Диссертация (1097685), страница 47

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

Текст из файла (страница 47)

вставку на рисунке 6.21в) может быть связана с аномалийтипа Шоттки в Dy-подсистеме. Данная аномалия хорошо видна на кривой c(T) для чистогоDyFe3(BO3)4 вблизи 23 К (см. рисунок 6.7а), для состава с х = 0.4 вблизи 20 К (см. рисунок 6.23)и для состава с х = 0.25 вблизи 12 К (см. вставку на рисунке 6.21а). Степень выраженностиданной аномалии на кривой c(T) зависит от нескольких факторов (параметров КП, обменногополя Bfd, угла отклонения в УГ фазе) и в случае состава с х = 0.1 на рассчитаннойрезультирующей кривой c(T) выражена очень слабо (см.

вставку на рисунке 6.21в).Для состава с х = 0.15 и на рассчитанной и на экспериментальной кривой аномалия типаШоттки неразличима.Также для сравнения на вставках на рисунке 6.21б,в приведены штриховые кривыеχcЛО T  , рассчитанные в предположении ЛО характера магнитной подсистемы при всехТ < ТSR. Видно, что совпадение с экспериментом существенного хуже, чем при расчетевосприимчивости исходя из предположения реализации УГ фазы.

Расчеты показывают, что вУГ фазе магнитные моменты железа с ростом температуры разворачиваются перпендикулярнонаправлению полю Вс = 0.1 Тл, что и обусловливает рост восприимчивости c(T), аналогичныйобнаруженному на эксперименте.Какотмечалось,дляколичественноговоспроизведенияэкспериментальныхзависимостей c,c(T) были подобраны температурные зависимости уменьшения с ростомтемпературы констант K 2Fe и K 4Fe . На рисунке 6.22 приведен пример данных зависимостейFeK2,4T  для состава с х = 0.1, используя которые была рассчитана кривая с(T) (см. рисунок6.21в).

Видно, что константа K 4Fe быстрее убывает сростом температуры, чем K 2Fe , как и должнобыть в соответствии с законом Акулова-Зинера (см., например, стр. 781 в [256]). Расчетыпоказывают, что восприимчивость с(T) в УГ фазе с ростом температуры, приближаясь к TSR,наиболее сильно зависит от угла отклонения магнитных моментов железа от оси с,определяемого соотношением K 2Fe и K 4Fe при данной температуре.

Из рисунка 6.22 видно, что сростом температуры скорость возрастания угла θ1Fe увеличивается и при ТSR скачком до 90.233K2 , K4 , Tл B85FeK4280075FeFe90Bc = 0.1 Тл4.95Nd0.9Dy0.1Fe3(BO3)4TSR-2-4-670FeK202468T, Kград61065126014Рисунок 6.22. Температурные зависимости констант анизотропии железной подсистемыFeK2,4T  и угла отклонения магнитного момента железа M1Fe от оси с для направлениямагнитного поля B||с при В = 0.1 Тл.Из рисунка 6.21 видно, что диапазон температур ТSR < Т < ТN, в котором соединениянаходятся в ЛП состоянии, также хорошо описывается теоретическими зависимостями.

Длясостава с х = 0.1 в работе [155] были проведены измерения восприимчивости при разныхзначениях внешнего поля и представленная на рисунке 6.21в рассчитанная с найденнымипараметрами кривая c(T) в поле Вс = 10 кЭ (ЛП состояние) хорошо воспроизводитсоответствующую экспериментальную кривую из данной работы.При направлении магнитного поля в базисной плоскости температурные зависимостиначальной магнитной восприимчивости c(T) составов с х = 0.1, 0.15, и 0.25 демонстрируютаномалии вблизи ТSR, связанные со спин-переориентационным переходом, слабо выраженные ина экспериментальных, и на рассчитанных кривых (рис.

6.21). Переориентация магнитныхмоментов всех подсистем (из состояния в в состояние е, см. схемы на рис. 6.8) происходитпрактически с полным сохранением их проекций вдоль поля Вс.На следующем рисунке 6.23 приведены кривые c,c(T) для состава с наибольшимсодержанием диспрозия x = 0.4. Как отмечалось, температурная зависимость поля переходаВSR(T) для данного состава отличается от имеющейся в составах с меньшим значением234параметра х.

Аномалии на кривой c(T), связанной с температурой спин-переориентационногоперехода, нет. Недавно было установлено, что аномалия на кривой c(T) вблизи 31.4 Кобусловлена не спин-переориентационным переходом из ЛП в начальное состояние, амагнитными упорядочением [153]. Представленные нами ранее в работе [149] расчеты дляданногосостававпредположенииЛОсостоянияпоказываютхорошееописаниеэкспериментальных характеристик (особенно c(T) при T < TN). Однако как видно изтаблицы 6.3, получаемые в предположении ЛО состава обменные поля Bfd существенноотличаются от Bfd в NdFe3(BO3)4 и DyFe3(BO3)4, в частности Bfd в Nd-подсистеме почти в двараза больше, чем в чистом NdFe3(BO3)4.

