Магнитные и магнитоупругие свойства редкоземельных ферроборатов RFe3(BO3)4, R = Nd, Tb, Dy (1103562)
Текст из файла
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТим. М. В. ЛОМОНОСОВА_____________________________________________________________ФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТНа правах рукописиВОЛКОВ ДЕНИС ВИТАЛЬЕВИЧМАГНИТНЫЕ И МАГНИТОУПРУГИЕ СВОЙСТВА РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХФЕРРОБОРАТОВ RFe3(BO3)4, R = Nd, Tb, Dy01.04.11 - физика магнитных явленийАвторефератдиссертации на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукМосква - 2007Работа выполнена на кафедре физики низких температур исверхпроводимостифизическогофакультетаМосковскогогосударственного университета им. М.В.
ЛомоносоваНаучные руководители:доктор физико-математических наук,профессор Васильев Александр Николаевичдоктор физико-математических наук,профессор Колмакова Наталья ПавловнаОфициальныедоктор физико-математических наук,оппоненты:профессор Любутин Игорь Савельевичкандидат физико-математических наук,доцент Котельникова Ольга АнатольевнаВедущая организация:Институт общей физики РАНим. А.М. ПрохороваЗащита состоится “15” ноября 2007 г. в 16 час.
на заседаниидиссертационного совета К 501.001.02 в МГУ им. М.В. Ломоносова поадресу: 119992, ГСП-2, Москва, Воробьевы горы, МГУ, физическийфакультет, аудитория ______.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке физическогофакультета МГУ им. М.В. Ломоносова.Автореферат разослан “_____” октября 2007 г.Ученый секретарьдиссертационного советаНиканорова И.А.1ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность темы. Соединения, содержащие 4f и 3d элементы,весьма перспективны для практического применения, поскольку обладаютбольшим разнообразием магнитных, магнитоупругих, магнитооптических,резонансных и других физических свойств.
Они используются илиисследуются для использования в качестве рабочих материалов в лазернойи вычислительной технике, прикладной магнитооптике, в различныхустройствах микроэлектроники, магнитоакустики и т.д.Изучение 4f-3d соединений важно не только с точки зрения ихпрактического применения. Существование двух магнитных подсистем сосвоей спецификой взаимодействия представляет большой интерес дляфизики магнитных явлений. В формировании физических свойств этихсоединений важнейшую роль играет кристаллическое поле, а такжемагнитоупругое взаимодействие, их изучение позволяет решать проблемы,имеющие фундаментальное значение для физики твердого тела.
Вчастности, оно способствует выяснению ключевых вопросов магнетизма:природыкристаллическогополя,магнитоупругоговзаимодействия,магнитной анизотропии, механизмов индуцированных магнитным полемфазовых переходов в f-d системах и т.д.В качестве объектов исследования были выбраны редкоземельные(РЗ) ферробораты RFe3(BO3)4, имеющие структуру минерала хантита,которые характеризуются яркими магнитными и магнитоупругимисвойствами и их аномалиями при индуцированных магнитным полемфазовых переходах. В случае R = Gd, Nd установлена [1, 2]принадлежностьэтихсоединенийкклассумультиферроиков,исследование соединений с другими R в этом аспекте еще не проводились.Fe подсистема в РЗ ферроборатах упорядочивается антиферромагнитнопри температурах Нееля ТN порядка 30-40 К.
Кристаллы RFe3(BO3)4 имеюттригональнуюсимметрию(пространственнаягруппаR32)и2характеризуются цепочечной структурой для ионов железа, цепочкиориентированы вдоль тригональной оси с. В области упорядочения этисоединения, тем не менее, ведут себя практически как обычныетрехмерные антиферромагнетики. Это позволяет использовать их какобъектыдляисследованияприменимостиобычныхтеоретическихподходов, например, приближения молекулярного поля. Поскольку РЗферробораты RFe3(BO3)4 с разными редкими землями имеют разныемагнитные структуры, это дает возможность выявить роль РЗ подсистемывформированиихарактеристикмагнитныммагнитнойифазовыхполем,структурыпереходов,апробированнымиприизучениимагнитныхиндуцированныхвнешнимтеоретическимимоделями(например, модель кристаллического поля для РЗ иона в соединении).Сравнениерассчитанныхфизическихвеличинсихзначениями,определенными в эксперименте, представляет возможность определитьпараметры соединения, актуальные для рассматриваемого свойства, ипроизводитьанализизмененийсоответствующихпараметровпоредкоземельному ряду.Цель и задачи работы.
