Исследование индуцированных полем магнитных фазовых переходов в редкоземельных интерметаллических соединениях (R, Y) (Co, Al)2 , R=Tb, Dy, Ho,Er, Tm, Lu и (Gd, Y)Co3 тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.11 ВАК РФ

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М. В. ЛОМОНОСОВА

Физический факультет

На правах рукописи удк 538.22

Соколов Андрей Юрьевич

V_——

Исследование индуцированных полем магнитных фазовых переходов в редкоземельных интерметаллнческих соединениях (Я, Т)(Со,Л1)2, /?= ТЬ, Бу, Но, Ег, Тт, Ьи и (<И, У)Со3

Специальность 01.04.!! - физика магнитных явлений

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико - математических

наук

МОСКВА -1996

Работа выполнена в Институте информатики Московского института радиотехники, электроники и автоматики (Технический Университет) и на кафедре общей физики для естественных факультетов физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова.

Научные руководители: доктор физнко - математических наук,

старший научный сотрудник Маркосян A.C.

кандидат физнко - математических наук, старший научный сотрудник Дубенко И.С.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор Попов А.И. кандидат физико-математических наук,, старший научный сотрудник Горюнов Г.Е.

Ведущая организация: Тверской государственный университет.

Защита состоится "24" С* 1996г. в^Учас. 5^мин.

на заседании специатшфованного совета №3 ОФТТ (К.053.05.77) в МГУ им. М.В. Ломоносова по адресу: 119899 Москва, ГСП, Воробьевы горы, МГУ, физический факультет, аудитория

С диссертацией можно ознакомиться в Библиотеке фцлл^^иг^акультста МГУ им. М.В. Ломоносова.

\ I

Ученый секретарь | I '' fijj

специализ1фованного совета №3 ОФФТ (К.053.05.77) в МГУ им. М.В. Ломоносова, кандидат физико-математических цаук

......у .>

Г^О^ЙсгКотельникова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Аугуальнрщ>, теми. Интермегаллические соединения редкоземельных (РЗ) и .V-переходных металлов образуют один из важнейших классов магнитных материалов. Это обусловлено тем, что магнитное поведение таких интерметаллидов определяется свойствами, присущими как редкоземельным (большая величина намагниченности насыщения, гигантские величины « магнитокристаллической анизотропии и анизотропной магнитострнкции), так и Зс/-магнетикам (высокие температуры магнитного упорядочения, гигантская объемная магннтострикция). Сочетание этих свойств в одном соединении позволяет получать новые магнитные материалы, перспективные, для применения в различных областях современной техники. Известными примерами являются соединения Л/е2, RCo$, ЯгГецВ, обладающие

рекордными магнитными характеристиками и нашедшие широкое практическое применение.

R-3d интерметаллиды представляют большой интерес для физики магнитных явлений, погкольку позволяют изучать взаимодействие двух магнитных подсистем различной природы, образованных 4/-электронамн РЗ юнов и зонными ¿-электронами.

Характерной особенностью R-M интерметаллнческих соединений [вляется гибридизация 3¿/-электронных состояний переходного металла с 5</ <kl)- состояниями РЗ (У)-ионов, что может приводить к существенной рансформации энергетической зависимости плотности состояний N{E) пблиш ровня Ферми Ej. Вследствие этого магнитные свойства зонной (/-подсистемы

азличных интерметаллидов, содержащих одни и toi же 3./элемент, могут начителъно отличаться друг от друга. При определенных условиях зонная одсистема таких интерметаллидов проявляет магнитную нес1абнльность,

v ' - , ■ -. .

оторая заключается в скачкообразном изменении основною сосюшшя при

шмененни внешних (магнитное поле, давление и др.) или внутренних (молекулярное поле, ^(¿у), межатомные расстояния) параметров.

Исследования магнитных, фазовых переходов в редкоземельных интерметаллических соединениях с 3¿/-металлами, зонная подсистема которых является магнитно нестабильной, представляют особый интерес, поскольку позволяют глубже понять особенности магнетизма зонных электронов в этих соединениях, определить параметры межподрешеточного и внутриподрешеточного обменных взаимодействий, сделать выводы о структуре (/-зоны вблизи уровня Ферми, провести сравнительный анализ результатов, полученных различными методами.

