Исследование индуцированных полей 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

1 Физический факультет

Л : Ш1

' ' ' " * На правах рукописи

удк 538.22

Соколов Андрей Юрьевич

Исследование индуцированных полей магнитных фазовых переходов в редкоземельных интерметаллическнх соединениях (/?, У)(Со,Л1)1, Я= 7Ь, Бу, Но, Ег, Тт, Ьи и (<л/, У)Со3

Специальность 01.04.11 - 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 автоматик» (Технический Университет) и на кафедре общей физики для естественных факультетов физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова.

Научные руководители: доктор физико - математических наук,

старший научный сотрудник Маркосян A.C.

кандидат физико - 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 "2.sOUZJ^& 1996г. в#час. ^¿?мин. на заседании специализированного 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 физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова. Автореферат разослан

'2 t С^^ШХЯ 1996г.

Ученый секретарь специализированного совета №3 ОФФТ (К.053.05.77) в МГУ им. М.В. Ломоносова, кандидат физико-математических наук O.A. Котеяышкоеа

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Дгггуальцостгь темы. Интерметашшческие соединения редкоземельных (РЗ) и Зг/-переходных металлов образуют один из важнейших классов магнитных материалов. Это обусловлено тем, что магнитное поведение таких интерметаллидов определяется свойствами, присущими кшс редкоземельным (большая величина намагниченности насыщения, гигантские величины магннтокристаллическдй анизотропии и анизотропной магнитострикции), так и З^-магнетикам (высокие температуры магнитного упорядочения, гигантская объемная магнктострикция). Сочетание этих свойств в одном соединении позволяет получать новые магнитные материалы, перспективные, для применения в различных областях современной техники. Известными примерами являются соединения RFe2, RCo5. R2FeuB, обладающие

рекордными магнитными характеристиками и нашедшие широкое практическое применение.-

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

Характерной особенностью R-Sd интерметаллических соединений является гибридизация электронных состояний переходного металла с 5d (4d)- состояниями РЗ (У)-ионов, что может приводить к существенной грансформации энергетической зависимости плотности состояний N{E) вблизи уровня Ферми Ej. Вследствие этого магнитные свойства зонной (/-подсистемы

различных интерметаллидов, содержащих один и тот же 3(/-элемент, mdi yi значительно отличаться друг от друга. При определенных условиях зонная подсистема таких интерметаллидов проявляет магнитную неаабилыюсть, которая заключается в скачкообразном изменении основного состояния при

изменении внешних (магнитное поле, давление и др.) или внутренних (молекулярное поле, лф5у), межатомные расстояния) параметров.

Исследования магнитных фазовых переходов в редкоземельных шперметаллических соединениях с ^-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,Л1)2,

а также УСо3. Другое проявление магнитной нестабильности зонных электронов, заключается в переходе парамагнитной ¿/-подсистемы (кобальтовой подрешетки) в ферромагнитное состояние в .^/-замещенных УС(>1 и ЬиСо^ при изменении ЩЕ) за счет изменения концентрации <1-

электронов.

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

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

Цель работы. Основные цели диссертационной работы заключались в следующем:

- исследовать основное состояние зонной подсистемы квазибинарных А1-замещенных соединений ЯУ)Со,, Я - 77?, йу, Но, Ет, Ей и соединений

- исследовать индуцированные внешним полем магнитные фазовые переходы в этих системах и определить в них константы/-<} обменного взаимодействия.

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

1. Впервые исследованы магнитные свойства системы

в которой основное состояние меняется от

слабоферромагнитного с метанагнитным переходом во внешнем поле (/=0) до сильноферромагнитного (/=1.0). Обнаружено, что изменение основного состояния происходит при ^0.4. Такое поведение объясняется в модели зонного магнетизма 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 /-с/ молекулярного поля в соединении ТшСо2 меньше критического поля метамагнитного перехода для ¿-подсистемы, поэтому основное состояние зонной подсистемы в ТтСог является парамагнитным.

3. Впервые удалось наблюдать индуцированные полем неколлинеарные магнитные структуры в соединениях (Я.УКСльяИ'о.п^ с

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

позволившим переместить критические поля в область, наиболее подходящую

д)м экспериментов. Из этих исследований определены константы молекулярного поля \jd.

