Диссертация (1097685), страница 40

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

Текст из файла (страница 40)

Значки –экспериментальные данные [143], линии – расчет. Схемы а и б – при В||с (плоскость abперпендикулярна плоскости рисунка).На рисунке 6.2 показаны полевые зависимости компонент магнитных моментов РЗ ижелезной подсистем Tb0.25Er0.75Fe3(BO3)4 вдоль оси с при Т = 4.2 К для В||c. Приведены кривыедля подрешетки m1R (магнитный момент против поля) и подрешетки m2R (по полю), показанрезультирующий магнитный момент в коллинеарной фазе Мcol = m2R – m1R (при Т = 2 К и В||с Feподсистема вклада в намагниченность не дает) и результирующий магнитный момент во флопErфазе M flop  M cFe  1  x  mTbc  x mc .

Хорошо видно отличие значений Мcol и Мflop в поле BSF ≈2.3 Тл, которое в основном обусловлено вкладом РЗ подсистемы (наибольший вклад от Tb0.25) ввеличину скачка на кривой Mc(B) в данном поле. Для В = 0 и Т = 4.2 К магнитный момент Tbподсистемыm2Tb0.25  m1Tb0.25  2.55 μB ,аEr-подсистемыm2Er0.75  m1Er0.75  0.07 μB .В поле В||с для В = 2.3 Тл в тербиевой подсистеме maTb0.25  0.02 μB и mcTb0.25  2.55 μB , в эрбиевойподсистеме maEr0.75  2.45 μB и mcEr0.75  0.13 μB . Таким образом, после индуцированного полем В||сспин-флоп-перехода для магнитных моментов Er-подсистемы имеем maEr0.75 > mcEr0.75 , что иобусловливает небольшой вклад в намагниченность соединения от двух эрбиевых подрешетокmcEr0.75 , в частности, в скачок намагниченности на кривой Mс(В) при BSF.193BSFTb0.25Tb0.25mc2FeMcMcolEr0.75mcEr0.75m20Er0.75m1ErBfd = 1.1 ТлTbBfd = 3.5 ТлRFeMflopm2Rmi , Mcol, Mc , mc , Mflop, B/форм.

ед.4-2 mTb10Tb0.25Er0.75Fe3(BO3)40.2524B, Tл68Рисунок 6.2. Рассчитанные полевые зависимости компонент вдоль оси с магнитных моментовR- и Fe-подсистем Tb0.25Er0.75Fe3(BO3)4 в коллинеарной и флоп-фазах при Т = 4.2 К для В||c.Коллинеарная фаза (B < BSF): m1R (магнитный момент против поля) и m2R (по полю), Мcol –результирующий магнитный момент в коллинеарной фазе. Флоп-фаза (B > BSF): проекции вдольполя редкоземельной mcR и железной M cFe подсистем, Мflop – результирующий магнитныймомент во флоп-фазе.При В||c с ростом поля эффективное поле, действующее на РЗ подрешетку с магнитныммоментом m1R , направленным противоположно внешнему полю, уменьшается, и этотмагнитный момент стремится уменьшиться (см.

рисунок 6.2). Именно этот процесс иопределяет вид Mc(B) при Т ≤ 4.2 К до спин-флоп-перехода, поскольку Fe-подсистема при такойнизкой температуре в процессе намагничивания практически не участвует из-за весьма малойпараллельной восприимчивости (ТN  40 K). Из рисунка 6.2 понятно, что с возрастанием поляпереориентация магнитных моментов Fe-подрешеток от оси в плоскость происходит раньше,чем магнитный момент m1Tb0.25 (тонкая штриховая кривая) обратится в нуль.