Ярким примером магнитной нестабильности является зонный метамагнетизм системы «/-электронов > фазовый переход первого рода парамагнетизм - ферромагнетизм при приложении внешнего поля. В последние годы большое внимание привлекает разновидность зонного метамагнетизма, заключающаяся в индуцированном полем переходе первого рода из слабоферромагнитного в сильноферромагнитное состояние. Такие переходы были обнаружены экспериментально в квазибинарных соединениях У(Со,А1)2,

а также УСоу. Другое проявление магнитной нестабильности зонных электронов, заключается в переходе парамагнитной ¿/-подсистемы (кобальтовой подрешетки) в ферромагнитное состояние в А /-замещенных УС02 и 1иСо2 при изменении ЩЕ) за счет изменения концентрации

электронов.

Несмотря на то, что Н-Ъс1 интерметашшды с магнитной нестабильностью интенсивно изучались различными методами на протяжении ряда; лет во многих лабораториях, некоторые важные вопросы, касающиеся их магнитных свойств, остались невыясненными. В частности, не выяснены особенности проявления магнитной нестабильности, связанные с гонкой структурой ¿/-зоны

и взаимодействием /- и ¿-подсистем, отсутствуют достоверные данные по константам /ч/ обменного взаимодействия в этих интерметаллидах.

Цель работы. Основные цели диссертационной работы заключались в следующем:

- исследовать основное состояние зонной подсистемы квазибинарных А1-замещенных соединений КУ)Со1, Я = ТЬ, Оу, Но, Ег, 1м и соединений

- исследовать индуцированные внешним полем магнитные фазовые переходы в этих системах и определить в них константыобменного взаимодействия.

Научная новизна. Получены и выносятся на защиту следующие новые научные результаты:

1. Впервые исследованы магнитные свойства системы (К|_,/л/()(С%8я/44))2)2, в которой основное состояние меняется от

слабоферромагнитного с метамагнитным переходом во внешнем поле (/=0) до сильноферромагнитного (/=1.0). Обнаружено, что изменение основного состояния происходит при /=0.4. Такое поведение объясняется в модели зонного магнетйзма с учетом конкретных особенностей зависимости свободной энергии от намагниченности. Показано, что небольшие-изменения параметров зонной структуры приводят к скачкообразному переходу системы ¿/-электронов из одного состояния в другое.

2. Установлено, что величина /-с1 молекулярного поля в соединении ГтСо2 меньше критического поля метамагнитного перехода для ¿/-подсистемы, поэтому основное состояние зонной подсистемы в ТтСо2 является парамагнитным.

3. Впервые удалось наблюдать индуцированные полем неколлинеарные магнитные структуры в соединениях (Я,У)(Спь 88^/0.12)2 с

Я = ТЬ, Оу, Но, Ег, Тт. Это достигнуто . специальным подбором составов,

позволившим переместить критические поля в область, наиболее подходящую

I

для экспериментов. Из этих исследований определены константы молекулярного поля Xj-d.

4. Обнаружены и исследованы новые магнитные фазовые переходы в системе (lm,Y){Co, Л1)2, связанные с последовательным размагничиванием и

намагничиванием Со-подрешетки при приложении магнитного поля. Это поведение объяснено в рамках теории ферримагнетика с одной нестабильной подрешеткой.

5. Впервые в соединениях (Gd, У)Со} наблюдались индуцированные полем фазовые переходы, обусловленные магнитной нестабильностью ¿/-подсистемы. Из измерений намагниченности определена константа f-d обменного взаимодействия.

Практическое значение полученных результатов. Полученная в данной работе информация об особенностях магнитных фазовых переходов, магнитоупругих и обменных взаимодействиях R-3d интерметаллических соединений может служить для разработки на научной основе новых магнитных материалов с заданными свойствами.

Апробация работы. По теме диссертации сделано 7 докладов на следующих международных конференциях: 1-я Международная конференция "Magnetoelastic Effects and their-Applications" (Капри, Италия, 1993г.) -1 доклад; Международная конференция "Physics of Magnetism' 93 (Strongly Correlated Electron Systems)" (Познань, Польша, 1993г.) - 2 доклада; 4-й Международный симпозиум "Researches in High Magnetic Fields" (Наймеген, Нидерланды, 1994г.) - 2 доклада; Международная конференция по магнетизму "IOM'94" (Варшава, Польша, 1994г.) - 2 доклада.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 работ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов и списка цитированной литературы. Она

изложена на ¿^¿страницах и содержит: рисунков - таблиц - ^__,

список литературы из наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, формулируются ее основные цели и конкретные задачи. Показаны ее научная новизна и практическая ценность. Кратко изложено содержание работы по главам.

