,1 К и TN2= 5,7 К посредством нейтронного и рентгеновскогорассеивания.Авторами в публикации [53] проведено исследование намагниченноститетраборида гольмия.
Результаты исследования представлены на Рисунке 1.33.Рисунок 1.33. Магнитная восприимчивость (и обратная восприимчивость) RB4 вмагнитном поле 50 mT [53]У HoB4 наблюдается небольшая xy подобная анизотропия. В Таблице 6приведеныхарактеристики,рассчитанныеизданныхмагнитнойвосприимчивости.Таблица 6.Характеристики магнитной подсистемы некоторых тетраборидов РЗЭНoВ4ErВ4TmВ4μeff(μB)9,28,46,6Θ(К)-12,7-22,7-63Θ|| (К)-6,112,940,3TN1(К)7,415,311,7TN2(К)6,39,8∑Jij-1,3-1,4-4,843В[5]сообщаютобисследованиимагнитнойвосприимчивостиисопротивления монокристаллов HoB4. Результаты исследования представлены наРисунках 1.22, 1.34.Рисунок 1.34. Обратная молярная магнитная восприимчивость -1 для HoB4 [5]В работе [38] исследованы некоторые электро- и теплофизическиесвойства тетраборида гольмия.
Методом ГО – ЛKAO проведен расчетэлектронного энергетического спектра тетраборида гольмия. Результаты расчетовприведены в Таблице 4. Экспериментально определены значения коэффициентХолла для некоторых тетраборидов (Таблица 5).Тетраборид эрбия ErB4В работе [54] сообщается об исследовании теплоёмкости в магнитном полеи рентгеновской дифракции ErB4. На Рисунке. 1.35 показаны кривыетеплоемкости в различных магнитных полях, для случая В||[110]. В отсутствиимагнитного поля при TN1=15,4 К наблюдается переход второго рода вантиферромагнитноесостояние.Приналожениимагнитногополянатеплоемкости появляется аномалия при Т3 (Рисунок 1.35), которая увеличиваетсяс ростом магнитного поля.
Аномалия при Т3 не наблюдается на зависимостяхнамагниченности и магнетосопротивления, что позволяет сделать вывод, что этааномалия не связана с магнитным взаимодействием [54].44Исследование дифракции рентгеновских лучей на тетрабориде тербияпроводился в магнитном поле. Авторы наблюдали за динамикой брэгговскихотражений (600) и (800). На Рисунке 1.36 показана зависимость относительногоизменения параметра a кристаллической решетки ErB4 а/а от приложенногомагнитного поля, где а =a(B) – a0(B = 0).
С ростом поля а/а показывает,небольшое падение при 1,5 Тл. Уменьшение поля, вызывает падение а/а на210-4 при 2,5T и скачок при 1 Т (Рисунок. 1.36). По мнению авторов, спонтанныеискажения решетки доказывают, что переход Т3 происходит из-за сильныхмультипольных взаимодействий [54].Рисунок 1.35.
Теплоёмкость ЕrВ4 в магнитных полях, приложенных вдоль [110].Кривые размещены со смещениями на 20 Дж /моль К [54]Рисунок 1.36. Относительного изменения параметра a кристаллической решеткиErB4 а/а в магнитных полях. Выколотые кружочки при возрастании поля;закрашенные кружочки при уменьшении поля [54]45В работе [55] исследован тетраборид эрбия ErB4.
при помощи измеренийнамагниченности и нейтронной дифракции. На Рисунке 1.37 показаны результатыизмерениянамагниченности.Тетраборидэрбиядемонстрируетсильноанизотропное поведение намагниченности с>>a . Исследование теплоемкостипоказывает, что магнитная энтропия достигает значения Rln3 при TN = 15,4 К.Таким образом, первое возбужденное состояние должно лежать около 20 К.Авторы [55] полагают, что первое возбужденное состояние Jz = ±11/2 при 20 К ивторое возбужденное состояние Jz= ±13/2 при 40 К. Результат расчетов на Рисунке1.37 (пунктирная линия).В работе [1] приведены результаты исследования магнитных свойств ErB4,рисунок 1.38.Рисунок 1.37. Магнитная восприимчивость и намагниченность ErB4 для В||а и В||с[55]Рисунок 1.38. Намагниченность M(T) ErB4 :a) для поликристаллического образцаб) H||c [1]46Авторами в публикации [53] проведено исследование намагниченности вмагнитном поле тетраборида эрбия.
Результаты исследования представлены наРисунке 1.33. Для ErB4 наблюдается сильная анизотропия Изинга. В Таблице 6приведены характеристики, полученные из анализа восприимчивости.Тетраборид тулия TmB4В [56] авторы изучили магнитную структуру TmB4 по средствамисследованиянамагниченности,магнитосопротивленияитеплоемкости.Результаты исследования представлены на Рисунках 1.39, 1.40.Рисунок 1.39. Намагниченности TmB4 [56]Рисунок 1.40. Магнитосопротивление (а) и магнитная теплоемкость (б) TmB4Как видно из Рисунка 1.40 энтропия при TN1 достигает значения Rln1,75, апри TN2 значения Rln1,42.
Так как, энтропия TmB4 в упорядоченном состоянии47меньше, чем Rln2 то авторы [56] делают вывод, что основное состояние иона Tm3+состоитиздвухблизкорасположенныхсинглетов.Изданныхпонамагниченности следует, что основное состояние дублет с Jm = 6 [56].В работе [57] исследована намагниченность монокристаллического TmB4 всильных магнитных полях (до 54 Т).
В намагниченности тетраборида тулиянаблюдается значительная анизотропия (Рисунки 1.41 и 1.42).Рисунки 1.41. (Верхний график) Кривые намагничивания вдоль [100] и [110].(Нижние графики) dМ/dB для B||[100] и B|| [110] [57]Рисунки 1.42. Кривые намагничивания вдоль направлений [100] и [110] приразличных температурах [57]48В [58] сообщается об исследовании намагниченности и экспериментов порассеивания нейтронов на тетрабориде тулия.В работе [59] была исследованы магнитные процессы происходящие врешетки Шастри-Сазерленда (SSL) тетраборида тулия TmB4. Исследователиполучили кривые намагниченности вдоль различных направлений (Рисунок 1.43)и построили фазовую диаграмму B-T (Рисунок 1.44) по данным намагниченности,теплоемкости. На кривой намагниченности для B||a (Рисунок 1.43) наблюдаютсядва плато 1/8Ms и 1/2Ms при значениях внешнего магнитного поля 1,7 – 1,4 Т и 2 –3 T, соответственно.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
