Магнитная кристаллографическая анизотропия Co-Cu-Zn ферритов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

РГБ 0/ГИЗИКО"ТЕХНИЧЕСКИЙ институт

национальной академии наук

! 4 лвг 1995 республики Казахстан

На правах рукописи

удк 538.245:539.172

ШАМБУЛОВ Науан Байдильдаевич

МАГНИТНАЯ КРИСТАЛЛОГРАФИЧЕСКАЯ АНИЗОТРОПИЯ Со-Си-гп ФЕРРИТОВ

Специальность 01.04.07 — физика твердого тела

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Алматы, 1993

Работа шдпояша ¿13 кзфсдр? физики Каэа хского амиЬиальио-тскш^еского яшкерсит ст» ■ г.Ллматы

Научяый руководитель" доктор фазшсо-матсматачсскнх наук £.М йскаков

Официальные оипоняпы: доктор ф|Ш!К0-мд1ематнчЁСких наук Профессор А-ИПоляков кандидат фпзико-митемаТйчмких на ук " доцент АЛС. Шогаиов

Ведущая оргашттш: Институт фюимпш. ЛВ. Кирсискога СО 15АН (г. Красноярск)

Защита состоятся ''А^ШЗШЪ 95 года вЖыов нз зд седакш акщшашгроваиного совета Д 53.08.01 Фтюш-тоашчсского института Национальной »кадшии наук Республика Ка^гхстди но адресу: 480082^ Алшти, 82, Фзшпсо-технэтепаш ннстцгут

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке- ФТИ НАЛ РК. Автореферат разослан ЦЮПЛ 1995г.

УНЙВЫЁ ^Ерпэрь •

«яодаалтирйванного совета Д53.08.01

«авдилат фвзнко-матсштнческнх нау^^*"^/М.И.КНТЕНБАЕВ

огамя хлршетистагса гаеоту

"Актуальность работы • Как магнитные полупроводниковые материалы, .{«рг-итн Фир-"'К<. применяются в р8ДиотепвшГи~ "макросидактро- • пика. Современной адьктронике необходимы различные материалы с отделенными магнитными свойствами,.удовлетворяющие то или иное требование электронной схемы.

Соновними характеристиками ферримагнетиков являются намагниченность, точки К?)рИ И КОНСТЙНТН магнитной кристаллографической анизотропии.

-"'•з^тш, .*лопитов в определявшей степени зависят от «¡ми«»» ~

дящих ионов. Вопросы связи микроскопических сисИоть втгутрикристаллическими взаимодействиями остаются актуальными до настоящего времени, поскольку лишь их решение открнвает путь к целенаправленному прогнозированию свойств ферритов с произвольным составом и получению новых магнитных материалов.

Анизотропии магнитных свойств материалов определяется ло-теальннми искажениями кристаллической решетки, обменными и снин-орбиталышми взаимодействиями ионов, облздзшах орбитальным »^ментом.

Теория магнитной анизотропии развитая Слончевским, показала роль энергетического спектра ионов в формировании анизотропных свойств неискаженных кубических кристаллов. Тачшга било показано, что учет локальных искажения кристаллической решетка иоиякн, обладавшими орвиталышм моментом, позволяет точнее интерпретировать эксаярименталыме результант СлончввскиЯ и Тачпки считали, что расщепление энергии основного состояния лона, обусловленного обменным а с1ш-оро»ггз~»,тпгм «-»яимпввйстводт, постоянно и равно константе аш-ирбяташюго взаимодействия. Однако »«югочислонн.« теоретические и экспериментальна результат'!, лолучэтше в поело-дупцие годы, показали несостоятельность этого положения теория анизотропии.

Вторым существенным недостатком указанных теорий являлось то, что анизотропия магнитных свойств, в частности первой константы магнитной кристаллографической анизотропии ферритов, объяснялась поведением только орбитально-вырозденних ионов.

В рамках модели .; косвенного обменного яззкмодеВот&кя О.А.НйШ'-внм бал предложен механизм возникновения орбитальных

.«ментов у Б-ионов, аозволладий оценить вклад в анизотропию орбэт&дьно-замороясенаых 3d-катионов в ферритах.

Однако, осталось неисследованнь/м влияние на константу магнитной кристаллографической анизотропии всех трех видов катионов Зй-груолы металлов, входящих в состав ферритов - шпинелей: орби-т&яьно- выроэдеяных, орбитвлыю- зйморожошшх и парамагнитных.