В первой главе (литературный обзор) приведены основные теоретические концепции, необходимые для понимания магнитных явлений, наблюдаемых в РЗ интерметаллических соединениях и дается обзор экспериментальных работ по магнитным свойствам интерметаллидов ЯСо2 и КСо^,

Даны основные модельные представления локализованной теории магнетизма, используемой при описании 4/-магнетиков. Излагаются современные взгляды на природу анизотропной магнитострикции редкоземельных соединений.

Подробно рассмотрена зонная модель магнетизма и некоторые явления, характерные для зонных магнетиков: магнитообъемный эффект и зонный метямагнетизм. Рассматривается влияние особенностей зависимости М(е) вблизи Е; на магнитное поведение системы зонных электронов. В

приближении молекулярного поля обсуждается влияние обменного взаимодействия на поведение таких систем и указывается на важную роль спиновых' флуктуаций в формировании свойств зонного магнетика при высоких температурах.

Рассмотрена природа oтpицaíeльнoй спиновой связи между 5(1 (4г/) и ЗсД электроиами и ее роль в образовании магнитных структур Я-Зг/ шпсрмегаллидов. Кратко изложены основные положения теории двухподрешегочного ферримагнетика.

Сделан вывод, что целенаправленным изменением /-г/ обменного поля путем замещений можно изменять поля метамагнитного перехода в соединениях ИСо2 и ЛСо^. Отмечается неполнота данных по анизотропной

магннтострикции в некоторых соединениях ЯСо^.

г

Во второй главе описаны способы приготовления и аттестации образцов, а также экспериментальные установки для проведения измерений.

Были синтезированы поликристаллические соединения следующих составов:

(К,_(£.ц)(СчшИ4т)г 0.05/51.0 Тт(Со,чА1,)1, 0.05/50.15

Тщ.^С^, 0,05/50.2

(7>И,_,^)(С^.88Л/О.12)2. 0.0 5/51.0 (Т,щчУ,)(С<ъиЛо.н)г- 0.0 5/51.0

л = ть- £>У.Но иЕг. 0.05/50.25 0.05/51.0

Аттестация образцов производилась рентгеновским методом, позволяющим обнаруживать примеси свыше 3 ат.%. В ряде случаев, при необходимости выявить присутствие примесных высокотемпературных магнитных фаз, производился термомагнипшй анализ.

Исследовались намагниченность в импульсных магнитных полях до 300 кЭ (4.2-300К)*, начальная восприимчивость в слабых переменных полях 0.3 + 30 Э (4.2К+300К) и тепловое расширение рентгеновским методом (8 + 300К).

В третьей главе диссертации приводятся результаты экспериментальных исследований А1- замещенных фаз Лавеса (Л, У)(Со,Л/)2

Первый параграф посвящен исследованию магнитного состояния кобальтовом подрешетки в системе (¿и, )2 с немагнитной

редкоземельной подрешеткой. Концентрация алюминия 0.12 выбиралась с

Ряд измерений проводился в полях до 380 кЭ в лаборатории Ван дер Ваальса - Зеемана Амстердамского университета.

Мв,Мв/ф.ед.

1.2

Рис. I. Спонтанная намагниченность (®) и критическое поле мета-мапптюго перехода (в) системы

(Уц Ьщ ){Со0МА10и)1 в зависимости от концентрации тотения ». Открытые кружки - значения намагниченности, рассчитанные из веотшны мапштообьемного зф-фекта.

0.2

О 0.2 0.4 ^ 0.6 0.8 1

гаким расчетом, чтобы при /=0.0 эта система находилась в •лабоферромэгнитной фазе, а при 1=1.0 - в сильноферромагнитной. Было >бнаружено, что в зависимости от / в этой серии наблюдаются два типа кривых «амагничивамия. Составы, богатые лютецием (¿и-типа) находятся в :ильноферромагнитном основном состоянии и их намагниченность слабо >астет с полем. Составы,. богатые иттрием (У-типа), находятся в лабоферромагнитной фазе и испытывают во внешнем поле Н = Ямех 1етамагнйтный переход. При этом при Н > //мег намагниченность этих оединений близка к намагниченности составов ¿м-типа.

