Диссертация (1097685), страница 59

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

Текст из файла (страница 59)

Экспериментальные температурные зависимости Pb (T) HoGa3(BO3)4 (светлыезначки) и HoAl3(BO3)4 (темные) при Ва = 9 Тл [189]. На вставке – температурные зависимостиΔPaHoAlHoGa  T  , ΔM HoGa HoAl  T  и 270 ΔQ HoAlHoGa  T  (красная кривая) при B = 9 Тл.§7.3. Ho1-xNdxAl3(BO3)4 и Y0.65Nd0.35Al3(BO3)4Значительный интерес представляет исследование новых алюмоборатов, напримерзамещенных составовобеспечивающих еще большое разнообразиеR1(1) x R (2)x Al 3 (BO3 ) 4 ,обнаруживаемых эффектов и, возможно, их усиление. Например, в [142] обнаружено, чтомаксимальная величина поляризации в замещенном ферроборате Ho0.5Nd0.5Fe3(BO3)4 больше,чем в чистом HoFe3(BO3)4 (см. таблицу 1.4 в пункте 1.3.2). Обоснованными представляютсяожидания аналогичного усиления поляризации по сравнению с рекордным значением P вHoAl3(BO3)4 и в алюмоборате Ho1-xNdxAl3(BO3)4.

Использование ионов Nd3+ в замещенныхалюмоборатах также перспективно, поскольку в ферроборатах одно из наибольших значенийP обнаружено в NdFe3(BO3)4 [7]. При этом информации об измерениях полевой зависимостимагнитоэлектрической поляризацииP(B) в чистомNdAl3(BO3)4 в литературенет.К сожалению, было установлено, что алюмоборат NdAl3(BO3)4 находится за пределом291стабильности тригональной фазы, поэтому для исследования были выращены кристаллыразбавленного алюмобората неодима Y0.65Nd0.35Al3(BO3)4 [198].Данный параграф посвящен исследованию магнитных и магнитоэлектрических свойствзамещенных алюмоборатов Ho1-хNdхAl3(BO3)4 и их сравнению со свойствами HoAl3(BO3)4.7.3.1.

Параметры кристаллического поляПоскольку параметры КП (7.2) для иона Ho3+ в HoAl3(BO3)4 позволили хорошо описатьвсе измеренные магнитные и магнитоупругие свойства HoAl3(BO3)4 (см. §7.1 и §8.1), они былииспользованы в качестве начальных для Ho1-хNdхAl3(BO3)4, с которых стартовала процедураминимизации соответствующей целевой функции. Также при поиске параметров КПиспользовались параметры для YAl3(BO3)4:Ho3+ [170], NdAl3(BO3)4 [181], TmAl3(BO3)4(см. §7.4 ) и ферробората HoFe3(BO3)4 [260].Для определения параметров КП в целевую функцию закладывались данные о кривыхнамагничивания Mс,с(B) при Т = 3 К в полях до 9 Тл и температурных зависимостяхнамагниченности Mс,с(Т) от 3 К до 300 К при B = 0.1 и 9 Тл.

Руководствуясь критериямиописания Mс,с(Т, В) и близостью структуры основного мультиплета к обнаруженной вYAl3(BO3)4:Ho3+ [170] и NdAl3(BO3)4 [181], был выбран набор, который позволяет наиболеехорошо описать всю совокупность экспериментальных данных ( Bqk = (x = 0.2 [x = 0.5]), в см-1):B02  566 413 , B04  1470  1338 , B43  260  248 ,B06  37 10 , B63  390  462 , B66  527  477 .(7.4)7.3.2. НамагниченностьКривые намагничивания Mс,с(B) Ho1-хNdхAl3(BO3)4 (х = 0.2, 0.5) при Т = 3 К приведены нарисунке 7.16.

Видно, что с ростом поля кривые Mс,с(B) для каждого состава возрастают сразной скоростью, демонстрируя заметную анизотропию, которая уменьшается с ростомпараметра х. Рассчитанные для каждого состава кривые Mс,с(B) хорошо описываютэкспериментальные кривые. Сравнение Mс,с(B) для Ho1-хNdхAl3(BO3)4 и HoAl3(BO3)4 (см.рисунок 7.1) показывает, что замещение Ho3+ на Nd3+ приводит к небольшому уменьшениюмагнитной анизотропии. При этом характер зависимостей Mс,с(B) аналогичен обнаруженному вHoAl3(BO3)4, поскольку вклад от Ho-подсистемы является доминирующим.

