Диссертация (1097685), страница 50

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

Текст из файла (страница 50)

рисунок6.27).Такимобразом,можнопредположить,чтоширокийпикнакривойс(Т)Sm0.7Ho0.3Fe3(BO3)4 вблизи 5 К и затем уменьшение с(Т) при Т  0 связаны со стремлением ксмене ЛП на ЛО состояние.Рисунок6.28.ТемпературныезависимостиначальноймагнитнойвосприимчивостиHo0.5Nd0.5Fe3(BO3)4 для направления магнитного поля B||с (рисунок из работы [142]).Проведенные расчеты кривых с,с(Т) с отклоненными магнитными моментами Fe от оси споказали возможность решения проблемы, связанной с существенным расхождением теории иэксперимента при предположении ЛП состояния в Sm0.7Ho0.3Fe3(BO3)4. Из рисунка 6.27 и247вставки на рисунке 6.27 видно, что рассчитанные сплошные кривые с,с(Т) хорошо описываютэксперимент при всех T < TN. Сплошная кривая с(Т) рассчитана по схеме (см.

рисунок 6.31), вкоторой в результате действия поля B||с реализуется слабонеколлинеарная УГ структура. Приориентации внешнего поля в базисной плоскости вклад всех трех доменов в восприимчивостьс(Т) должен быть учтен, и расчет выполнялся по схеме д (см. рисунок 6.8). Аномалия типаШоттки на экспериментальной кривой с(Т) вблизи 5.5 К связана с перераспределениемнаселенностей нижних уровней основного мультиплета иона Ho3+ в Sm0.7Ho0.3Fe3(BO3)4, икорректный расчет процессов намагничивания воспроизводит наблюдаемый эффект.Как показывают расчеты, РЗ и Fe-подсистемы в разных доменах дают вклады с разнымитемпературными зависимостями.

Например, для а(Т) домен с осью антиферромагнетизмавдоль поля L0 ( = 0) показывает для РЗ-подсистемы немонотонную зависимость с аномалиейтипа Шоттки в районе 9.5 К. При этом Fe-подсистема демонстрирует обычную возрастающую стемпературой параллельную восприимчивость антиферромагнетика.Для доменов с осями антиферромагнетизма под углом  = 60 к полю (L60) температурныезависимости вкладов РЗ- и Fe-подсистем несколько другие. Для РЗ-подсистемы аномалия типаШоттки выражена значительно слабее, и с ростом температуры восприимчивость падает.Восприимчивость Fe-подсистемы отлична от нуля при низких температурах и уменьшается сростом температуры. Расчет а(Т) показывает, что с ростом температуры поле Ва = 0.1 Тлстремится развернуть домены L60 к флоп состоянию (см. схемы д и е на рисунке 6.8 и подробнеедалее), и величина отличия от строгой коллинеарности векторов M1Fe и M 2Fe (в плоскости abпри их наклоне к оси а), изменяясь, составляет 0.10 для Т = 4.2 К и 0.06 для Т = 30 К.Также расчеты показали, что величина отличия от строгой коллинеарности векторов M1Feи M 2Fe для В = 0.1 Тл при расчете зависимостей а(Т) (в домене L0) и с(Т) слабо возрастала сростом температуры (вследствие уменьшения суммарной эффективной константы анизотропиисоединения) от 0.045 при Т = 2 К, до 0.06 при Т = 30 К.Установлено, что в разных доменах с повышением температуры и приближении к ТN поразному происходит вращение магнитных моментов железа M1Fe .

На следующем рисунке 6.29апредставлена температурная зависимость угла отклонения θ1Fe магнитных моментов M1Fe оттригональной оси в разных доменах при B||, с. Видно, что, начиная с угла θ1Fe ≈ 59(при В = 0.1 Тл, Т = 0.1 К и для B||с и для Bс), направление оси легкого намагничиваниянемонотонно меняется с ростом температуры.

Для B||с магнитные моменты железа с ростомтемпературы стремятся ориентироваться перпендикулярно полю и данное поведениепрактически совпадает с характером вращения домена с осью антиферромагнетизма L0 при248Bс. При T > 20 К и Bс домен L0 стремится ориентироваться в плоскость быстрее, чем двадругих домена с осью антиферромагнетизма L60.

Отметим, что характер немонотонногоизменения зависимости θ1Fe (Т) для B||с при низких температурах в основном определяетрезультирующий вид рассчитанной кривой с(Т) (в частности, широкий пик вблизи 5 К).Видимая из рисунке 6.29а тенденция с ростом температуры проявления ЛП характерамагнитной подсистемы Sm0.7Ho0.3Fe3(BO3)4 согласуется с результатами для HoFe3(BO3)4 иHo0.5Nd0.5Fe3(BO3)4, в которых с ростом температуры после спин-переориентационногоградперехода реализовалась ЛП магнитная структура.90B || cB  c, L080B  c, L60(а)7060В = 0.1 Тл50(б)FeK42FeK60FeFeFeK2 , K4 , K6 , Tл B. 4-2FeK2-401020T, K30Рисунок 6.29.

Температурные зависимости угла отклонения магнитного момента железа M1Fe отFeоси с в разных доменах при B||,с (а) и констант анизотропии Fe-подсистемы K2,4,6 T  (б).249На рисунке 6.29б приведены рассчитанные температурные зависимости константанизотропии Fe-подсистемыK2Fe T  ,K4Fe T  иK6Fe T  . Величина, знак и характерFeприведенных зависимостей K2,4,6T  позволяет при B = 0 реализоваться состоянию конус осейлегкого намагничивания (схема а на рисунке 6.27), а в слабых полях вдоль B||с и Bс изменятьугол отклонения магнитных моментов железа от оси с (при В = 0.1 Тл характер зависимостиθ1Fe (Т) показан на рисунке 6.29а).