Ma жду тем,, этот вопрос является тем критическим моментом, который затрудняет практическую роализааии решения задачи количественной связи микровзаимодействий со свойствами материала, и, как непосредственное следствие, но дает возможность предсказания свойств.

Полью работы является определение парциальных вкладов в • первую константу магнитной кристаллографической анизотропии Ферритов орбитально-вырозденных, орОнтально~замороу.енных и парамагнитных Зй-ионов.

Научная новизна' работы заключается в том, что в, ной впервые:

Синтезированы качественные монокристаллы систеш форритов

^Co0.75 С^о.25Ч-х2гЬ^е2°4 "Р51 зпач0!МЯХ z~ 0;0,î ;.. ,0,8.

Проведены мессбауэровскиэ исследования Co-Cfu-Zn ферритов. Установлено распределение ионов Fe3+ по подревгаткам.

Измерена температурная зависимость первой константы магнитной кристаллографической анизотропии при х = 0; 0,1 ; ... 0.4 для ферритов [Со0Л5 CUg^]^ Zrij, Fe204 .

Проведена численные расчеты константы магнитной кристаллографической анизотропии И энергии обменного взаимодействия много подрешоточного феррита.

Для расчета обменного взаимодействия ионов предложена форма обменной матрицы, собственным значением которой является температура Кюри. Из основе этих расчетов определены параметры электронного переноса лиганд-катион.

Получены формулы температурной зависимости первой константы анизотропии ионов Fe3t Со2+ и Си2-1" в октаэдрической и тетраздри-ч&ской подростках и выведена общая формула константы анизотропии для ферритов исследуемого состава. Показано, что при порядка оА, расщепление энергетического уровни зависит и от энергии обменного взаимодействия.

Научная и практическая ценность работы. Формулы азрцаальных ■сладов различных Зй-ионов в первую констонту магнитной кристал-

лсгра^ичйскоЯ аяждатроаяа Ферритов могут служить осп-гюй лрогно-зл^.ч'.^ллл маг;-г.гг:п;х свойств матзрия.гя •с-язвестасй чристоллдчоской структурой, Ни ЯрйЖ,.Й''.Л»ИОГ5 <".0С7:Ц;а. М«Т<>ДИК8 МиТСЛЧ'ЮТ? -ШЧИС-. Л6НЛЯ -^МбНИ'/Г^ аНТОГрЛЛЗ Л эноргкл ПЗДИЧ'.ДСЙСТКИЯ ПОЗ-

воля&т рассчитать парг-.мс-три злоктрояного пероноса кпсвонаох'с обмол;« ДЛЯ форрЯТЯВ Г ЛПбЫМ ЧИСЛОМ МйПМТЗШХ ЛОДрЬйЗСТОК •

"з г--,;иггу выносятся слйдущяе положения:

1, Рззудьт»™ охсгкфимонталыюгс исслодсвзния коняоятря-зг"""'"« « ~г*тЕглтшюй зависимости первий.. конотантн мйпгдтной криста.л.». ¿^"»ъпии. Со форратов.

2, Методика матричного > и энергия осмошюго вззимод&йствия. Численные расхоти <>и-моняого взаимодействия Зй - ионов и аодреготочннх яамапглчззпюс-той Со-Си-2п ферритов.

3, Результаты мессбаузровского исследования рзспродалетш катионов Ре3+ по подрешеткам и механизмы влаязия распрэдолозыя Зб-;сатиочов на магшгпше свойства монокристаллов Со-Си-гп ферритов. _

4, «Еормули температурной зависамоста первой яшстааты анизотропии ненов Со и Си3* в октаэдрлчэской к тетраздричос-кой лодрекетках.

С-ОРОКУ1ГПСЧ"'ТЬ зтнх голоданий является НОВЫМ РЗШЙИИОМ теоретической задачи о колгчрсткошюй связи катлоа-кзтаэшшх взаимодействий я "■акросвойств магшшшх материалов.