В поле В = 9 Тлвклад Ho-подсистемы составляет  97% в намагниченность Mс(В) и  95% в Mс(В) для составас х = 0.2 и  89% в Mс(В) и  82% в Mс(В) для х = 0.5.ДляпониманияособенностейвкладаNd-подсистемывмагнитныесвойстваHo1-хNdхAl3(BO3)4 в работе [198] были измерены кривые Mс,с(B) разбавленного алюмобората292Y0.65Nd0.35Al3(BO3)4,которыетакжеприведенынарисунке7.16.Видно,чтовY0.65Nd0.35Al3(BO3)4, в отличие от Ho1-хNdхAl3(BO3)4 (х = 0, 0.2, 0.5), легким направлениемнамагничивания является направление магнитного поля в базисной плоскости (Mс > Mс),поэтому замещение Ho3+ на Nd3+ приводит к небольшому уменьшению магнитной анизотропиив Ho1-хNdхAl3(BO3)4. Расчет кривых Mс,с(B) Y0.65Nd0.35Al3(BO3)4 показал, что параметры КП длячистого NdAl3(BO3)4 из [181] позволяют достаточно хорошо описать эксперимент.Mc,c, B/форм.

ед.5Ho0.8Nd0.2Al3(BO3)443Ho0.5Nd0.5Al3(BO3)42McT =3KMc10Y0.65Nd0.35Al3(BO3)4024B, Tл68Рисунок 7.16. Кривые намагничивания Ho1-хNdхAl3(BO3)4 (х = 0.2, 0.5) и Y0.65Nd0.35Al3(BO3)4 дляB||c и Bс при Т = 3 К. Значки – экспериментальные данные [198], линии – расчет.7.3.3. Температурная зависимость магнитной восприимчивостиИз представленных температурных зависимостей Mс,с(Т) Ho0.8Nd0.2Al3(BO3)4 в полеВ = 0.1 Тл (рис. 7.17) и при больших полях В = 3, 6 и 9 Тл (рис.

7.18) видно, что при низкихтемпературах анизотропия кривых Mс,с(Т) с ростом поля В уменьшается и хорошо описываетсяво всем диапазоне температур. Аналогичное хорошее описание Mс,с(Т) при В = 0.1, 3, 6 и 9 Тлдостигнуто и для состава с х = 0.5 (см. вставки на рисунках 7.17 и 7.18). Из вставки на рисунке7.17 видно, что расчет предсказывает сближение и, возможно, пересечение кривых Mс(Т) длясоставов с х = 0.2 и 0.5 при самых низких температурах, в случае если вклад парамагнитныхпримесей в образцах с понижением температуры не будет доминирующим.293cc,c, B/форм. ед.cc0.40.4Ho0.8Nd0.2Al3(BO3)4c0.2Ho0.5Nd0.5Al3(BO3)40.2c0.00102030Ho0.8Nd0.2Al3(BO3)4c0.0050100150T, K200250Рисунок 7.17. Температурные зависимости намагниченности Mс,с(Т) Ho0.8Nd0.2Al3(BO3)4 приВ = 0.1 Тл.

На вставке – низкотемпературная область Mс,с(Т) Ho1-хNdхAl3(BO3)4 (х = 0.2, 0.5).Значки – экспериментальные данные [198], линии – расчет (красные– Mс(Т), черные – Mс(Т)).c,c, B/форм. ед.Mc94Ho0.5Nd0.5Al3(BO3)4Mc4923200620406080Ho0.8Nd0.2Al3(BO3)46B = 3 Tл0050100150T, K200250Рисунок 7.18. Температурные зависимости намагниченности Mс,с(Т) Ho0.8Nd0.2Al3(BO3)4 приВ = 3, 6, 9 Тл. На вставке – низкотемпературная область Mс,с(Т) Ho0.5Nd0.5Al3(BO3)4. Значки –экспериментальные данные [198], линии – расчет (красные– Mс(Т), зеленые – Mс(Т)).294Анализ значений Mс/Mс Ho1-хNdхAl3(BO3)4 показывает, что для В = 0.1 и 3 Тл происходитуменьшение анизотропии, а для В = 6 и 9 Тл – ее небольшой рост по сравнению с HoAl3(BO3)4.Например, для Ho0.8Nd0.2Al3(BO3)4 при T = 5 К (в скобках приведены значения для HoAl3(BO3)4):Mс/Mс = 1.99 (2.21), 1.34 (1.35), 1.08 (1.07) и 1.00 (0.99) для В = 0.1, 3, 6 и 9 Тл соответственно.Как видно из следующего рисунка 7.19, расчет температурных зависимостей Mс,с(Т) дляY0.65Nd0.35Al3(BO3)4 с параметрами КП для чистого NdAl3(BO3)4 из [181] позволяет хорошоописать соответствующие экспериментальные зависимости.10Y0.65Nd0.35Al3(BO3)488B = 0.1 Тл66c4-3c,c, 10 B/форм.

