Диссертация (1097685), страница 32

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 32)

Видно, что при B||с поле спин-переориентационного перехода(в случае x = 0.75 и 0.67 двухступенчатых переходов) увеличивается с ростом температуры, какэто обычно бывает в трехмерных одноосных антиферромагнетиках. С ростом температурыуменьшаетсяразницамеждупараллельнойиперпендикулярноймагнитнымивосприимчивостями железной подсистемы, и исходная фаза оказывается устойчивой доболее высоких полей.4.1.1. Параметры PrxY1-xFe3(BO3)4 (x = 0.75, 0.67, 0.55, 0.45, 0.25)Параметры КП для иона Pr3+ в PrxY1-xFe3(BO3)4 (x = 0.75, 0.67, 0.55, 0.45 и 0.25)неизвестны.

Также нет информации о расщеплении основного мультиплета иона Pr 3+ в данныхсоставах. Для определения параметров КП использовались экспериментальные данныетемпературной зависимости восприимчивости с,c(T) (от 2 до 300 К) и существующаяинформация о структуре основного мультиплета иона Pr3+ в чистом PrFe3(BO3)4 [126].Параметры КП, определенные ранее для чистого PrFe3(BO3)4 [126] и других ЛО и ЛПферроборатов, использовались как начальные, с которых стартовала процедура минимизациисоответствующей целевой функции.Для определения наборов параметров КП, которые могут описать всю совокупностьизмеренных магнитных характеристик для каждой исследуемой концентрации (x = 0.75 - 0.25),рассчитывались кривые намагничивания вдоль тригональной оси и в базисной плоскостиMc,с(В, T) (при T = 2, 8, 12, 20, 30 K и до 5 Tл) и находились параметры 1 и 2, определяющиеобменные поля Bdd1 = 1 M 0Fe и Bdd2 = 2 M 0Fe .

При B > BSR наклон кривых Mc,с(В) определяетсявеличиной внутрицепочечного Fe-Fe обменного взаимодействия (1), поскольку поворотмагнитных моментов железа во флоп-фазе к направлению поля происходит против него.Параметр 2 входит в функцию Бриллюэна, ответствен за величину магнитного момента железапри данных температуре и поле и определяет температуру Нееля. Значение параметра 2 быловыбрано из условия наилучшего согласия рассчитанных и экспериментальных кривых Mс,с(B)для всех температур.Другим важным критерием окончательного выбора параметров КП являлось описаниеPrвеличины экспериментального значения магнитного момента празеодима μexp, измеренногопри Т = 3 К для составов с х = 0.67, 0.55, 0.45 в [110] и для чистого PrFe3(BO3)4 в [62].

Расчетыпоказывают, что этот критерий накладывает существенные ограничения на используемыеPrпараметры. Величина рассчитанного магнитного момента Prx-подсистемы μcalcзависит от147параметров КП и параметра λfd, определяющего f-d обменное поле Bfd = λfdM0. Для каждогоPrсостава параметр λfd был определен при описании экспериментального значения μexp(с учетомэкспериментальной ошибки) (см. таблицу 4.1).Таким образом, руководствуясь перечисленными критериями наилучшего описанияPrкривых с,c(T) и Mc,с(В, T) и величины μexp, были выбраны наборы параметров КП, которыепозволяют наиболее хорошо описать экспериментальные данные для PrxY1-xFe3(BO3)4(x = 0.75 - 0.25) [110, 255] (см. таблицу 4.1).Представленныениженарисункахтеоретическиезависимостирассчитанысиспользованием параметров, приведенных в таблице 4.1, в которой также для сравненияприведены определенные и известные из литературы параметры для чистых YFe3(BO3)4 иPrFe3(BO3)4.Отметим,чтозначенияBdd1иBdd2,найденныедляPrxY1-xFe3(BO3)4,мало отличаются от соответствующих значений в чистом PrFe3(BO3)4 (см.