На рис. 1 изображены концентрационные зависимости спонтанной [амагниченности М5 и поля метамагнитного перехода системы ^ы^ХС^шЛ'о.ц)^ Видно, что в основном состоянии намагниченность слабо

ависит от / и меняется скачхом вблизи /=0.4. При этом поле метамагнитного ерехода резко уменьшается с ростом концентрации 1м и обращается в нуль

при Эта концентрация является критической, при которой происходит

скачкообразный переход системы из состояния У-типа в состояние Ьи-типа.

Объяснение полученных результатов даегся в диссертации на основе анализа разложения свободной энергии слабого зонного ферромагнетика, записанного в виде:

F{M) = АМг + ВМ* +СМ6 + /Ж8

0)

Коэффициенты А, В, С и /> определяются характером зависимости N(2?) вблизи Ef. Схематический вид зависимостей ДА/) для соединений У(СоимА1012)2 и изображен на рис. 2 сплошными линиями.

Видно, что в У(С%88/14ш)2 минимум свободной энергии достигается в

слабоферромагнитной фазе при Л/5=Л/Ы, тогда как в соединении Ьи{СоатА1щг)г основное состояние соответствует сильноферромагнитной фазе

с Л/8=Л/£ИЛЬН.'Вследствие определенных соотношений между коэффициентами

Рис 2. Схематическое изображение зависимости свободной энергии соединений ^.12)2 от на-магниченности М.

Сплошные и пуи-ктирные лшши относятся к случаям с немагнитными и магнитными РЗ, соответственно.

м

разложения, которые ответственны также за зонный метамагнетизм, на кривой дня У{СоамА1(),1г)1 вдали от основного минимума имеется участок, где Г"(М)

меняет знак. При замещениях У на Ли на этом участке возникает локальный минимум, энергия которого сравнивается с /*'(МСЛ) при г=0.4. При дальнейшем увеличении г этот минимум становится основным и основное состояние соединения трансформируется в сильномагнитное.

Показано, что трансформация ¡ХМ) от У- к ¿н-типу может быть произведена путем небольших изменений коэффициентов В и С при постоянных А и В. Таким образом, различное основное состояние соединений У(Со0МА10и)2 и ¿.м(СеьадЛ^Ш^ можно считать следствием небольших

отличий характеристик ¿-зоны, полагая энергетические зависимости М£) качественно аналогичными как в соединениях ЯСо^, так и в замещенных системах Я(Со1_хЛ/х)2.

В работе показывается, что ¿-подсистему всех Я(Со,А1)2, кроме Ьи(Со,А1)г, можно рассматривать как подсистему У-типа. На рис.2 пунктирные

линии для соединений с магнитными РЗ получены из зависимости Г(М) для У(С%88Л^,12)2 путем добавления в выражение (I) члена, соотетствующего обменной энергии Х^МцМ. Из рис. 2 видно, что ^„(^о^) для 1м(Со,А1)г может располагаться ниже чем Г^ некоторых соединений И(Со0&&А1012)2.

, Вследствие этого температура Кюри (Гс) соединений с лютецием оказывается выше, чем этих соединений ("парадокс" £м).

Во втором параграфе приводятся результаты исследований основного состояния кобальтовой подсистемы и магнитоупругих взаимодействий в ТтСс\ и соединенях Тт^^С^ и Тт(С^,А11)г

. Измерения теплового расширения показали, что в обеих системах ниже Тс возникает магнитообъемиый эффект > КГ3. По величине этого эффекта

был рассчитан магнитный момент кобальта, который оказался слабо зависящим от / в системе Т/п{Со1_,А1,)2 и существенно возрастал в Тш^й^Со^

с ростом концентрации (й/, т.е. с ростом молекулярного поля

подмагничивающего кобальтовую ¿-подсистему. Согласно проведенным оценкам, поле в. ТтСо^ оказалось меньше критического поля

метамагнитного перехода для «/-подсистемы. В работе экспериментально показано, что в ТтСс^, в отличие от других ИСо2, зонная подсистема находится в парамагнитной фазе.

Во всех исследованных соединениях ниже Тс наблюдались ромбоэдрические искажения кристаллической структуры, что соответствует оси легкого намагничивания <111>. Экстраполяционным методом определена константа анизотропной магнитострикции для ТтСо^-. Яц, =-4.МО'3.