4. Обнаружены и исследованы новые магнитные фазовые переходы в системе (TmJ){Ca,AI)2% связанные с последовательным размагничиванием и

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

5. Впервые в соединениях (Gil, У)Сог 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, магннтоупругнх и обменных взаимодействиях Я-.V/ 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.)- I 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" (Наймегсн, Нидерланды, 1994г.) - 2 доклада; Международная конференция но магнетизму "1СМ'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

шложена на г/? 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 ннтерметаллических соединениях и дается обзор экспериментальных работ по магнитным свойствам интерметшишдов ЛСи 11Со$.

Даны основные модельные представления локализованной теории магнетизма, используемой при описании 4/-магнетков. 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 метамагнетизм. Рассматривается влияние особенностей зависимости N{E) вблизи Ef 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.

Рассмотрен? природа отрицательной спиновой связи между 5с/ (4<У) и Ъ<1-электроиами и ее роль в образовании магнитных структур Д-Зс/ пн1 ермегаллидов. Кратко изложены основные положения теории двухподрешегочного ферримагкетика.

Сделан вывод, что целенаправленным изменением /-</ обменного поля путем замещений можно изменять поля метамагнитного перехода в соединениях RCu1 и ЛСо^. Отмечается неполнота данных по анизотропной магннтострикции в некоторых соединениях ЯСо^.

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

Были синтезированы поликристаллические соединения следующих составов:

(П-/Ь0(С%88Л4ш)г 0.0 £Г £ 1.0

Тт{С(^,А1,)г 0.0 £/ 2 0.15

Гт1чС(!,Со2, 0.02/<0.2

(Тгщ^Ьц^СоомА^)^ 0.0 £/£1.0

(Т,щч¥,){С<шА1о.1?)2. 0.0 £/<1.0

Я = ТЬ На "£>. 0 20.25 0.02/5 1.0

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-ЗООК)', 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 (К, У)(Со,А1)2

Первый параграф посвящен исследованию магнитного состояния кобальтовой подрешетки в системе (^.12)2 с немагнитной редкоземельной подрешеткой. Концентрация алюминия 0.12 выбиралась с

' Ряд измерений проводился в полях до 380 кЭ в лаборатории Ван дер Ваапьса - '¿ееыана Амстердамского университета.

Ма, /¿в/ф.ОД.

II--—=—11.2

К 0

100

Рис, 1.Спо1ггаинаянамапшчеи-ность (®) н критическое поле мета-маппгтого перехода (И) системы

в эависи-

мости от концентрации лютеция ». Открытые кружки - значения намагниченности, рзссчитагапле из величины мапштообъемного эф-фекта.

0.2 0.4 | 0.6 0.а 1

таким расчетом, чтобы при <=0.0 эта система находилась в слабоферромзгнитиой фазе, а при 7=1.0 - в сильноферромагнитной. Было обнаружено, что в зависимости от I в этой серии наблюдаются два типа кривых намагничивания. Составы, богатые даотецием (£-м-типа) находятся в сильноферромагнитном основном состоянии и их намагниченность слабо растет с полем. Составы, богатые иттрием (У-типа), находятся в .слабоферромагнитной фазе и испытывают во внешнем поле Я = Ямет метамагнитный переход. При этом при Н >НМСТ намагниченность этих соединений близка к намагниченности составов ¿и-типа.

На рис. 1 изображены концентрационные зависимости спонтанной намагниченности М5 и поля метамагнитного перехода системы 12)г Видно, что в основном состоянии намагниченность слабо

зависит от / и меняется скачком вблизи /=0.4. При этом поле метамагнитного перехода резко уменьшается с ростом концентрации Ьи и обращается в нуль

при /-0.4. Эта концентрация является критической, при которой происходит скачкообразный переход системы из состояния У-типа в состояние ¿«-типа.

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

Р(М) = АМг+ВМ* + СМ6 + ОМ* (I)

Коэффициенты А, В, С и В определяются характером зависимости /*/(£) вблизи Ef. Схематический вид зависимостей ДМ) для соединений ^(С^даЛ^ш^ и изображен на рис. 2 сплошными линиями.

Видно, что в .88^^.12)2 МИНИК^УМ свободной энергии достигается, в

слабоферромагнитной фазе при М^М^, тогда как в соединении ¿м(С£Ь88/4^) 12)2 основное состояние соответствует сильноферромагнитной фазе

с Л/8=Л/сильн. Вследствие определенных соотношений между коэффициентами

Pite 2. Схематическое изображение зависимости свободной энергии соединений ^(CoQjjg/i/yjj)^ от на-мапшчмшоеш М.