В результате вопрос о характере низкотемпературногомагнитного состояния в составе x = 0.4 нельзя считать до конца решенным.ИнтересносравнитьNd0.6Dy0.4Fe3(BO3)4сэкспериментальныесуммарнымикривыеэкспериментальнымиc,c(T)восприимчивостикривымивосприимчивости3 ( BO3 )43 ( BO3 )40.6 χc,NdFeT  + 0.4 χc,DyFeT  , полученными из кривых для чистых составов с учетомccвклада. Данные суммарные кривые восприимчивости приведены темными значками наследующем рисунке 6.23. Видно, что для направления поля в базисной плоскостивосприимчивость Nd0.6Dy0.4Fe3(BO3)4 близка к результирующей восприимчивости от чистыхсоставов χ Ndc 0.6Fe Dy0.4Fe T  , однако для направления поля вдоль тригональной оси данные кривыепри T < TN отличаются существенно. Учитывая, что для В||с основной вклад в восприимчивостьχcNd0.6Fe Dy0.4Fe T даетDy-подсистема,находящаясявЛОсостоянии,тоувеличитьрезультирующую восприимчивость до значений в составе с х = 0.4 можно, например,существенно уменьшив обменное поле B Dyfd , что и было сделано в нами в работе [149].

Однакокак отмечалось, получаемые при описании всех измеренных характеристик параметры заметноотличаются от параметров в чистых составах (особенно поле B Ndfd ).Расчеты показали, что увеличить восприимчивость c(T) в составе с х = 0.4 с параметрамиBfd , близкими к значениям в чистых составах, можно, изменив низкотемпературное магнитноесостояние с ЛО на угловое как в составах с х = 0.05-0.25.Из рисунка 6.23 видно, что рассчитанные в предположении УГ состояния кривые c,c(T)достаточно хорошо описывают экспериментальные зависимости. Для сравнения на рисунке6.23 приведена штриховая кривая χcЛО T  , рассчитанная в предположении ЛО характерамагнитной подсистемы с параметрами B Dy,Nd, равными значениям в чистых составах.fd2350.8TNteorc,c, B/Тл форм.

ед.TN0.6Nd0.6Fe+Dy0.4FecNd0.6Fe+Dy0.4Fec0.4c0.2cЛОс0.0Рисунок6.23.020ТемпературныеNd0.6Dy0.4Fe3(BO3)440T, Kзависимости60начальной80магнитной100восприимчивостиNd0.6Dy0.4Fe3(BO3)4 для направлений магнитного поля B||с и Bс при В = 0.1 Тл. Значки –экспериментальные данные [149], линии – расчет. Экспериментальные кривые χcNd,0.6c Fe Dy0.4Fe T получены суммированием вкладов от чистых составов NdFe3(BO3)4 [69] и DyFe3(BO3)4 [58].Штриховая кривая χcЛО T  рассчитана в предположении ЛО характера магнитной подсистемы.Необходимо также отметить, что,учитывая большой вкладNd-подсистемы вNd1-xDyxFe3(BO3)4 (x = 0.05, 0.1, 0.15, 0.25) и возможную реализацию в NdFe3(BO3)4 не тольколегкоплоскостной, но и несоразмерной спиральной магнитной структуры (представляющейсобой длиннопериодическую антиферромагнитную спираль, магнитные моменты Fe и Ndкоторой лежат в плоскости ab) [108, 109, 264], нельзя полностью исключать, что и врассмотренных составах при низких температурах реализуется подобная спиральная структура.Отметим аналогичный характер аномалий на экспериментальных кривых намагничивания вбазисной плоскости не только для Nd0.95Dy0.05Fe3(BO3)4 и NdFe3(BO3)4 [69], но и для других ЛПферроборатов YFe3(BO3)4 [64], EuFe3(BO3)4 [33] и SmFe3(BO3)4 [246].

Поскольку обнаруженныедля всех ЛП ферроборатов аномалии на кривых Mс(B) аналогичны, а спиральный характермагнитной структуры на данный момент установлен только в NdFe3(BO3)4, то можнопредположить, что возможное наличие спиральной структуры в NdFe3(BO3)4 и в исследуемыхсоставах Nd1-xDyxFe3(BO3)4 мало сказывается на характере аномалий на Mс(B), например, в236силу малой анизотропии в плоскости ab. Полученное для Nd1-xDyxFe3(BO3)4 и для другихферроборатов (NdFe3(BO3)4 и SmFe3(BO3)4) согласие рассчитанных и экспериментальныхкривых Mс(B) подтверждает предположение о возможной слабости влияния спиральноймагнитной структуры, по крайней мере, на магнитные характеристики.6.2.5. Теплоемкость Nd1-xDyxFe3(BO3)4 (x = 0, 0.25, 1)ЭкспериментальныеданныедлятеплоемкостиNdFe3(BO3)4[69](кривая1),Nd0.75Dy0.25Fe3(BO3)4 [46, 147] (кривая 2) и DyFe3(BO3)4 [58] (кривая 3) при В = 0 представленына рисунке 6.24 в координатах C/T(Т).

Характеристики

Список файлов диссертации