Расчеты показывают, что учет констант анизотропии FeFeFeFeподсистемы в базисной плоскости K33и K66<< K 2,4актуален при низких температурах вполях В < 1 Тл при расчете кривых намагничивания Mс(В). Аналитический вид температурныхFeзависимостей K2,4,6T  был найден из условия наилучшего согласия экспериментальных ирассчитанных характеристик с,с(Т) при T < TN и Mс,с(B) для В < 1 Тл. Найденная зависимость M Fe  T    Fe (см., например, с. 781 в M 0 3KFe2T согласуется с законом Акулова-Зинера K2Fe T [256]).

При Т = 4.2 К отношение K2Fe K4Fe = 0.85, а при Т = 20 К K2Fe K4Fe = 1.13.Отметим, что существует возможность описания экспериментальных характеристикSm0.7Ho0.3Fe3(BO3)4 при меньших значениях констант K 2Fe , K 4Fe и без учета K 6Fe , при схожейтемпературной зависимости. Однако уменьшение K 4Fe требует еще большего уменьшения K 2Fe ,и в результате отношение K4Fe K2Fe резко увеличивается, достигая при низких температурахвеличин порядка 9–10.Наличие в расчетах дополнительной константы K 6Fe и полученные соотношения константFeK 2,4,6возможно обусловлены тем фактом, что реальное соотношение концентраций ионов Sm3+и Ho3+ в Sm0.7Ho0.3Fe3(BO3)4 отличается от указного в формуле значения параметразамещения х, с которым и были проведены расчеты.

В отличие от соединений Nd1-xDyxFe3(BO3)4(см. §6.2) ферроборат Sm0.7Ho0.3Fe3(BO3)4 не демонстрирует ярких скачков на кривыхнамагниченности, с помощью которых можно было бы оценить значение параметра х. Большийреальный вклад Ho-подсистемы в магнитные свойства Sm0.7Ho0.3Fe3(BO3)4 может бытьпричиной того, что расчеты с параметром х = 0.3 показали необходимость усиления ЛО вкладав магнитную анизотропию (за счет увеличения K 4Fe и введения K 6Fe ) для получения УГ фазы суглом θ1Fe , позволяющим описать экспериментальные характеристики.Крометого,отметим,чтоSm0.7Ho0.3Fe3(BO3)4демонстрируетуникальноедляферроборатов слабоанизотропное поведение магнитных характеристик практически во всем250исследованном диапазоне температур, что также должно сказываться на значенияхконстант анизотропии.6.3.4. Низкополевая область нелинейных кривых намагничиванияРассмотримподробнеенизкополевуюобластьэкспериментальныхкривыхнамагничивания Mс,с(B) при Т = 2 К, которая приведена отдельно на следующем рисунке 6.30(на рисунке 6.25 кривые показаны в полях до 9 Тл).

Видно интересное “переплетение“ кривыхMс(B) и Mс(B) (с учетом высокополевого пересечения при В ≈ 5 Тл, кривые пересекаются трираза). Если продифференцировать низкотемпературные кривые Mс,с(B), то, как видно извставки на рисунке 6.30, кривые дифференциальной магнитной восприимчивости dM c, c /dB(B)проявляют отчетливые пики при 0.4 и 0.8 Тл (для Т = 2 К, светлые значки) и вблизи 0.36 и 0.6Тл (для Т = 5 К, темные значки). Также на кривой dM c /dB(B) для Т = 2 К различим широкийпик вблизи 1.2 Тл.dM/dB, B/Тл . форм.ед.0.8B||cMc,c, B/форм.

ед.1.0T=2K0.6Bc0.50.00.8B, Tл1.6B || cB c0.00.0Рисунок6.30.Низкополевая0.4областьB, Tл0.8экспериментальных1.2кривыхнамагничиванияSm0.7Ho0.3Fe3(BO3)4 для B||c и Bс при Т = 2 К [150]. На вставке – кривые дифференциальноймагнитной восприимчивости dM c, c /dB(B) при Т = 2 К (светлые значки) и Т = 5 К (темныезначки).251Расчеты показали, что обнаруженное “переплетение” кривых Mс,с(B) при В < 1.5 Тлобусловленоспин-переориентационнымипереходамивжелезнойподсистемеSm0.7Ho0.3Fe3(BO3)4 от УГ состояния (схема в и д на рисунке 6.8) к флоп-состоянию (схемы г иж на рисунке 6.25), реализующихся в близких, но отличающихся значениях критических полейпри разных направлениях внешнего магнитного поля. При Т = 2 K для направления Bс флопфаза реализуется раньше (при ВSR ≈ 0.4 Тл), чем для направлении B||с, для которогопараллельная восприимчивость стабилизует начальную фазу до большего поля ВSR ≈ 0.8 Тл.Показанные на рисунке 6.31 для B||с (а) и Bс (б) рассчитанные штрихпунктирныекривые 1 демонстрируют, как намагничивался бы Sm0.7Ho0.3Fe3(BO3)4 в предположении ЛОсостояния в слабых полях, начиная с B = 0.

Характеристики

Список файлов диссертации