Вклад анторз в получения результатов, излкетняых в диссертации, заключается в с^течировагси качастлпочых монокристаллов Со-Сгь-ап .й-.рргто?! в сборе экспериментальна: установок; в рззрз-яоке метода определеная ебм-тяаол ютгст« в проведезгаз на ЭЬУ расчетов подрошеточ.^ пттшг^чноттеЗ; в ;?кспер;г.-о.»тл,т'.?™* измерении магвитшя свойств ферритов; в рззпа'отко л влияния катионов Зс5- металлов на магвзтнув анизотропии ферриты*; в вгшедзшда формул гт.-рияалышх вкладов Зй-конов в пэрвуи констая-гу магнитной крист8ллогр<чфячесг.ой ашгзотредаяч Со-Си-£п ферритов,

Апробацяя работы« Основпав результата, язлозгэвшз в диссертация, докладывались на: Всесовзпем совещании по радшшяогоаш дефектам в металлах (Алчаты, 1500); Мездународаой ков^ормдая го применению эффекта Мессбауэра (Алматы, 1333); Я республиканской конференции по проблемам вычислительной математики и .автоматаза -ции пзучянх исследований (Алмгта, 1588); I Республиканской коп-

фервнция "Физика . твердого тела и новые области применения" (Караганда, 1990).

Публикации, По материалам диссертации опубликованы 9 печатных работ, список которых «ркводэн в конца автореферата,

Структура и объем диссертации. Диссертация . состоит из введения, четырех глав и заключения. Работа содержит всего из страниц, вклзкает 40 рисунков, 9 таблиц и библиографически» ссылки из 82 наименований.

, КРАТКОЕ •СОДЕГЖАОТ ГАБОТи

Ро введении формулируется актуальность темы, цель работы, описана структура диссертации, изложены основные положения, выно-'симые на защиту, .

Первая глава - содержит, в основном, обзортЯ материал. В ней рассмотрены модели и механизмы появления магнитной аниаотронли в . ферритах-шинелях, Описано появление орбитального магцитного момента в при косвенном обменном взаимодействии. Обсуждены проблемы единой модели обадснеиия магнитной кристаллографической анизотропии Зй-ионов металлов переходного ряда, Отмечена перспективность единой модели магнитной кристаллографической анизотропии, использующей расщепления энергетических уровней Зй-ионов в многоподрошбточных структурах, Показано, что для апробации единого механизма появления магнитной кристаллоррафичоской анизотропии в многоподрешеточных структурах, необходимо знание вкладов всех видов катионов Зй- группы металлов, входящих в состав ферритов-шинелей { орбиталъно-вырождегошх, орбитально-замороженных и

диамагнитных).

Приведены постановка задач и выбор методик исследований для их решения,

Во-второй главе описываются технология адрааагашшя монокристаллов ферритов и режим роста кристаллов , Оггисын-готся экспериментальные установки и методики исследований магнитных' свойств исследуемых ферритов для расчета магнитной кристалл >графичьской анизотропии, .

Монокристаллы Со-Си-Яп ферритов Щ-л^ии/жь методом кристаллизации из раствора в расплаве. В качестве растворителя использовалась окись свинца { РйО), которая обеспечивала сохрани. нив. заданного состава и . рост качественных монокристаллов. Для получения монокристаллов готовилась шихт«, состоящая' из смеси

окислов а'соотостотвупдая скЭДей.хамичоекой формул»:

Со0Л5 51-х 2пх ?е2 -----------------

где х - 0; 0,1; ... О,С. С^яя схема синтеза кристаллов занималась в нагревании кихты в платиновом тигле до максимальной темло-рятуры опыта, выдержке при этой температуре в течвнио 10 часов, затем охлаждении с печь» со скоростью А-5 град/час до температуры 950°С, Дальнейшее охлпздонив осуществлялось вместе с вшогв-чонной почьв.

" рпитгоноструктурный анализ качества кристаллов укааыьп..-, Еиготгуг <л ""«и;»»»^:;; «лдамсшсталлоп ферритов. Для определения распределения конов —т" '»<•„,_, кам ферритов снимался массбаузровский спектр. При значениях х = 0; 0,1,.«0,5 спектры представляют собой зеомановские сикстоты уширяющиеся с увеличением содержания ионов гп2+. Описана методика обработки экспериментальных ЯГР спектров.

Приведена схема агюзомотра, описаны ого основные характеристики и методика подготовки и ориентировки исследуемых образцов - монокристаллических шариков.

Обоснован выбор установки для измерения температуры Кюри, которая необходима для определения параметров электронного переноса ионов. Приводятся режимы работа установки и подготовки образцов для измерения.