Переориентацияm1Er0.75 (жирная штрих-пунктирная кривая) происходит в поле 1.1 Тл, т.е. меньшем поляBSF ≈ 2.3 Тл. Это дает оценку для величины поля, действующего на РЗ подсистему со стороныErжелезной: BTbfd > BSF (T  4.2 K)  2.3 Tл и B fd < BSF (T  4.2 K)  2.3 Tл.1946.1.3. Температурная зависимость магнитной восприимчивостиВ начальную восприимчивость ферробората Tb0.25Er0.75Fe3(BO3)4 дают вклад какупорядоченная при T < TN железная подсистема, так и редкоземельная, подмагниченная f–dвзаимодействием.Рассчитываяэтивкладысамосогласованнымобразом,получаемтемпературные зависимости начальных восприимчивостей b,c(T), изображенные на рисунке 6.3для Tb0.25Er0.75Fe3(BO3)4. Там же значками соответственно приведены экспериментальныекривые восприимчивости из работы [143].При низких температурах и В = 0 магнитные моменты железной MiFe и редкоземельнойmiR подсистем Tb0.25Er0.75Fe3(BO3)4 направлены вдоль оси с, т.е.

для поля Вс соединениеc(в)FeM1b,c, B/Тл форм. ед.3.0.4Tb0.25m2Er0.75m2В||bEr0.75m1bTb0.252m1FeM20.2(a) acb100200T, K3000.40.2b1c, B/Тл форм. ед. , B/Тл форм. ед.изначально находится в угловой фазе (см. схему в на рисунке 6.3). Значительное уменьшение0.00(б)b510 15T, Kc0Рисунок6.3.0Температурные20зависимости40T, Kначальной6080магнитнойвосприимчивостиTb0.25Er0.75Fe3(BO3)4 для В||b и В||с. Значки – экспериментальные данные [143], линии – расчет.Вставка a – высокотемпературная область (Т > TN) экспериментальных и рассчитанных кривыхb,с(T).

Вставка б: сплошная кривая – c(T) Tb0.25Er0.75Fe3(BO3)4 при miEr ||c, штриховая кривая –0.75c(T) Tb0.25Er0.75Fe3(BO3)4 при miEr c. Схема в – плоскость ab и ось a перпендикулярны0.75плоскости рисунка.195восприимчивости b(T) Tb0.25Er0.75Fe3(BO3)4 с ростом температуры связано с уменьшениемвклада эрбиевой части РЗ подсистемы (см. рисунок 6.3). При этом магнитные моменты железасгибаются к полю B||b от оси с, проявляя перпендикулярную восприимчивость, которая обычнодляантиферромагнетикаоттемпературынезависит.Рассчитанныекривыеb,c(T)Tb0.25Er0.75Fe3(BO3)4 демонстрируют хорошее совпадение с экспериментом и в упорядоченной, ив парамагнитной области экспериментально исследованных температур до 80 К.

Выполненныйрасчет для Tb0.25Er0.75Fe3(BO3)4 при Т > TN  40 К (см. вставку (а) на рисунке 6.3) предсказываетдальнейших ход слабоанизотропных кривых b(T) (кривая 1) и c(T) (кривая 2) вэкспериментально неисследованном диапазоне температур от 80 до 350 К.Расчеты показывают, что вблизи Т  0.8 К на кривой c(T) должна наблюдаться аномалиятипа Шоттки, связанная с перераспределением населенностей основного дублета иона Er3+(см. вставку (б) на рисунке 6.3). Если предположить, что магнитные моменты Er0.75 вTb0.25Er0.75Fe3(BO3)4 ориентированы в плоскости при T < TN (как в чистом ErFe3(BO3)4), тоаномалия типа Шоттки вблизи Т  0.8 К на кривой c(T) отсутствует, и c(T) существенновозрастает при самых низких температурах (штриховая кривая на рисунке 6.3).