Сплошные и пуи-ктирвые лшши относятся к случаям с нсмапштишш и малштиыми РЗ, соответственно.

О

разложения, которые ответственны также за зонный метамагнетизм, на кривой для У(Сс\)83^/012)2 вдали от основного минимума имеется участок, где Р"{м)

меняет знак. При замещениях У на £и на этом участке возникает локальный минимум, энергия которого сравнивается с F(MÍ^ при /=0.4. При дальнейшем увеличении ( этот минимум становится основным и основное состояние соединения трансформируется в снльномагнитное.

Показано, что трансформация ДМ) от У- к ¿ы-типу может быть произведена путем небольших ■ изменений коэффициентов В и С ■ при постоянных А и £>. Таким образом, различное основное состояние соединений У(С%88Л/о,2)2 и ¿.«(Ссь88.44,12)2 можно считать следствием небольших отличий характеристик ¿/-зоны, полагая энергетические зависимости Ы{е) качественно аналогичными как в соединениях ЯСо}, так и в замещенных системах

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

линии для соединений с магнитными РЗ получены из зависимости Г(М) для ^(С^Ъ.гз^оп^ путем добавления в выражение (I) члена, соотетствующего обменной энергии Х^МцМ. Из рис. 2 видно, что /^^(Л/,.,^,,) для Ьи{Со,А1)2 может располагаться ниже чем /г1тг1п некоторых соединений Л(С%88Л^12)2.

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

Во втором параграфе приводятся результаты исследований основного состояния кобальтовой подсистемы и магнитоупругих взаимодействий в ТтСог и соединенях и 7>я(Сщ_,Л/,)2.

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

был рассчитан магнитный момент кобальта, который оказался слабо зависящим от / в системе Г/и(С^_,Л/,)2 «существенно возрастал в Тт^в^Со^

с ростом концентрации вс1, 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 ТтСо2, в отличие от других ЯСо2, 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 магнитострикцни для ТтСо2: ^н 1 =-4.Ы0"3,

Следующий параграф .диссертации посвящен изучению индуцированных полем неколлинеарных магнитных структур в системе ЬщыТщ{Сг^^А^^)^ в

которой сильномагнитная фаза является стабильной.

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 неколлйнеарной

фазы в коллинеарную ферромагнитную структуру //с2. Кривые

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

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

—(135 ± 10) На ^ ед'' соответствгнно-

По экспериментальным данным построена магнитная фазовая (/-Н) диаграмма системы ПРИ Т-А.2К. Проведенные

температурные измерения позволили также построить (Т-Н) фазовые диаграммы этой системы: зависимость критических полей перехода в неколлинеарную фазу от температуры.

100

200 300 Н, 1СЭ

400

Рис. 3. Кривые намагничивания соединений

^ЩчТ1ЩА(Со,ушЛ1{]П)7

Ьи^ъТщг{СойиА1йП)г

С грелками показаны кртнчсс к-не поля перехода в неколли-неариую фазу.

ПО

исследованию

Приведены экспериментальные данные индуцированных полем неколлинеарных магнитных структур в системах (/?,У)(С%88/4^12)2 с магнитными РЗ. Эти системы были выбраны с таким

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

рассчитать из простой формулы: Яу</ =Нвтт?м- Поскольку поле возникновения

неколлинеарной фазы связано с намагниченностью ферримагнетика формулой #с1 = XщМто понизить его значение можно путем уменьшения

спонтанной намагниченности (приближением к точке компенсации). В исследуемых системах это обеспечивалось уменьшением величины Му при замещениях в РЗ подрешетке. В работе исследовались переходы в неколлинеарную фазу в системах (/?,У)(Со,Л/)2 с Я = ТЬ, Оу, Но, Ег и Тт.

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

значения констант Х^, которые приведены в таблице.

Рис. 4. Кривые намагничивания соединений (Л. с ТЪ. &У< Н°< Ег

с составами волти точки компенсации.

Обращает на себя внимание, что интеграл обменного взаимодействия / слабо зависит от РЗ элемента. Также видно, что в лютециевых соединениях Х^ меньше, чем а соединениях с иттрием. В работе обсуждаются закономерности изменения А/;/ (а также 1^) в зависимости ог РЗ элемента с учетом таких факторов, как межатомные расстояния, изменение параметров <7- зоны и др.