Следующий параграф ,диссертации посвящен изучению индуцированных полем неколлинеарных магнитных структур в системе ЬщТт,(Со^^А )2, в

которой сильнсмагнитная фаза является стабильной. V

В диапазоне концентраций 0.1 £/ ¿0.6 в полях до 380 кЭ удалось

наблюдать возникновение неколлинеарных фаз, причем в интервале /=0.1*0.3

оказались экспериментально достижимыми и поля перехода из неколлинеарной

фазы в коллинеарную ферромагнитную структуру НС2. Кривые

намагничивания соединений с /=0.1 и 0.2 представлены на рис. 3. Расчеты

показали, что как намагниченность Со-подрешетки, так и Х^ во всех соединениях этой серии остаются постоянными и равными «1.15ц^ед и

—(135 ± 10> на ф ед., соответственно.

По экспериментальным данным построена магнитная фазовая (1-Н) диаграмма системы 4 ¡м^Тт,(Се^> ¿0.12)2 ПРИ Т-4.2К. Проведенные

температурные измерения позволили также построить (Т-Щ ' фазовые диаграммы этой системы: зависимость критических полей перехода в неколлинеарную фазу от температуры, *

Рис. Кривые иамипшчняашм

соединений

и

¿ц0Х'ГШ02(СО088/(/0 ,2)2

Сгрелками показаны кртичес-кие поля перехода в иеколли-неарнуто фазу.

Приведены экспериментальные данные по исследованию индуцированных полем неколлинеарных магнитных структур в системах 12), с магнитными РЗ. Эти системы были выбраны с таким

расчетом, чтобы переходы в неколлннеарную фазу оказалось возможным реализовать при постоянной концентрации алюминия. В неколлинеарной фазе константу межподрешеточного обменного взаимодействия можно

рассчитать из простой формулы: Я/а = (■ Поскольку поле возникновения

неколлинеарной фазы связано с.намагниченностью ферримагнетика формулой Яс| = к¡¿¡\ЬЛI - Ма[ то понизить его значение можно путем уменьшения

спонтанной намагниченности (приближением к точке компенсации). В исследуемых системах это обеспечивалось уменьшением величины М^ при замещениях в РЗ подрежетке. В работе исследовались переходы в нёколлинеарную фазу . в системах {К,У){Со,А1)г с /?= ТЬ, йу, Но, ЕгнТт.

Экспериментальные кривые намагничивания исследуемых соединений оказались в хорошем согласии с зависимостями, полученными путем компьютерного моделирования. Из кривых М(н) (рис. 4) рассчитывались

значения констант которые приведены в таблице.

М/^/ф.ед.

/ио.2

|ЯС1 лс2 4=0.1

0 100 200 300 400

Н, кЭ

М, Ми/ф.ед.

О 40 80 1 20 160 200 240 320

Н,кЭ

М,^в/ф.ед.

14

Но^С^АЩ

О 40 80 120" 160 200 240 " 320

Н,кЭ

0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 О

М, Цв/ф.ед.

ОуХЛСоо.М.^/

50 100 150 200 300

Н,кЭ

М, йв/ф.«я.

40 80 120 160 200 240 320

Н,кЭ

Рис. 4. Кривые намагничивания соединений (Л.КХСчш^^Ш^ сЛ= ^ РУ- Но, с составами вблизи точки компенсации.

Обращает на себя внимание, что интеграл обменного взаимодействия / слабо зависит от РЗ элемента. Также видно, что в лютециевых соединениях меньше, чем в соединениях с итгрием. В работе обсуждаются закономерности изменения (а также в зависимости от РЗ элемента с учетом таких факторов, как межатомные расстояния, изменение параметров с1- зоны и др.

Далее в диссертации в самках теории молекулярное псж рассматривается возможность реализации индуцированных нолем фаюны.ч переходов различного типа в двухподрешсточном ферримаг пегико с одной нестабильной подрешеткой. Показано, что процесс намагничивания, помкми константы межподрешеточного обменного взаимодействия Х^ п намагниченностей нестабильной Л/, н стабильней М2 подрешеток, зависит от поля метамагнитного перехода ЯМ(ГГ и величины скачка намагниченности в нестабильной подрешетке. В зависимости от соотношений между этими параметрами в ферримагнетике с нестабильной подрешеткой могут происходить в различной последовательности метамагнитные переходы н переходы в неколлинеарную фазу.

