CsCl-型和MgCu_2-型稀土金属间化合物的磁性研究

发布时间：2018-03-07 04:08

本文选题：稀土金属间化合物　切入点：磁性质　出处：《华中科技大学》2015年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：稀土金属间化合物由于在室温下具有良好的延展性和磁致伸缩等性质而受到广泛的关注。RAg(R稀土元素)体系中的稀土离子具有局域的f轨道电子,电子的自旋、轨道以及晶格之间的相互耦合作用,使得这类材料往往表现出多样的磁性行为；另一方面,在稀土与磁性过渡族金属之间形成的化合物RFe2中,由于稀土的4f电子、过渡金属的3d电子之间的相互作用导致该类材料中存在着多种磁有序状态,伴随着结构形变引起一系列不同的物理现象,如过冷／过热、磁化跳变、相共存、动态阻滞和缓慢弛豫等。根据晶体结构以及电子耦合相互作用的复杂程度,本文首先研究了CsCl型简单立方结构的RAg化合物中4f电子的磁性,进一步地研究了具有MgCu2型Laves相结构稀土金属间化合物Tb0.2Pr0.8(Fe0.4Co0.6)1.93中4f和3d电子的相互作用磁性,以及掺杂对其磁性的影响。主要研究内容如下：一、简单介绍了稀土元素和过渡族金属元素的磁性、以及由它们形成的具有CsCl型简单立方结构的RAg金属间化合物和具有MgCu2型Laves相结构的CeFe2金属间化合物的磁特性,分别从晶体结构、磁结构和研究现状等方面来阐述这两类体系的磁性行为,并讨论掺杂CeFe2中的类马氏体相变行为。二、研制并介绍了脉冲强磁场下的磁化测量系统和近邻探测振荡(Proximity Detector Oscillator:PDO)测量系统。分别介绍了这两种技术的测量原理、系统结构和标定方法等,同时简单地分析了脉冲强磁场的测量中可能引起噪声的几个因素并给出了相应地提高信噪比的手段。三、研究了具有CsCl型简单立方结构的RAg (R=Gd, Ho, Dy)金属间化合物的4f电子磁性,并使用脉冲强磁场进行了系统的磁化测量,分别得到了三种化合物的磁相图；重点研究了非磁性Al3+掺杂对Dy50-xAlxAg50(x=0,0.3,1.2和1.8)磁性行为的影响,发现对于掺杂浓度最高的样品(x=1.8)反而具有与纯DyAg最相似的磁化行为,并使用所提出的超晶胞模型很好地解释了这种反常的稀释掺杂效应。四、使用PDO方法对DyAg进行了研究,同时测量了铜酸盐超导材料的上临界场。进一步地将DyAg样品的PDO测量结果与电输运、磁化测量结果进行了比较,同时将PDO测量方法在脉冲强磁场下的应用进行了展望。五、研究了具有MgCu2型Laves相结构的Tb0.2Pr0.8(Fe0.4Co0.6)1.93-xCx (x=0,0.05,0.1,0.15,0.2,0.3,0.4和0.5)金属间化合物由局域4f电子与巡游3d电子相互作用决定的磁化特性：当C掺杂浓度x≤0.2时,观察到磁化强度的跳变行为：当C掺杂浓度x0.2,磁化跳变行为完全消失；并且在C掺杂浓度x=0.15时,磁化跳变的数量最多。这种磁化的跳变行为归因于反铁磁到铁磁转变过程中的一级结构相变所伴随的应变的爆发式释放。六、详细地研究了C掺杂浓度为x=0.05的Th0.2Pr0.8(Fe0.4Co0.6)1.88C0.05样品的磁化行为。实验结果表明,在低温区域,与时间有关的磁弛豫行为、与磁场扫描速率和冷却磁场相关的磁化跳变行为表明该样品具有类马氏体相变的磁特性,同时也说明其反铁磁到铁磁有序的转变具有一级相变的特性。七、研究了不同的稀土元素对Tb1-yPry(Fe0.4Co0.6)1.88C0.05(y=0,0.8和1)化合物磁化跳变行为的影响。实验结果表明,轻稀土元素Pr对该体系中磁化跳变行为的出现起到决定性的影响,在含有重稀土元素Tb的化合物中没有观察到磁化跳变行为。同时,该体系中出现磁化跳变行为的不同样品均具有类马氏体的相变特性。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O482.5

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