В третьей главе описаны экспериментальные результата и числешшо расчета. Результата измерения первой Константы магнитолой кристаллографической анизотропии { Кг> ферритов с различным содержанием Ъкл в зависимости от температуры показаны на рис.1. Зависимость первой константы тлягяитной кристаллографической анизотропии от содержания ионов 2п2+ показывает, что с увьлпчепж?» концентрации парамагнитных ~ионов величина анизотропии резко уменьшается и при некоторой температуре К^ меняет знак, т.е. ось легкого намагничивания из направления [1001 переходит в направление [111] ~ наблвдяотся инверсия К^ Для наглядности область инверсии показана отдельно на рис.2 (в другом масштабе). Установлено, что при отсутствии цинка инверсия не наблвдается.

На рис.3 показаны зависимости первой константы магнитной кристаллографической анизотропии феррита Со-Ст>-7,п от содержания парамагнитных ионов 2пг+ при различных температурах. Из рисунка видно, что линейная зависимость нарушается с увеличением кон-цеатрз:ш парамагнитных ионов цинка. , С / погашением температур»

3 к* Д*/*'

йтт^-

к.. Д*/*'

Росл. 3*»н«п«

100 300 т,»с , К. «*.т«нмф«три та

«л.

Г ^ с ^

; 1 Iе \

\\

у У

, Замипит К. «* тшввмпгр»

300 »р

:0-2, Змшсвиост» К, «т тоягервтури ДЛ* Аарркти» ГСо.пСи.-У-^^О'О« 'ли

нелинейность первой константы анизотропии от содержания наблюдается при. меньше концентрациях ионов Япг+.

На рис.4 показана аавасамость температуры Кюри от содержания феррита цшкв. для состава [Со0 .?5Си0 2533-х2|гхГе2°4 Г,РИ х -0; 0,1<>0,5. Установлено, Что значения Т^ линойно уменьшаются с «овшэндам содаржяния парамагнитных ионов гп2+.

Распределение иовов по подревюткам определялось из мессба-узроаоких спектров кобальт-мвдь-цинковше ферритов для х = 0; 0,1

0(5» В качества примера яа рис.5 показан спектр для Феррита Со0 675си0.225гп0 Рй^ет площвдей спектров катяонного

распрададвНйя жаяеза приводит к следующим химическим формулам ферритов (тайдД):'

<■ - Таблица 1

Химическая формула ферритов

, О

ОД 0,2 0.3 0,4 0.5

^О.т^Ъ.Об&^ОДД! 5 ^О.ббб0^,!^6! ,259 Ю4 (&10ЛСо05а79Си0,060?е0,ШИС00,49бСи0,1б5?'е1,339104 {2п0.2Со0.184Си0,С61Рв0,б1б>1С<>0,4б2Си0.154Ре1,3845О4 (2п0,3Со0е060Сгз0,020^е0,620иСо0,4б5Си0, 155Ре1.3801°4

(2по,492^0,боз^^о.эта^дгб^^лэг^.оов1^

о -к,;- Дж/и1

Заавскмость К, от 'содаржанк^ феррите йпКе^О« „игр:: рартчнш: темп«~ рвгтрах: А-1.-2<ГС; В-1-40С; С-1»65С.

N

,ы>4 ч

ч

400 [ч м II » I I I I I м I I I I I I I ч 1Я ОАО ■ 0.20 . ^ <М0гычсч

Рис.4. Згаясыиодп »«адирлеура от еодеря*м** феррит ХаОД^

N. число импульсов

У ; >11 |п 1 г| м гп ~т~1 -г г гг-ггг гч тт ттт1-1-т-<п-гп*1"гтт-гтгт-п 10 50 100 150 . 200 . , Г50

номера каналов

Рис.5. Меесбауорспекнс спектры для феррита Со[(,да-',Сио.!Я!)2!!!,.1Ге^04,

* —пкепергшеггглльньнг, егтлошпая — геор^тичоевкй.

и --Л подрошотки, „ I) подрошегки еиектри.

Здесь, в круглых скобках, даны концентрации ионов в тетра-здрических, а в пряшх - в октаздрическшс лодрешотках феррита (ошибка i 0.005),

Для кобальт-медь-цинковых ферритов с шостшюдрешйточной структурой была предложена следующая матрица интеграла обменного взаимодействия:

¡1ТВВ тВВ ,ЕА ,ВЛ гВД. ТВВ

1 СоСо CoFe CoFe JCoCo JCoCu JCoCu I

!TBB TEB TBA TBA TBA »BB j

I FeCo FeFe FeFe "TeCo JFeCu dFeCu j

S TAB rAB rAÄ rAA -,AA TAB !