Целью диссертационной работы являлосьтеоретическое исследование магнитных и магнитоупругих свойств РЗферроборатов RFe3(BO3)4, имеющих тригональную симметрию, в рамкахединого подхода.Задачами работы являлись:· построение теоретического подхода, отражающего иерархию взаимодействий и кристаллическую и магнитную структуру РЗ ферроборатов;· расчет намагниченности, начальной магнитной восприимчивости имагнитострикции вдоль трех кристаллографических направлений вупорядоченной и парамагнитной фазах, а также анализ их аномалий прифазовых переходах;· расчет вклада РЗ подсистемы в теплоемкость, тепловое расширение и3упругие свойства и влияния магнитного поля на особенности этоговклада;· интерпретация имеющихся экспериментальных данных и определениепараметров исследуемых соединений.Научная новизна и защищаемые результаты.
Впервые получены ивыносятся на защиту следующие научные результаты:· теоретический подход, основанный на модели кристаллического полядля РЗ иона и приближении молекулярного поля, пригодный дляописания термодинамических свойств РЗ ферроборатов;· рассчитанные кривые намагничивания и магнитострикции RFe3(BO3)4 сR = Nd, Tb, Dy для трех кристаллографических направлений вупорядоченной и парамагнитной областях;· выявление механизмов и описание фазовых переходов, индуцированныхвнешним магнитным полем вдоль тригональной оси для R = Tb, Dy и вбазисной плоскости для R = Nd; построение В-Т фазовых диаграмм;· рассчитанныетемпературныевосприимчивостиописаниезависимостивдоль треханомалийтипаначальнойкристаллографическихШотткиимагнитнойнаправлений,сопоставлениеихсоспектроскопической информацией;· теоретическое исследование вклада редкоземельной подсистемы втеплоемкость РЗ ферроборатов;· магнитоупругий гамильтониан РЗ кристалла тригональной симметрии вмультипольном приближении;· рассчитанные полевые и температурные зависимости мультипольныхмоментов и деформационных восприимчивостей и анализ возможныханомалий теплового расширения и упругих констант;· успешное сравнение рассчитанных магнитных и магнитоупругиххарактеристиксизвестнымиэкспериментальнымиопределение параметров исследованных соединений.даннымии4Научно-практическоезначениеполученныхрезультатов.Полученные результаты позволяют в едином подходе описать большуюсовокупность особенностей магнитных и магнитоупругих свойств РЗферроборатов.
В рамках развитых в диссертации представлений объясненимеющийсябогатыйэкспериментальныйматериал,рядэффектовпредсказан и впоследствии экспериментально обнаружен. Практическаяценность полученных результатов связана с возможностью эффективногоуправления физическими свойствами f-d соединений с помощью внешнегомагнитного поля, температуры и разнообразных замещений в РЗподсистеме, что особенно важно для решения проблемы создания новыхмагнитных материалов с заданными свойствами.Апробация работы. По теме диссертации сделаны доклады наследующих конференциях и симпозиумах: Moscow International Symposiumon Magnetism (MSU, Moscow, 2005); семинар “Сильно коррелированныеэлектронные системы и квантовые критические явления” (Троицк, 2005);XX Международная юбилейная школа-семинар "Новые магнитныематериалы микроэлектроники" (МГУ, Москва, 2006); III Joint EuropeanMagnetic Symposia (San Sebastian, Spain, 2006); 34е совещание по физикенизких температур (Ростов-на-Дону, 2006); XIII Feofilov symposium onspectroscopy of crystals doped by rare earth and transition metal ions (Irkutsk, 2007); Iмеждународный, междисциплинарный симпозиум “Среды со структурными магнитным упорядочением” (Multiferroics-2007) (Ростов-на-Дону, 2007).Публикации.
По теме диссертационной работы опубликовано 15печатных работ, 1 статья принята и 1 статья послана в печать. Списокпубликаций приведен в конце автореферата.Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пятиглав, заключения и списка цитируемой литературы. Работа изложена на139 страницах машинописного текста и содержит: рисунков - 41,таблиц - 2, список литературы из 115 наименований.5СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обосновывается актуальность направления и объектовисследования, формулируются цели и задачи диссертационной работы.Приводятся основные положения диссертации и дается краткая аннотациярезультатов, изложенных в каждой из последующих глав.Перваяявляетсяглавасистематизированысведениялитературнымизимеющихсяобзором.работ,Внейпосвященныхявлениям, происходящим в РЗ ферроборатах RFe3(BO3)4 с разными РЗионами, которые являются объектами исследования данной работы.Описана кристаллическая структура РЗ ферроборатов, котораяпринадлежит к тригональной симметрии (пространственная группа R32) идля которой характерно наличие ориентированных вдоль тригональной осис октаэдров FeO6, соединенных между собой ребрами.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