ед.1024c020c010203040c050100150T, K200250Рисунок 7.19. Температурные зависимости намагниченности Mс,с(Т) Y0.65Nd0.35Al3(BO3)4 приВ = 0.1 Тл. Значки – экспериментальные данные [198], линии – расчет. На вставке –низкотемпературная область кривых Mс,с(Т).Показанные на рисунке 7.20 зависимости Mс – Mс(T) Ho0.8Nd0.2Al3(BO3)4 (светлые значки)и HoAl3(BO3)4 (темные значки) при В = 0.1–9 Тл позволяют проанализировать зависимостьмагнитной анизотропии от температуры и значения внешнего поля. Видно, что кривыеMс – Mс(T) для Ho0.8Nd0.2Al3(BO3)4 при В = 0.1 и 3 Тл идут ниже (анизотропия меньше) кривыхдля HoAl3(BO3)4. Для большего поля В = 9 Тл (и частично для 6 Тл), наоборот, наблюдаетсяпревышение кривых Mс – Mс(T) Ho0.8Nd0.2Al3(BO3)4, которое с ростом температуры меняется, ианизотропия снова становится меньше, чем в HoAl3(BO3)4.295Анализ зависимостей Mс – Mс(T) Y0.65Nd0.35Al3(BO3)4 (вставка на рисунке 7.20)показывает, что вклад Nd-подсистемы в магнитную анизотропию Ho1-хNdхAl3(BO3)4 имеетc-c, B/форм.

ед.31.06c-c, B/форм. ед.другой знак и существен для T < 60 K и В > 0.1 Тл.0.00.1 Tл369Y0.65Nd0.35Al3(BO3)4-0.1-0.200.5204060T, K9Ho0.8Nd0.2Al3(BO3)40.00B = 0.1 Тл50100T, K150Рисунок 7.20. Экспериментальные температурные зависимости Mс – Mс(T) Ho0.8Nd0.2Al3(BO3)4(светлые значки) и HoAl3(BO3)4 (темные значки) при В = 0.1, 3, 6 и 9 Тл [198].

На вставке –низкотемпературная область Mс – Mс(T) Y0.65Nd0.35Al3(BO3)4.Рассмотрим, что происходит с вкладом Ho-подсистемы в магнитную анизотропиюHo1-хNdхAl3(BO3)4. Поскольку для Y0.65Nd0.35Al3(BO3)4 кривые Mс – Mс(T) < 0 (см. вставку нарисунке 7.20) и результирующие кривые Mс – Mс(T) Ho0.8Nd0.2Al3(BO3)4 за исключениемнизкотемпературного участка для В = 3 Тл близки к кривым для HoAl3(BO3)4, то вклад Hoподсистемы в магнитную анизотропию замещенного алюмобората Ho1-хNdхAl3(BO3)4 сталзаметно более анизотропным, чем в чистом HoAl3(BO3)4. Оценка значений Mс – Mс(T)Ho0.8Nd0.2Al3(BO3)4 за вычетом значений для Y0.65Nd0.35Al3(BO3)4, т.е. вклада от Ho-подсистемы,показывает, что относительно HoAl3(BO3)4 при T = 5 К анизотропия в Ho-подсистемепрактически не изменилась в поле 3 Тл, увеличилась в 1.5 раза в 6 Тл и увеличиласьв  7 раз в 9 Тл.2967.3.4.

Магнитоэлектрическая поляризацияИз вышеизложенного понятно, что Ho1-хNdхAl3(BO3)4 (х = 0.2, 0.5) и HoAl3(BO3)4демонстрируют близкие магнитные свойства. При этом наблюдается небольшое уменьшениерезультирующей магнитной анизотропии с ростом параметра х. Рассмотрим, как повлияли нарекордную поляризацию НоAl3(BO3)4 замещение Но3+ на Nd3+, изменившееся КП имагнитная анизотропия.На следующих рисунках изображены полевые зависимости продольной (Paa(Ba)) ипоперечной (Pab(Bb)) поляризации Ho0.8Nd0.2Al3(BO3)4 (рис. 7.21) и Ho0.5Nd0.5Al3(BO3)4 (рис.7.22).

Характеристики

Список файлов диссертации