таблицу 4.1),которые были определены при описании кривых Mc,с(В, T = 2 K) до 9 Тл, используяпараметры КП из [126].Наборам определенных параметров КП соответствуют приведенные в таблице 4.1значения шести нижних уровней основного мультиплета иона Pr3+ в PrxY1-xFe3(BO3)4 (x = 0.75,0.67, 0.55, 0.45, 0.25) при B = 0.

Приведены значения энергий при T =50 K > TN и с учетом f–dвзаимодействия при Т = 3 К. Видно, что учет f–d-взаимодействия при Т < TN приводит к снятиювырождения энергетических уровней.В расчетах использовались константы одноосной анизотропии Fe-подсистемы ( K 2Fe иK 4Fe ) и константа анизотропии железа в базисной плоскости ( K 66Fe ) (см. формулу (2.10)).Низкотемпературные значения констант K 2Fe и K 4Fe для составов x = 0.67, 0.55 и 0.45 былиопределены из условия воспроизведения низкотемпературного значения угла отклоненияFeмагнитных моментов Fe от базисной плоскости (в таблице 4.1 угол θexp– соответствующееотклонение от оси с), который был найден при Т = 3 К в работе [110]. Ввиду отсутствия данныхFeо значениях углов θexpдля составов с x = 0.25 и 0.75 константы анизотропии ( K 2Fe и K 4Fe ) вслучае x = 0.25 были взяты такие же, как для наиболее близкой концентрации x = 0.45с подтвержденной нейтронными исследованиями магнитной структурой, а для состава с x =0.75 их удалось оценить при описании кривых с,c(T), взяв при этом в качестве начальныхконстанты для x = 0.67.