» FeCo FeFe JFeFe "FeCo JFeCu "TeCu |

!тАВ TAB TAA TAA TAA TAS I

rcoco CoFe CoFe JCoCo JCoCu JCoCu j

TAB , TAB TAA TAA TAA TAB

CuCo CuFe CuFe JCuCo JCuCu JCuCu

rBB rBB TBA TBA tBA tBB

CuCo CuFe CuFe JCuCo JCuCu ''CuCu ;

где матричные элемента .Г^ определяются через параметры электронного переноса лиганд-катион,

Зная матрицу интеграла обменного взаимодействия, матрицу энергии обменного взаимодействия можно представить следующим образом:

Данная матрица б -го порядка построена для восталодреиоточ-ного Со-Си-йп феррита. Построение матрицы обменного »заил»действия для произвольного состава с произвольным числом м&пьтшх подреиеток не представляет серьезной трудности. Уатрпца обменного взаимодействия форрита-шинеля представляет собой симметри'шул матрицу п - порядка, гдо п зависит от ко:кгчествя мппгатпах подрв-

д

Я =

уАВ «AB vAA -пЛА -~АА «AB | г'теСо ^FeFe ^FeFe -Ч?вСо *VeCu *ТеСи |

¡веток.- Известно,- что.матрща п_г_ порядка имеет характеристический лолчнгм п Я степени и п собственных значений, Наибольшая величина соСств&шшх значения матрицы соответствует вели чине температуры Кмри многонпдршетмчноп) феррита -ютшвля. Тякяя связь между температурой Кмри я обменными параметрами в модели косвенного обдано позволяет гтровести экспериментальную оценку многих атомных характеристик, в частности, параметр электронного переноса ли-ганд-катион,

тй.-.р-.гл Неаля лля многоподрешоточных ферромагнетиков, ^¡тумрнтя Фумкчии >.11Илл1и.-,г1б :.:гп:г

= "15 '^Д^ч^Л'

где б^- спиновые квантовые числа взаимодэйствуиаих ионов, В1Г среднестатическое распределение ионов, - эффективные

интегралы косвешюго обменного взаимодействия, го^ - приведенная намагниченность 3 - полрешетки. Тогда нямвгшчвтость »¿Ш для I- лодрешетки выражается через функцию Брюшоэна следующим образом:

¡^т = ^(01 в5 (х1) ,

где ^ Фушсция Сриллшнн.

При изместных интегралах косвешюго обмен» для исследуемого шестиподрмаеточного феррите м^ашо записать следующую систему трансцендентных уравнении относительно т^ГП = И^ГП/М^ГО):

я - В *1*б21в*1бРб )

1 " '"1 КТ

в (в2г'17'2Уг21т1+ ягУ'22,1г2тг* ' + ^Угб^б"^ ,

^ в2 КС

т_ = в 8382а32'Т32'п2^-- --)- г'3яб23б'13б'пб )

^ ~ Ъ _ кг

а, - в <УУ42<Г42Д2*': 84ябУ'4гЛбтб ,

' Л " Г'4 ~ " ......кТ

П - л' + ¥6^86% ,

'5 '55 _ кТ

" Зб кТ

Температурная зависимость подрешеточных Приведенных намаг ниченноствй, вычисленная для состава Со0,б75Си0,2252п0,11'в204 приведена на рис.б.

На рис.7 показана температурная зависимость энергии обмен даго взаимодействия для феррита, содержащего 10 тльХ Ъп.

В четвертой главе даны формулы парциального вклада в тшрву константу магнитной кристаллографической анизотропии (1Ц > ионо Со, Си, Ре и механизмы изменения К^,

Для объяснения экспериментальных зависимостей К1 от темпе ратуры и составе феррита 1Сод>?5 С^.гбЧ-х213^^^ ИР6®5080 метод учета парциального вклада в ионов Со, Си и Ре.

Константа магнитной кристаллографической анизотропии яв ляется аддитивной величиной, поэтому его величина рассматривалас как сумма вкладов отдельных ионов с орбитальным магнитным момэв том:

К1 = Ц ГСо|+) + К1(Со|+> + +

где К4(С<^+) - анизотропия ионов кобальта в октаздрической подре шетке, К1(Со|+), К1гСо11^ ~ анизотропия ионов кобальта с одним двумя виртуальными ¡электронами. ^(Яе^*} и - анизотрога

иона железа с одним и двумя виртуальными электронами. И, наконе1 К.(Си.) - анизотропия ионов меда.

ш(т)

0.8 -

0 4 г

0.0.