ТаЗгаща. Константы межподрешеточного обменного вчанмодействня н обменные шиириы / шггерметаллических соедтгашй НСа^

Л (Л,У)(Со,Л/)2 {К,Ьи){Со,А1)г |

/•10~23Дж М0~23Дж

СИ -620±20 -19.210.7 -4001100 -12.51-3

I ть -537130 -25.111.4 _

Оу -373±20 -23.011.2 „

Но -258±15 -20.011.2

Ег -215112 -17.311.1 •

| Тгп -170±10 -18.411.1 -135110 -14.610.6

На рис. 5 в качестве примера показана кривая намагничивания интерметаллида (7>т^).25^о.75"Ь.12)2• Я этом соединении М) и А/у

таковы, что в процессе намагничивания происходят два метамагннтных перехода с неколлинеарной фазой между ними (в этой фазе Со-подрешегка находится в слабоферромагнитном состоянии). Показано, что такой характер

намагничивания реализуется при выполнении условия |Х|М2>Яме М\ = А/1сильн

Р четвертой главе приводятся результаты исследования намагниченности соединений (У^О^Соу, кобальтовая подрешетка которых

испытывает в поле два метамагнитных перехода. Эти исследования позволили построить зависимость намагниченности кобальтовой подрешетки от концентрации гадолиния, что эквивалентно зависимости от

М, И^ф.ед.

2.5 2.0 1.5

0.5 О

300 400

Рис. 5. Эксперимет&лъиа» и расчетная кривые намагничивании соединения

Вертикальные линии разде-ляот * области с различными фазами. Магнитные струк-туры в этих фазах схемати-чески показаны . стрелками. ' На вставке . показана дифференциальна« ВОС1фИНМЧИ-ВОСТО теоретической (пун-ктнрн«1 линия) и эхсперимен-тальной кривых в области возникновения

неколлинеар-ной фазы. .

200 Н, кЭ

внуэрепнего молекулярного поля, действующего на эту подрешетку. Поскольку в GdCo¡ кобальтовая подрешетка находится во внутреннем поле 2900 кЭ, оказалось возможным проследить, за изменением се намагниченности в полях, существенно превышающих экспериментально достижимые. Полное эффективное поле, действующее на Со-подрешетку, можно записать в виде

Я-4Ф />'М«±Яв„сшн> (2)

Рис. 7. Концсн гршшмшая |ап|1-с1Ш01|ь спонгимной нн-

мапшченности Л/^(0)н нама| ннченнопи Со ■ ПОЛ]К1ПС [VII (О) В 1'МСЮМС

где знаки "+" и "-" относятся к и Ма<Мр соответственно. Таким

образом, зависимость показанная на рис. 6. качественно отражает

характер намагничивания УСо$ в сверхсильных магнитных'полях. Видно, что Мд аномально возрастает при /«0.24 и, возможно, при /=0.1. В составах с концентрацией (<0.225 в магнитном поле наблюдались размытые метамапштные переходы.

Особенности концентрационных и полевых зависимостей намагниченности системы (У^Сс/,)^ могут быть объяснены в модели,

учитывающей нестабильность кобальтовой подрешетки (в предположении, что характеристики ¿/-зоны слабо меняются при замещении У на (7</). Они обусловлены последовательным переходом кобальтовой подрешетки из слабомагнитной в промежуточную и сильномагнитную фазы. Резким возрастанием момента Со объясняются и максимумы восприимчивости паралроцесса в области метамагнитных переходов в эффективном поле.

В области концентраций, близких к точке компенсации (:~0.55), в системе (У]_,<?£/,наблюдались неколлинеарные магнитные структуры. Анализ

кривых намагничивания позволил рассчитать для этих соединений. Ее величина составила 410*^ . Эта константа вычислялась также из значений

полей метамагнитных переходов, наблюдаемых вблизи /==0.2. Оба результата дают близкие значения. Сопоставление предполагаемой концен (рации

4.0; 7

3.0!

Ы, Ии/ф.сд,.

А

\

2.0> '

гч,

I - - •• ■ I ■ 1

0.2 0.4 ( 0.6

---1

0.8 1.0

0

перехода в промежуточную фазу под действием /-¿-обменного поля

с полем метамагнизного перехода УСо3 под действием внешнего поля (600 кЭ)

также позволило оценить которое оказалось значительно больше ( «800к^б), найденного из измерений в сильномагнитной фазе. По-видимому,

это различие связано с существованием 3-х неэквивалентных мест для Со в

структуре типа Ри№3. Из неколлинеарной фазы определяется значение к^,

усредненное по всем трем неэквивалентным местам, тогда как из поля метамагнитного перехода определяется А.^, соответствующая обменной связи

гадолиния с атомами кобальта в /-ой позиции, в которой и происходит метамагнитный переход.