Затем, используя определенные параметры (λ1, λ2 и λfd), были подобранытемпературные зависимости уменьшения с ростом температуры констант K 2Fe и K 4Fe ,позволяющиевоспроизвестивосприимчивости с,c(T).основныеособенностиэкспериментальныхзависимостей148Таблица 4.1. Параметры PrxY1-xFe3(BO3)4: Bdd1 (внутрицепочечное Fe–Fe), Bdd2 (межцепочечноеFe–Fe) и Bfd – низкотемпературные значения обменных полей, соответствующих молекулярнымконстантам λ1, λ2, и λfd; M 0Fe – магнитный момент железа в расчете на одну формульнуюPrPrединицу; μcalc/ μexpрассчитанное и экспериментальное значение магнитного момента празеодимаFeFeFePr( μcalc хm Pr ); K 2 , K 4 и K66 – константы анизотропии Fe-подсистемы;  – энергии шестинижних энергетических уровней нижнего мультиплета иона Pr 3+ в PrxY1-xFe3(BO3)4 приB = 0, расщепленных КП в парамагнитном и упорядоченном (с учетом f–d-взаимодействия)Feдиапазоне температур; BSR – поле спин-переориентационного перехода; θ1calc– угол отклонениямагнитного момента M1Fe от оси с; TN – температура Нееля;  – парамагнитная температураНееля для Fe-подсистемы; Bqk – параметры КП.YFe3(BO3)4х=0Вdd1 = 1 M , Тл1, Тл/BВdd2 = 2 M 0Fe , Тл2, Тл/BFe043.5–3.6331–2.58λfd, Тл/BFe, BM = 3 μexpFeFeθ1calc/ θexp,(T = 3 K, B = 0)TN, K,К44.16–3.5128.6–2.2744–3.4928.6–2.2749.57–3.6728.7–2.1342.33–3.3628.8–2.2944.22–3.4328.8–2.2343.2–3.3529–2.2510.3611.8413.313.514.2111.590-120 [126]117 [132]–0.8234.2–0.9534.2–0.98534.5–1.0734.2–1.1–0.8934.3 34.30(3)0.048/–0.152/–0.281/0.4(4)0.666/0.8(3)0.795/––2.749[106]–3.912–3.912 –4.554–5.423 –5.482–0.6210.6210.74533.95(5)PrPr/ μexpμcalc(T = 3 K), BK 2Fe (T = 3 K),ТлBFeK 4 (T = 3 K),ТлBFeK66 (T = 4.2 K),ТлBВSRB||c(T = 2 K),ТлBcPrFe3(BO3)4х=1115 [49]Вfd = λfd M 0Fe , ТлFe0PrxY1-xFe3(BO3)4х = 0.25 х = 0.45 х = 0.55 х = 0.67 х = 0.75|6.310-3|[106]0.6210.94/–0.79(1) [62]0.8(1) [110]–4.5150.967–2.162.94.6–110-20.840.5 [64]0.490 90?/–37 [61]38 [64]–133[64] 34[255]–1340.5674/74(4)[110] 31[255]–1340.2963/63(2)[110] 30.2[255]–1261.12,2.1723/23(2)[110] 30.4[255]–1315?/– 30.5[255]–1354.5 [49]0 30.5[255]–133 32 [62,49, 128]–130 [49]149T=50 K0, 44.9,177.2,177.2,219.5,219.50, 53.6, 0, 57.6,178.1, 185.7,178.1, 185.7,227,252,227252,T=3K(ЛП)0, 44.8,177.3,177.8,220.1,220.6(УГ)(УГ)0, 53.9, 0, 58.9,176.8, 181.3,180.5, 191.8,227.6,253,229.1 254.6 = Ei–E1,cм-1(i = 6)cм–10, 48.5,192,192,275,275 [126]4154255375315185564–1249–1252–1329–1314–1315–1447B 349929729519559498676130132166160159534B 363413333974504361656495513508517507376 [126]B0kexp =2B0Bq ,calc =0, 54.1, 0, 52.8,0, 53.5,184.5, 185.4,227.7,184.5, 185.4,227.7,250.1, 247.3,309.3,250.1247.3309.3(УГ)(УГ)(ЛО)0, 60.3, 0, 60.3, 0, 58.8,175.5, 175.9, 215.5,195.7, 196.7, 244.4,255.1,253,306,256254.5318B0B6Отметим, что приведенные в таблице 4.1 значения констант анизотропии K 2Fe и K 4Fe ,которые были определены, используя индивидуальные наборы параметров КП поля длякаждого из составов, заметно меньше найденных нами в работе [110], в которой использовалисьпараметры КП для легкоосного PrFe3(BO3)4 из [126] как общий набор для всех составов(x = 0.67 – 0.45), что привело к завышению константы K 2Fe , стабилизирующей ЛП состояние.Данные об экспериментально определенных величинах магнитных моментов Fe- и PrFeподсистем в PrxY1-xFe3(BO3)4 и отклонения железа θexpот оси с также представлены в таблице4.1.

Обнаруженные величины магнитного момента Fe-подсистемы для разбавленных составовблизки Fe ≈ 4.2-4.5 B совпадают со значением для чистого PrFe3(BO3)4 Fe = 4.3 B и немногопревышают значение магнитного момента в YFe3(BO3)4 Fe = 4.0 B (см. таблицу 4.1).Экспериментально определенная величина магнитного момента иона Pr3+ изменятся отPr = 0.8(1)B для x = 1 и Pr = 0.8(3)B для x = 0.67 до Pr = 0.4(4)B в составе с x = 0.55.В составах с большим разбавлением (x < 0.55) методами нейтронной дифракции не удалосьопределить уменьшившуюся величину Pr [110].Из таблицы 4.1 видно, что происходит непропорционально сильное уменьшениеPrPr хm Pr при уменьшении параметра x.экспериментальных и рассчитанных значений μexpи μcalcВеличина магнитного момента Pr-подсистемы зависит от характера состояния магнитнойPrподсистемы соединения.

Характеристики

Список файлов диссертации