ооо

II |Ч

О 50 1.00

Т/Тс

-^.«ЛГ',;от тошврвтурм

г-,-1'т.; (Ч*

1000. о

0.0

-1000.0

11Ш»Н.<Т). сь"'

-гооо.а о.оо

уу

СоШ

»»•V» »«(Л) ■»••— Со!»! ***** СшА

' г"С

0.50

Т/То

1.00

Гкс./. .'х-крксндо??* оиергюа оонггзаго яояв от 7ем::<?рятури лл» фсррте Са.пСаит^^Ы),

В качество примера приведена формула парциального вклада Со в Kj? KjiCol*) = —

• г 301вн; Л^2^2 aipH" MioX-)^(aV)

=-2ПКГ1п¡2ch——. cli - «i^Ll-.cu -12КГ M 2 KT KT J

- .„Лд{с1т—^-—^¡i ---+ch—- j -

i- kr ¿¡J: W J

cÄcjiSSLI .

i- 2И КГ 2КГ M j

Электронная конфигурация иона Co с одним виртуальным электроном в тетраэдряческой позиции

основное состояние орбитальный момент 1=1, спиновый момент

в - i Ь Тогда, с учетом вышеизложенного, формулу для первой кон-cTatrru анизотропии сод (ложно записать в о^дущом в виде:

[ г SVC ^ У^'^а^2 а7

К, (Со%+) = 2ККГ -j21n clt......--- cfc--

1 l KP W KP J

_ inj --Ch —

1 jct kr w

r awC ]

- m ch л..еа — l за и J

Ион кобальта с двум;* виртуальными электронами в тетраэдричвской позиции также обладает орбитальннм моментом, Электронная конфигурация (е" *" 52 (t i )3 ic' ^) it'А )2» основное состояния (орбитальный момент 1=1, спиновый момент s = 1/2). Формулу первой константы магнитной кристаллографической анизотропия для »она с таким основным состоянием можно выразить слвдуивдам образом:

К1(СоН> ~ "гта

2 1п сЗа

2кг

• сЪ

КГ

]-

- т сп • • сь- -

I гн. м л

_ 1п[ сь^.сь

2И

аУ

йг

где

1аХ соовг

1 +

/ 1ЛЛ \

орбитального взаимодействия значение обменной анергии. 8 к.. д*/*1

^—2~ - аффективное значение константы сгош-

1 * 1 ■:Ч1:

9.

1 • > \ * Д Ч 1 > V V

А V \ > \ %

е

т,к

Ркс.8, Злвжеяыисп ш»раов конст*втм »ижвотроаля для ^ гУ"1 иш7дч ^ррлг« от

" эффективное

Результаты сопоставления экспериментальных и теоретических значений первой константы анизотропии Со-Си-гп ферритов, а также парциальных вкладов ионов показаны на рис,8. Парциальные вклада ионов обозначены прерывистой линией и помечены разными буквами,

• До настоящего времени влияние парамагнитных ионов цинка на величину первой константы магнитной кристаллографической анизотропии объяснялось только качественно.

Приведенные нами результаты численного расчета парциальных вкладов ионов, обладающих орбитальными моментами при косвенном обмене, позволяют предложить следующий механизм изменения Г^ при изменении

состава л температуры Co-Cn-Zri ¡¡мрритя.

Ъ^пГТх?*'^ CKi-«»HHMi;' ¡}»|НИМнТ!> УЗЛН" ТйТразДрЯЧаСХИХ" -подрйжо-- •• т<>к, ?.;iMHli„.t<rr в :>тих узлах часть ионов Fe3+ и вытесняют их в ок-тн^лр'-миокии подр^интки, поэтому отрицательный вклад в К. ионов Fe'jpA) и положительный вклад в ионов Fe|T(A) уменьшав гея, пр,ием иптенскшость изменения вклада ионор FOj+fA) значительно im ;>''■ Fe>rt(A).