В диссертации на основании полученных данных построены

теоретические магнитные фазовые 1-Н диаграммы соединений со

всеми тяжелыми РЗ, соответствующие различным возможньАЧ случаям.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

Определено основное состояние зонной ¿-подсистемы псевдобинарных соединений {Я,У){Со,А1)2 и и изучена роль /-¿ обменного

взаимодействия в формировании магнитного поведения исследованных систем в сильных магнитных полях.

Основные результаты диссертации можно суммировать следующим образом.

1. Показано, что в системе (^-/¿цИС^ш/Нш^ небольшие изменения плотности ¿-электронных состояний вблизи уровня Ферми при замещениях являются причиной скачкообразного изменения основного состояния кобальта из слабомапштнон в сильномагнитную фазу. Это позволило объяснить аномально высокие значения намагниченности и температуры Кюри соединений Ь{[Со,А1)г в которых сильномагнитная фаза является стабильной

даже в отсутствие/*/ обменного взаимодействия ("парадокс" лютеция).'

-п-

Показано, что ¿/-подсистема,соединений Я{Со,А1)2 с тяжелыми редкими землями аналогична системе У((?о,Л/)г, в которой в отсутствие /ч/ обменного

взаимодействия стабильной является слабоферромагнитная фаза с метамагинтным переходом. В соединениях К(Со,Л/)2 она находится в

сильноферромагнитной фазе за счет подмагничивания/-с! обменным полем.

2. Установлено, что в ТтСо2 обменное поле, действующее на кобальтовую подрешетку, меньше поля метамагнитного перехода. Показано, что в отличие от других ЛС<>2 в интерметаллиде Г/иС^ кобальтовая подрешетка остается парамагнитной ниже Тс.

3. Из экспериментальных крнаых намагничивания соединений [Л,У)(С%88Л41э)2 и (Тт,Ьи)(Сс^мА ^¡2)2, в которых наблюдались

индуцированные полем неколлинеарные магнитные структуры, рассчитаны константы молекулярного поля Х^ и обменные интеграллы / для /?= 77), О у. Но, Ег и Тт.

В системе (Г»),У')(Со, Л/)2 экспериментально реализована последовательность разовых переходов метамагнитное размагничивание ¿-подсистемы ^еколлинеарная фаза - метамагнитное намагничивание ¿/-подсистемы.

Показано, что такой характер намагничивания реализуется только при шполненни условий |Яу(/|Му > //М1Л и М/ > М^

5. Исследованы индуцированные полем магнитные фазовые переходы в собальтовой подрешегке соединений (У(СЦ_()Соз. Показано, что аномалии на

концентрационной зависимости спонтанной намагниченности обусловлены летамагннтным характером намагничивания кобальтовой подрешеткн, (налогом которой выступает соединение УСоу.

. Из значений критических полей переходов в неколлинеарную фазу, габлюдавшихся в районе точки компенсации, и критических полей 1етамагнитных переходбв определена константа молекулярного поля Х^ и истоме (УгОг/1.,)Сг^. Различия в величине эюго парамефа, найденного

различными методами, объясняются наличием трех неэквивалентных мест для ионов Со в структуре типа PuNiy

ОПУБЛИКОВАННЫЕ РАБОТЫ:

1.1.S. Dubenko, R.Z. Levitin, A.S. Markosyan and A.Yu. Sokolov, Study of a magnetic instability of the itinerant (/-subsystem in the Yi_,Lu,(Col.rAl,)1 compounds. Abstract of the European Conference "Physics of Magnetism' 93 ( Strongly Correlated Electron Systems)", June 21-24, 1993, Poznan (Poland), p.48.

2.1.S. Dubenko, Z.M. Gamichidze, R.Z. Levitin, A.S. Markosyan, V.V. Snegirev, and A.Yu. Sokolov, Field induced noncollinear magnetic structures in RCo2 Laves phases. Abstracts of the European Conference "Physics of Magnetism 93" (Strongly Correlated Electron Systems), June 21-24, 1993, Poznan (Poland), p.81.

3.1.S. Dubenko, E. Gratz, R. Hauser, R.Z. Levitin, A. Lindbaum, A.S. Markosyan, R. Resel, V.V. Snegirev and A.Yu. Sokolov, Anisotropic and isotropic magnetostriction in the Гот-based Laves phases Tm).xCdiCol and Tm(Co,.y4/J2. Proc. 1st Int. Conference MEA'93, Capry (Italy), 1993, p. 79-85.