Далее в диссертации в рамках теории молекулярного ноли рассматривается возможность реализации индуцированных полем фазовых переходов различного типа в двухподрешеточном ферримагнетике с одной нестабильной подрешеткой. Показано, что процесс намагничивания, помимо константы межподрешеточного обменного взаимодействия и

намагниченностей нестабильной М1 и стабильной М2 подрешеток, записи г от поля метамагнитного перехода Ямег 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 и переходы в неколлинеарную фазу.

Таблица. Константы межподрешеточного обменного взаимодействия и обменные шплуалы 1 шлгерметалличсскнх соединений АСу^

Я {Н,У){Со,А1)г {К,Ьи)(Со,А1)г

л кЭ-фед/ V*. Лв /•10'23Дж Л кЭ-ф.ед/ Лв /•10"23Дж

ш - -620120 -19.2Ю.7 -4001100 -12.513

ть -537±30 -25.111.4 1

Оу -373±20 -23.0±1.2 _ 1

Но -258115 -20.0±1.2 _ „

Ег -215112 -17.3±1.1 „

Тт -170±10 -18.4±1.1 -135110 -14.610.6

На рис. 5 в качестве примера показана кривая намагничивания интерметаллида В этом соединении Х^, М} и Мл

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

намагничивания реализуется при выполнении условия ЩМг > #м Л/, = М 1сШ1Ы1

В

четвертой главе приводятся результаты исследования

намагниченности соединений {У^й^Со^, кобальтовая подрешетка которых испытывает в поле два мегамагнитных перехода. Эти исследования позволили построить зависимость намагниченности кобальтовой подрешетки от концентрации гадолиния, что эквивалентно зависимости от

М, ^г/ф.ед.

Рис. 5. Экспериментальная и расчетная крюшг шшагщгаавдкш соединения

Вертикальные линии разде-яягот области с различимми «¡шаха!. Мапштаые струк-туры в этих фазах схсмати-чсски показаны стрелками.

На встаоке показана дифференциальная воспрдамчи-восгь теоретической (пун-иирная линия) II зксперимен-тальной кривых в области возникновения

неколлииеар-ной фазы.

400

внутреннего молекулярного поля, действующего на эту подрешетку. Поскольку в <ус/0>3 кобальтовая подрешетка находится .во внутреннем поле 2900 кЭ, оказалось возможным проследить, за изменением ее намагниченности в полях, существенно превышающих экспериментально достижимые. Полное эффективное поле, действующее на Со-подрешетку, можно записать в виде

^фф = (2)

4.0¡

¡

3.0

M. Ни/ф.ед.......... ......

0.„ t. o ..^.»M-

2.0> ■

í'f'

i

Щ

0.2 0.4 f 0.6

Piic. 7. Концсифяшюнная 1Я»н-симис|ь спонтанной намагниченное! и Ms (О)и Hawai пиченности Со -подреше mi Mj (о) в системе

(Y^GdJCoy.

0.8

1.0

где знаки "+" и "-" относятся к Mtj>Mj и Kij<Mp соответственно. Таким образом, зависимость Mj{t), показанная на рис. 6. качественно огражает

характер намагничивания YCo¡ в сверхсильных магнитных полях. Видно, что Mlt аномально возрастает при /«0.24 и, возможно, при /»0.1. В составах с концентрацией t<0.225 в магнитном поле наблюдались размытые метамагнитные переходы.

Особенности концентрационных и полевых зависимостей намагниченности системы (Yi4Gcl,)C<^ могут быть объяснены в модели,

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

В области концентраций, близких к точке компенсации (/«0.55), в системе (У|_,СУ()0>, наблюдались неколлинеарные магнитные структуры. Анализ

кривьнс намагничивания позволил рассчитать Xjá 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

перехода 3 в промежуточную фазу под действием /-¿-обменного поля

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

также позволило оценить Л.уу, 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 />ыЛг/3. Из неколлинеарной фазы определяется значение Х^, усредненное по всем трем неэквивалентным местам, тогда как из поля метамагнитного перехода определяется х'^, 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 У;_,/?,(?<>} со

всеми тяжелыми РЗ, соответствующие различным возможньПи случаям.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

Определено основное состояние зонной ¿-подсистемы псевдобинарных соединений (Я,У){Со,Л1)2 и и изучена роль /-</ обменного

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

Основные результаты диссертации можно суммировать следующим образом.

