Автореферат (1097684), страница 2
Текст из файла (страница 2)
(руководитель)).Результаты исследования могут представлять практический интерес длянаучного и коммерческого использования в следующих организациях: МГУ им.М.В. Ломоносова (Москва), Институте кристаллографии им. А.В. ШубниковаРАН (Москва), Институте общей физики им. А.М.
Прохорова РАН (Москва),Физико-техническом институте им. А.Ф. Иоффе РАН (С.-Петербург), ИнститутефизикиметалловУРОРАН(Екатеринбург),Институтефизикиим.Л.В. Киренского СО РАН (Красноярск), ФГУП «Гиредмет» (Москва) и др.Апробациярезультатов.Основныерезультаты,изложенныевдиссертации, представлены в 45 докладах на всероссийских и международныхконференциях, совещаниях и семинарах, основные из которых следующие:Moscow International Symposium on Magnetism (MISM – 2005, 2008, 2011, 2014);Сильно коррелированные электронные системы и квантовые критическиеявления (Троицк, 2005); XX Международная юбилейная школа-семинар “Новыемагнитные материалы микроэлектроники” (Москва, 2006); III Joint EuropeanMagnetic Symposia (San Sebastian, Spain, 2006); 34-е, 35-е и 36-е совещания пофизике низких температур (Ростов-на-Дону, 2006, Черноголовка, 2009 и СанктПетербург, 2012); XIII Feofilov symposium on spectroscopy of crystals doped byrare earth and transition metal ions (Irkutsk, 2007); I, II и III международные,междисциплинарные симпозиумы “Среды со структурным и магнитнымупорядочением” (Multiferroics – 2007, 2009, 2011, Ростов-на-Дону); Internationalconference on Functional Materials (Crimea, Ukraine, 2009); IV Байкальская9международная конференция “Магнитные материалы.
Новые технологии”(Иркутск, 2010); Международная конференция “Научное наследие академикаС.В. Вонсовского” (Екатеринбург, 2010); Международный семинар “Магнитныефазовыепереходы”(Махачкала,2010);Taiwan-RussiaJoinSymposium“Magnetism, Superconductivity and the Electronic Structure in Low-DimensionalSystems” (Kaohsiung, Taiwan, 2010); II International Conference for YoungScientists “Low temperature physics” (Kharkov, Ukraine, 2011); Международнаянаучная конференция “Актуальные проблемы физики твердого тела” (Минск,Беларусь, 2011); XIX Всероссийская конференция “Оптика и спектроскопияконденсированных сред” (Краснодар, 2013); XX Всероссийская конференция пофизике сегнетоэлектриков (Красноярск, 2014); V и VI Euro-Asian Symposium“Trends in MAGnetism” (EASTMAG) (Vladivostok, 2013, Krasnoyarsk, 2016).Публикации.
По теме диссертации опубликовано 71 научная работа,включая 26 статей в рецензируемых научных изданиях и 45 трудов и тезисовдокладов на конференциях. Список основных публикаций приведен в концеавтореферата.Личный вклад. Все представленные в диссертационной работе результатытеоретического исследования были получены автором самостоятельно или приего определяющем участии. Интерпретация экспериментальных данных длянекоторыхпредставленныхвработемагнитныхимагнитоупругиххарактеристик чистых ферроборатов RFe3(BO3)4 (R = Tb, Nd, Dy и Pr) иопубликованных до 2010 года проводилась под руководством Н.П. Колмаковойи А.Н.
Васильева и в тесном сотрудничестве с Д.В. Волковым. Оригинальныепрограммы, позволяющие рассчитывать магнитные и магнитоупругие свойствачистых ферроборатов RFe3(BO3)4 (R = Tb, Nd, Dy и Pr), были созданы авторомдиссертации под руководством Н.П. Колмаковой и при участии Д.В. Волкова.При описании намагниченности ферроборатов RFe3(BO3)4 (R = Sm, Ho, Er) имагнитострикции алюмоборатов RAl3(BO3)4 (R = Ho, Tm) обсуждениеполученных результатов проведено с Д.В. Волковым. Для всех другихисследованных соединений автором самостоятельно поставлены задачи,10созданы оригинальные программы для численных расчетов, полученырезультаты расчетов и проведена интерпретация экспериментальных данных.Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, восьмиглав, заключения, списка опубликованных работ и списка цитируемойлитературы. В шести главах изложены оригинальные результаты.
Работаизложена на 370 страницах, включая 172 рисунка, 27 таблиц и списоклитературы из 287 наименований.СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВовведенииобоснованаактуальностьтемыдиссертационногоисследования, сформулированы цели и задачи работы, отмечается научнаяновизна и практическая ценность полученных результатов, изложены основныеположения, выносимые на защиту.Впервойглавепредставленобзорлитературы,посвященнойэкспериментальным и теоретическим исследованиям явлений, происходящих вРЗ тригональных боратах RM3(BO3)4.