4. P.E. Brommer, I.S. Dubenko, J.J.M. Franse, R. Z. Levitin, A.S. Markosyan, R.J. Radvansky, V.V. Snegirev and A.Yu.Sokolov, Field induced noncollinear magnetic structures in ^/-stabilized RCo} Laves phases. Study of the Lu^yTtnyiCoQ^Alo^)^

system. Physica В 183 (1993) 363-368.

5. I.S. Dubenko, R.Z. Levitin, A.S. Markosyan, V.V. Snegirev and A.Yu. Sokolov, Transformation from a weakly to strongly ferromagnetic ground state in the

YuLu,(Co0MAl0 l2)j system. J. Magn. Magn. Mat. 135 (1994) 326-332.

6. E. Gratz, A. Lindbaum, A.S. Markosyan, H. Mueiler and A.Yu. Sokolov, Isotropic and anisotropic magnetoelastic interactions in heavy and light RCo2 Laves phase compounds. J. Phys.: Condens. Matter 6 (1994) 6699-6709.

7. P.E. Brommer, I.S. Dubenko, JJ.M. Franse, F. Kayzel, N.P. Kolmakova, R.Z. Levitin, A.S. Markosyan and A.Yu. Sokolov, Field induced magnetic phase transitions in a ferrimagnet with one unstable magnetic subsystem. Pliys. Lett. A 189 (1994) 253-256. .

8. Ы. Aruga Katori, Т. Goto, I.Yu. Gaidukova, R.Z. Levitin, A.S. Markosyan, I.S. Dubenko and A.Yu. Sokolov, Magnetization measurements of. the Co-moment induccd by the molecular field in YuGd,Co}. J. Phys.: Condensl Matter 6 (1994)

11119-1П26.

9. X. Аруга Катори, Т. Гото, И.Ю. Гайдукова, Р.З. Левитин, А.С. Маркосян, И.С. Дубенко и А.Ю. Соколов, Влияние/-*/ обменного взаимодействия на магнитное состояние зонной ¿-подсистемы и индуцированные полем магнитные фазовые переходы в интерметаллических соединениях YuGdtCoy ЖЭТФ 106 №5 (1994) 1489-1499.

10. I.S. Dubenko, R.Z. Levitin, A.S. Markosyan, V.V. Snegirev and A.Yu. Sokolov, f-d exchange in the i?Co2-type intermetallic compounds with heavy rare earths. J. Magn. Magn. Mat., 140-144 (1995) 825-826.

11. I.S. Dubenko, R.Z. Levitin, A.S. Markosyan, V.V. Snegirev, A.Yu. Sokolov and H. Yamada, "Lu-paradox" as a consequence of the different magnetic ground states of the R(Co,A!)2 (R=heavy RE and У) and Lu(Co,A !)2 compounds. J. Magn. Magn. Mat. 140-144(1995)827-828.

12. E. Gratz, R. Hauser, A. Lindbaum, M. Maikis, G. Shaudy, R.Z. Levitin, A.S. Markosyan, I.S. Dubenko, A.Yu. Sokolov and S.W. Zochovsky, Gd-substitutions in the ТтСог Laves phase: the onset of long-range magnetic order in the itinerant subsystem.. J. Phys.: Condens. Matter 7 (1995) 567-610

13. P.E. Brommer, I.S. Dubenko, J.J.M. Franse, F. Kayzel, N.P. Kolmakova, R.Z. Levitin, A.S. Markosyan and A.Yu. Sokolov, Phase transitions induced by a magnetic field in a ferrimagnet with one unstable magnetic subsystem. Physica В 211 (1995) 155-157.

14. И.С. Дубенко, Р.З. Левитин, А.С. Маркосян, А.Ю. Соколов и В.В. Снегирев, Обменное взаимодействие в соединениях типа RCo2 с тяжелыми редкими землями. ЖЭТФ 107 Ь2 (1995) 548-555.

15. Н. Aruga Katori, I.S. Dubenko, I.Yu. Gaidukova, T. Goto, R.Z. Levitin, A.S. Markosyan and A.Yu. Sokolov, Influence of the f-d exchange interaction on the field induced magnetic phase transitions in he YuGd,Co3 intermetallics. Physica В 211 (1995)87-89 ' . ,