т. о,

-*. .,»м Znfc :i.'iMtiщпу/f wnm Со л в тетралдрических, и » октя-

лдрических :1.'Лрп-.,1РТкях, поэтому с. увеличением Концентрации Zn2+,

- ........... ...... .....

litmunriitifliuin üu immiiiaanivn« iiunipra jim/iiuwü.^ » |------— J—

•Ji . _ ___

ДНА JM.4M', »/О |«*'ИПД1«|Т • 't и 1 »i

ч«ски.х позициях , поэтому увеличение концентрации Zn^+ приводит к пониэтниу) положительного вклада ионов Со2+ в Kj, С другой стороны, ионы Zt?*, ослабляя мапштнуг) связь между подрешьтками, приводят к уменьшению энергиг косвенного обмена и, соответственно, к понижению суммарного значения Kj

Наличия инверсии и минимума яа кривой температурной зависи-

A(g%He)

Ч.Ч-ТИ Kj можно объяснить тем, что максимум крути»»« Т) = -;-

"U

для № >нов Со и Fe приходится на различимо температурные интервалы .

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ

С учетом злектр-.шп« переносов лиганд-кятиои нолуче/м формулы парциялышх вкладов ri первую константу магнитной кристаллографической анизотропии, которые позволяет интер претировать яниготрэшго Co-Cu-Zn ферритов я цолонапровлоио прогно-;глук)нят1. магнитные свойства фирритон прмИзвчлыМч» состлвл,

1. I;;i(.f.Bne оинтпзир.вшш кячг'стве(стне монокристаллы системы ферритов-шпилели [Cog 75 CuQ_ 251 j^Zn^TOgO^ при значениях % я О; 0.1; ...0.8.

2. Экспериментальным путем (Ифоделень температуры Кори, к--нц*чтряци.<ичы* и температурим« зависимости первой -константы магнитя» Я Ч]'И>^нлкогрМдоеской нчиг'отропии $г<рри7»-в укапанного пч-тавп. Установлено, что ув^личенио одержятм цинк* в ффрите, а т.ч-ш» н< -вы- ение температур образцов ¡!<<рратя лриипдят к ¡мс.к/чу умнивдиш» анизотропии. При■ t-iipt»дел* иных концентрациях -.наргмас-.

нитннх ионов Zn и температурах гораздо меньших точки Кюри константа анизотртпии меняет знак, т.е, ось легкого намагничивания из направления [100] переходит в направлении till! - наблюдается инверсия константы анизот^-пии. При этом, чем выпн концентрация Zni тем ниже температура инверсии, Температура К.ори линейно уменьшается с. повышением концентрации Zn2+.

3. Проведен мессбаузровский анализ распре деления ионов Fe3+ по подрешеткам Co-Cu-Zn феррата, Получены вероятные химические формулы il^p.p.íToü, содержащих от 10 до 50 моль? Zn. Показано, что с увеличением ионов Zn число ионов Fe3+ в тетраэдрических узлах уменьшается, в при 50 моль5 Zn ионы Со2+ и Си2-1" полностью переходят в октаздричесие позиции,

4, Проведены численные расчеты энергии обменного взаимодействия Зй-катионов для шестиподрешеточного Co-Cu-Zn феррита. При зтом была использована форма обменной матрицы, собственным значением которой является температура Кюри,

5.. Выведена формула расцепления энергетического уровня Зй-ионов с орбитальным моментом. Установлено, что при gMgHe порядка сЛ, расщепление энергетического уровня зависит и от энергии обменного взаимодействия,

6, Получены формулы парциального вклада в первую константу магнитной кристаллографической анизотропии ионов Со , Fe3+, Cu2+ в тетраэдрических и октаздрическнх подреиетках. Учет парциальных вкладов ионов Со2+и Fe 3+в константу анизотропии позволяют с достаточной точностью описать экспериментальные зависимости константы анизотропия от температура и концентрации парамагнитных ионов цинка в Co-Cu-Zn феррите.

7. Предлагаемая в данной работе методика позволяет получить формулы парциального вклада в первув константу магнитной кристаллографической аннзотрошш лК5ых конов металлов переходного ряда, что открывает путь для прогнозирования кагыитшх свойств ферритов произвольного состава.

Основное содержание диссертация отраавно в следующих публикациях:

1. Юамбулов Н.Б., Подкладнев В.М., Буранбаев M.S. Синтез качест-вешш монокристаллов систем! кобвльт-мэдь-циккоЕых ферритов. //Известия АН КазССР. Серая фаз.-мат. 1977, Л i. С.54-58.

2. '.Кямбулов ".П., Ерматов С.Е., Подкладной В.М. Поводенио порпсй

;(ПЛ1 т:х |#-(.рит- >в еист^чн Co-Cu-Zn, подвергнутых т-облучгсм!» от источника Сои0.//Известия АН КаэССР. Серия физ.-мат. 1531, Л Д. С.67-70.