Приведены сведения о кристаллическойструктуре. Для ферроборатов RFe3(BO3)4 с R = Eu - Y обсуждаетсяреализующийся с понижением температуры структурный фазовый переход(R32 P3121), при котором локальная симметрия для РЗ иона понижается от D3до C2. Отмечено разнообразие обнаруженных ниже температуры Нееля (TN 30-40 К) магнитных структур в RFe3(BO3)4: легкоосные (ЛО), легкоплоскостные(ЛП), с возможностью спонтанного перехода из ЛО в ЛП состояние, а такжеугловаяструктурамагнитоэлектрическиеиндуцированныевPrxY1-xFe3(BO3)4.Обсуждаютсяимагнитоупругиесвойства,магнитнымполемфазовыемагнитные,спонтанныепереходы.иПриведенырезультаты спектроскопических исследований, которые дают необходимую длярасчета низкотемпературных термодинамических свойств информацию орасщеплении нижних состояний РЗ иона в ферроборатах вследствие f–dвзаимодействияиоструктуреосновногомультиплетаРЗиона.11ОтмеченвозросшийинтерескисследованиюзамещенныхсоставовR1(1)x R (x2 ) Fe3 (BO3 )4 , поскольку появившиеся новые возможности варьированиясостава обеспечили еще большее разнообразие обнаруживаемых эффектов.Дляборатовсодноймагнитнойподсистемой(алюмоборатовигаллоборатов, M = Al и Ga) особо отмечается обнаружение гигантскоймагнитоэлектрическойполяризации.Систематизированыизвестныеэкспериментальные данные о максимальных значениях индуцированноймагнитным полем электрической поляризации в объектах исследования исделана попытка общего анализа и поиска корреляции максимальных значенийполяризации с данными о магнитной анизотропии.Во второй главе дано описание теоретического подхода, основанного намодели КП для РЗ иона и приближении молекулярного поля, который позволяетрассчитывать термодинамические характеристики боратов R1(1)x R (x2 ) Fe3 (BO3 )4чистых, замещенных и разбавленных составов с любыми РЗ ионами.Для боратов R1(1)x R (x2 ) Fe3 (BO3 )4 с двумя взаимодействующими магнитнымиподсистемами (железной и РЗ), исходя из магнитной структуры и иерархиивзаимодействий, в присутствии внешнего магнитного поля В эффективныегамильтонианы редкоземельного (R) и железного (Fe) ионов i-й подрешетки(i = 1, 2) имеют вид: R = ΗFeΗ i R1(1)x = Η iCF(1) g J(1) μB Ji(1) B λ(1)fd Mi ,Ηi( 2)xCF(2)i(1)Fe g J(2) μB Ji(2) B λ(2)fd Mi ,(1)(1)(2)(2)Η i Fe g S μB Si B λ MFej 1 x λ fd mi xλ fd mi , j 1, 2,ji.(2)Здесь Η iCF(1,2) – гамильтониан КП, вид которого определяется симметриейлокального окружения РЗ иона; g J(1,2) – фактор Ланде, J i(1,2) – оператор угловогомомента R (1,2) – иона; gS = 2 – g-фактор, Si – оператор спинового момента ионажелеза; λ(1,2) 0 и < 0 – молекулярные константы R–Fe- и Fe–Fefdантиферромагнитных взаимодействий.12Для нахождения магнитных моментов РЗ и Fe-подсистем необходиморешить самосогласованную задачу определения их величин и ориентаций наоснове гамильтонианов (1) и (2) при условии минимума термодинамическогопотенциала, записанного в рамках стандартной термодинамической теориивозмущений, изложенной для f-d соединений в [6].
Начальные магнитныевосприимчивости исследованных соединений могут быть найдены из начальныхлинейныхучастковкривыхнамагничивания,рассчитанныхдлясоответствующего направления магнитного поля. Вклад РЗ подсистемы втеплоемкость вычисляется по обычной квантовомеханической формуле наэнергетическом спектре РЗ иона, формируемом КП, внешним магнитным полеми, при наличии, взаимодействием со второй магнитной подсистемой.Для описания магнитоупругих свойств использовались выписанныеН.П. Колмаковой и Л.В. Такуновым в [A4] магнитоупругий гамильтониан РЗподсистемы в мультипольном приближении и выражения для магнитострикциии магнитоупругого вклада в тепловое расширение.
Температурные и полевыезависимости мультипольных моментов РЗ иона рассчитывались на спектре иволновых функциях РЗ иона, формируемых КП, f-d (при наличии второймагнитной подсистемы) и зеемановским взаимодействиями.В третьей главе представлены результаты исследования магнитныххарактеристик и их аномалий при фазовых переходах в боратах с двумямагнитными подсистемами RFe3(BO3)4 (R = Y, Pr, Sm, Tb, Ho, Er) и RCr3(BO3)4(R = Nd, Tb, Dy). Ферробораты с R = Y, Sm, Ho и Er являютсялегкоплоскостными, с R = Pr и Tb – легкоосными, а HoFe3(BO3)4 демонстрируетспособность спонтанно переходить из ЛО в ЛП состояние. В первых двухпараграфах на примере YFe3(BO3)4 и TbFe3(BO3)4 рассмотрены типичныеаномалии на магнитных характеристиках ЛП и ЛО ферроборатов и их описание.В тригональном кристалле с магнитными моментами, лежащими вбазисной плоскости, возможно существование трех типов доменов с осямиантиферромагнетизма под углом 120 друг к другу. При намагничивании ЛП13ферробората YFe3(BO3)4 для В||а в домене с осью антиферромагнетизма вдольFeполя L0 (см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