I. Показано, чго в системе (_,¿ц)п)2 небольшие изменения плотности ¿-электроньых состояний вблизи уровня Ферми при замещениях являются причиной скачкообразного изменения основного состояния кобальта из слабомагмитной в сильномагнитную фазу. Это позволило объяснить аномально высокие значения намагниченности и температуры Кюри соединений ¿«(О»,/!/),, в которых сильномагнитная фаза является стабильной

даже в отсутствие/-*/ обменного в ¡аимодейетвия ("парадокс" лютеция).'

Показано, что ¿-подсистема соединении Я{Со,Л1)2 с тяжелыми редкими землями аналошчиа системе У{Со,А1)1, в которой в отсутствие /-</ обменного

взаимодействия стабильной является слабоферроиагнитная фаза с метамагнитным переходом. В соединениях Я(Со,А1)2 она находится в

сильноферромагнитной фазе за счетподмагничивания/-¿/обменным полем.

2. Установлено, чго в ТтСо2 обменное поле, действующее на кобальтовую подрешетку, меньше поля мегамаг нитного перехода. Показано, что в отличие от других- ПСо2 в ингерметаллиде ТтСа, кобальтовая подрешетка остается парамагнитной ниже Тс.

3. Из экспериментальных кривых намагничивания соединений (Л.КХСсьаыЛ/ои), и (Тп1,Ьи)(0\)тА1(Ц2)2, в которых наблюдались

индуцированные полем иеколлинеариые магнитные структуры, рассчитаны константы молекулярного поля Х^ и обменные интеграллы / для Я= ТЬ, йу, Ни, Ег и Тт.

4. В системе (Тт,У)[Со,А1)2 экспериментально реализована последовательность фазовых переходов метамагнитное размагничивание ¿/-подсистемы неколлннеарная фаза - метамагнитное намагничивание ¿/-подсистемы.

Показано, что такой характер намагничивания реализуется только при выполнении условий ¡АМу > //МС1. и Л/у > М<[

5. Исследованы индуцированные полем магнитные фазовые переходы в кобальтовой подрешетке соединений (У,СЦ_,)С<>Показано, что аномалии на

концентрационной зависимости спонтанной намагниченности обусловлены метамагнитным характером намагничивания кобальтовой подрешетки, аналогом которой выступает соединение УС<>^.

. Из значений критических полей переходов в неколлинеарную фазу, наблюдавшихся в районе точки компенсации, и критических полей метамагнитных переходов определена константа молекулярного ноля Хр и системе (У/Л/|„,)0>,. Различия в величине чюго нарамефн, найденного

разлнчными 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 Уы1*и,(Со,.,Л!,)2 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. I.S. Dubenko, E. Gratz, R. Hauser, R.Z. Levitin, A. Lindbaum, A.S. Markosyan, R. Rescl, V.V. Snegirev and A.Yu. Sokolov, Anisotropic and isotropic magnetostriction in the Гот-based Laves phases Tml.11CdxCo1 and TmiCo^l^. 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, RJ. Radvansky, V.V. Snegirev and A.Yu.Sokolov, Field induced noncollinear magnetic structures in /(/-stabilized RCo3 Laves phases. Study of the 1м}_уТту{Со0МЛ10Л2)г

system. PhysicaB 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,(CoaMAia u)j system. J. Magn. Magn. Mat. 135 (1994) 326-332.

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

7. 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, Field induced magnetic phase . uansitions in a ferrimagnei with one unstable magnetic subsystem. Phys. Lett. A 189 (1^4) 253-256.

8. H. 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-momer.i induced by the molecular field in YuGd,Coy J. Phys.: Condens. Matter 6 (1994) 11119-11)26.

9. X. Apyra Катори, Т. Гото, И.Ю. Гайдукова, Р.З. Левитин, А.С. Маркосян, И.С. Дубенко и А.Ю. Соколов, Влияние/ч/обменного взаимодействия на магнитное состояние'зонной ¿/-подсистемы и индуцированные полем магнитные фазовые переходы в интерметаллических соединениях YuGd,Co3. ЖЭТФ 106 №5 (1994) 1489-1499.

10. I.S. Dubenko, R.Z. Levitin, A.S. Markosyan, V.V. Snegirev and A.Yu. Sokolov, f-dexchange in the RCo2-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 Я(Со,А[)г (R=heavy RE and Y) and Lu(Co,Al)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 (li>95) 155-157.

14. И.С. Дубенко, Р.З. Левитин, А.С. Маркосян, А.Ю. Соколов и В.В. Снегирев, Обменное взаимодействие в соединениях типа ЛСо2 с тяжелыми редкими землями. ЖЭТФ 107 Х.2 (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 '