3. ШомС-удо» H.D., Ерчптов C.F,., Подкладне в В.М; Исследования том-;к-рьтурчих нг'вясич .(;т'-.й r/eprv.a » .нстчнтн мяппстяоЯ кристалле -¡•¡„'I м -ни; -тр-лгля в »••ночри.-тяляях кобадьт--чодь--цяп;<овнх ^р-ритов.//Физика твердого тела, КнзГУ. 1982, С.61-67,

Co-Cu- la ферритах.//Известия АН КазССР, Серия Фиэ.-мэт. 1S82. Л 4'. С.52-58.

5. Yermatov S.Y., Siiambulov П.В., Orasbaev Т.Д., РойМаОпеч В.И. • Investigation of magnetic cations distribution over sublatti-ces in Co-Cu-Zn ierrite system by Mossbauer eifect,//Intern, Conierence on Application of Mossbauer Bifect. 1583.Alma-Ata, Abstracts. P.252.

6. Ламбуд.в h'.n., Мухамодгалиева M.A. Распределение катионов в гюдрещнткнх кобнльт-медь-цинковых ферритов.//Сб. тезисов докл. ¡1 Республиканской конференции по проблемам вычислительной математики и автоматизации научных исследований. Алмяты, 1988. С.107,

7. ¡Самбулов Н.Б. Интегралы косвенного обмени в многоподрешвточных ферритах шинелях.//Сб. тезисов докл. I Республиканской конференции "Физика твердого тела и новые области применения". Караганда. 1930. С,105.

о. Зймбул'-в п.с. Те??гг.рпг/ртп;о зяяйсямостя подрешеточннх ярмпгта-ченностей п мтгоподрпшеточннх ферритах шпинелях.//Сб. тезиооп докл. 8 Республиканской конференции "Физика твердого толь а новые области примянения". Караганда. 1990. С.106.

9. "скакоп В.М., Шамбулов Н,П. Связь кристаллографической анизотропии n фирритьх состав» tCo0 Т5 CuQ ,25^ ь-х20*^^ г- ор6*-тпль;п4ч г# .мнпточ ионов и потенциалом ромбического поля. //Об,"Актуальные вопросы современной науки и техники". Алматм.-' 994, ч'-CTh С.9-1?.

Шамбулов Hayан Еайдглдаулы

"Co-Cu-Zn фйрритппн мягнйгпк кристалл 8низотр"иииоы"

ЖумнсТа Co-Cu-Zn феррит ihih магнитттк кристалл анизотрония-сывыц бхртп турактысы (Kj) зертталгин. Bipimui рет кобальт-мыс-мырыш форрит-шнинельдершж монокристалдиры >■><■ rpiлген. Олнр рентген-, мик[х>курылмм ж-УгШ мессбауэр vac 1лдьргмнн зерттаяген, Маг-ниттгк кристалл янизотрониясыныч бцштп туряктысыныч формулясы корытылып альнгян. Теориялык есспт:н жяця weuiiMi Kj шамиснна 3d-иондардыч парциалдык улмлнш санднк бийланысн алынгян, ол кристаллик курылыми белплг я»нв оркш курамды мнтериялдярдыц мягнит-ттк касивттн болжауга mvmkiшлтлгк тударатнны кйрсьплгон, Жумыста алмасу интегралы мен алмас« »серлес-у энергияеыиын матрицалщ есептеу тэсхлх усынылган, ол косалкы алмасуднн электрон тясымал-дау параметрш ес-ептеуге мумкшашк тугизада,

Sharobulov Nauan B,

"Magnetic Crystallographic anlsotropy oi Co-Cu-Zn ierrites*

The research is devoted to the investigation oi the first constant of magnetlc-crystallographic anlsotropy (Kj) oi Co-Cu-Zn ierrites. For the first time one hers synthetlzed qualitertlve single crystals of slstemof ferrite-splnels and also carries out x-ray, microstruetural and Mossbauer measurements of Co-Cu-Zn ferrltes. The formulas of temperature dependence of the first constant of the magnetlc-crystallographic anlsotropy has been obtained, A new solution of the theoretical problem regarding the quantitative ties of partial contributions of 3d-ions to Kj, which forms the basis for the prediction of magnetic properties of a material with a knossn crystal structure but of the arbitrary composition, The methodology of matrix calculation of the exchange Integral and the energy of exchange internactlon have been proposed, »hlch gives the possibility to calculate parameters of the electrone transfer of the Indirect exchange for ferrites «tlth any number of magnetic sublattices.