Возможноеэкспериментальное обнаружение предсказанной аномалии типа Шоттки на c(T) может статьиндикатором ориентации магнитных моментов Er0.75-подсистемы вдоль тригональной оси с.Наследующемрисунке6.4приведенырассчитанныеиэкспериментальные[143, 64] температурные зависимости восприимчивости с необходимыми для анализаTbFe3 (BO3 )4ErFe3 ( BO3 )4коэффициентами: 0.25 χa,cT  легкоосного TbFe3(BO3)4 (кривые 1), 0.75 χa,b,cT Tb0.25Er0.75Fe3 ( BO3 )4легкоплоскостного ErFe3(BO3)4 (кривые 2) и χb,cT  (кривые 3). Из вставки нарисунке 6.4а видно, что восприимчивость χcTb0.25Er0.75Fe3 ( BO3 )4 T  (кривые 3) практически полностьюповторяет вид восприимчивости 0.25 χcTbFe3 (BO3 )4 T  (кривые 1) за исключением области низкихтемператур, начиная с T ≈ 10 К, подтверждая тем самым доминирующий вклад Tb-подсистемы.Tb0.25Er0.75Fe3 ( BO3 )4Интересно сравнить кривые восприимчивости χb,cT  с суммарными кривымиTbFe3 (BO3 )4ErFe3 ( BO3 )40.25 χa,cT  + 0.75 χa,b,cT  .

Суммарная восприимчивость при B||с (штриховаякривая 4 на вставке на рисунке 6.4а) хорошо совпадает с кривой χcTb0.25Er0.75Fe3 ( BO3 )4 T  вплоть доT ≈ 15 К. Аналогичный анализ восприимчивости в базисной плоскости (вставка на рисунке6.4б)такжепоказывает,чтосуммарнаявосприимчивостьErFe3 ( BO3 )40.75 χa,bT  описывает χbTb0.25Er0.75Fe3 ( BO3 )4 T  при Т > 15 К.0.25 χaTbFe3 (BO3 )4 T +196c, B/Тл форм.

ед.(a)TN0.63430.30.4.1120.000.220406020.02c, B/Тл форм. ед.(б)0.43132.0.20021204010.050100150200T, K250300Рисунок 6.4. Рассчитанные (линии) и экспериментальные [143, 64] (значки) температурныезависимости начальной магнитной восприимчивости 0.25a,c(T) TbFe3(BO3)4 (кривые 1),0.75a,b(T) ErFe3(BO3)4 (кривые 2) и b,c(T) Tb0.25Er0.75Fe3(BO3)4 (кривые 3) для В||с (a) и для Вс(b) при T > TN (на вставках при T < TN).Таким образом, как минимум в диапазоне температур от 0 до 15 К Er-подсистема вTb0.25Er0.75Fe3(BO3)4 не является ЛП.

Представленные на рисунке6.4 рассчитанныеTb0.25Er0.75Fe3 ( BO3 )4восприимчивости χb,cT  позволяют в случае b(T) количественно и для c(T)качественно описать эксперимент в предположении, что Er-подсистема в Tb0.25Er0.75Fe3(BO3)4является ЛО при Т < TN.Интересно, что несмотря на то что в парамагнитной области температур в TbFe3(BO3)4 [55,143] (до 300 К) и в ErFe3(BO3)4 [64] (до 150 К) наблюдается существенная анизотропия кривых197c,c(T), в Tb0.25Er0.75Fe3(BO3)4 при T > TN ≈ 40 К и до 80 К экспериментальные кривыевосприимчивости b(T) и c(T) [143] демонстрируют практически полное отсутствиеTb0.25Er0.75Fe3 ( BO3 )4анизотропии в плоскости bc (см. рисунок 6.3).

Рассчитанные кривые χb,cT  при40 K < T < 80 K также практически совпадают. Проведенные расчеты показывают, что малаяанизотропиязависимостейобусловленатем,чтоTb0.25Er0.75Fe3 ( BO3 )4χb,cT Tb-подсистемадаетвпарамагнитнойнебольшойвкладобластивтемпературвосприимчивостьχbTb0.25Er0.75Fe3 ( BO3 )4 T  , в результате вид данной кривой в основном обусловлен вкладом отErFe3 ( BO3 )4Er-подсистемы, и χbTb0.25Er0.75Fe3 ( BO3 ) 4 T  практически совпадает с кривыми 0.75 χa,bT (см. рисунок 6.4б).

Характеристики

Список файлов диссертации