Мессбауэровское исследование локальных характеристик неупорядоченных магнетиков Fe1-x Pd x , Fe0,03 Au0,97 и FePd2 Au тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

УРАЛЬСКИЙ СРДША ТРУДОЬОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПШТЬХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ им. С.М. КИРОВА

На правах рукописи

Иркда^схккн Станислав Викторович

' 539. Ко: [ббУ.15 53Ь.955?

МЗХБЛУоРОсСКОЕ ИССКЕДОЕДШЕ ШАЛЫМ ХАРАКТгРИСТИК НШиРЯДОШИД МАГИьтякоь

Специальность 01.04.07 - Физика твердого тела

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико - математических наук

Свердловск 1590

, > С«( /

Работа выполнена в Уральском ордена Трудового'Красного Знамени политехническом институте им. С. 11.Кирова.

Научный руководитель - профессор, доктор физико-математических

наук Л.А.Свдоренко

Официальные оппоненты- доктор физико-математических наук,

ведущий научный сотрудник В.Овчинников;

- кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Е.П.Елсуков

Ведущее предприятие - Уральский государственная университет

им. А.М.Горького

Защита состоится 3, 1990 г. в 14 ч 30 мин на

заседании специализированного совета К 003.14.II по присуждении ученых степеней кандидата физико-математических наук при Уральском ордена Трудового Красного Замени политехническом институте ¡с:. С.Ы.Кирова (620002, Свердловск, К-2, У уч.корпус, ад. <¿-419).

С диссертацией ыохко ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан ^октября 1990 г.

Ученый секретарь специализированного

совета^кандидат физико-математических

наук, доцент ^^Шгмии^ А.К.Штольц

0Ш.1Я ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теу;;. Установление злиян/.я атомной структуры сплавов и эффектов локального ато'/ного окружения (ЗЛО) на их магнитные характеристики является одной из фундаментальных задач физики твердого тела. Еа важность и актуальность связаны, претде Есего, с проблемой развития представлений о межатомных взаимодействиях, а также необходимостью разработки путей пре -дельно достоверного научного прогнозирования рациональных технологических приемов, оСеспечиэегцих создание материалов с повышенными служебными свойствами.

Одной из составлявших указанной комплексной проблем являете?. задача установления взаимосвязи кегду атомной структурой, ЭЛО и характером возникавших лекальных неоднсрсдностей в спла -вах, которые ярко проявляется в неупорядоченных магнетиках. 3 подобных кристаллах изменение конфигурационной картины обменных взаимодействий противоположных знаков при определенных условиях порождает возникновение разнообразных магнитных состояний и соответствующих фазовых переходов. При этом в концентрированных сплавах доминирующе роль в формировании спиновых структур играет характер распределения атомов компонентов по кристаллографическим позициям, который можно изменять,или варьируя состав спла-еов, или степень их атомного упорядочения. Причем вариация содержания компонентов твердого раствора может приводить к изменению локальной магнитной неоднородности только за счет влияния ЭЛО без перестройки типа его атомного строения. Именно поэтому исследо -вание "отклика" сзойств неупорядоченных магнетиков на изменение состава, параметров порядка и ЭЛО открывает значительные возможности для изучения взаимосвязи атомной и магнитной структур.

К настоящему времени теоретически показано, что изменение конфигураций локального атомного строения в разупорядоченных кристаллах ыозет приводить не только к "замораживанию" одной или не -скольких проекций спинов с существенной вариацией значений моду -лей магнитных моментов, но и к реализации достаточно сложных и разнообразных локальных магнитных неоднородностей за счет флук -туаций конкурирующих обменных взаимодействий или влияния локального атомного окружения (МО) на величины магнитных моментов, для экспериментального обоснования справедливости этих выводов и оиен-

ки характеристик подобных магнитных неоднородностей недостаточно использовать лазь такие традиционные методы исследования кристаллических и магнитных свойств сплавог. как рентгеноструктурный, кейтронографический и магнитометрический, которые даят лгаь ин -тегральные по кристаллу характеристики. При изучении неупорядо -ченных магнетитов необходимо помимо их дополнительно привлекать способы, позволяющие получать лекальную информацию, в тем числе отражающую тип реализующейся в сплаве спиновой системы. Ь данной работе в качестве такого метода использована моссбауэрсгскал слег.т

роског.ия, обеспечивающая получение обширного набора сведении о локальном атомном и магнитном строении сплапоз.

Кал ухе отмечалось, один ко' видев локальной магйктней неоднородности твердых растворов обусловлен влиянием на величины паг-нитных моментов атомов их ЛАО. 3 связи с этик наиболее удобными объектами для его изучения является разупорядэченные сплавы, не претерпевающие с изменением состава ни магнитных, ки атомных превращений и имеющие коллинеарнуп спиновую структуру (например, концентрированные сплавы железа с палладием, алюм ;нием к другими элементами).

Другой тип локальной магнитной неоднородности твердых растворов формируется в результате флуктуации конкурирующих обменных взаимодействия. Он, например, имеет место в разупорлдопекну.х елля-вах, в которых при налички обменнкх взаимодействий различных знаке при низких температурах реализуется сксаенные спиновые структуры. Классическим примером таких объектов, обладающих с л): н -с т е к с л ь ь-ым упорядочением, являются разбавленные твердые растворы железа в золоте.

Изучение подобных "модельных" двойных систем позволяет не только отрабатывать методику мессбауэровского исследования неупо-рглоченных магнетитов, но и подробно рассмотреть характер реализующихся в них локальных магнитных неоднородноетей. Кроме того, полученные в ходе подобных исследований результаты дают возможность перейти затем к изучению более сложных тройных сплавов (например, ре Ре1гАи ), в которых перераспределение конкурирующих обменных взаимодействий при атомном упорядочении приводит к "катастрофическим" изменениям спиновых структур и возникновению сильной-локальной магнитной неоднородности.

Цель работы. В свете приведенных вызе соображений основной задачей настоящей работы явилось изучение локальных магнитных характеристик и влияния ЭЛО на величины магнитных моментов ато-

мов и магнитные состояния, реализующиеся в неупорядоченных магнетиках Ре,.( X =0,49т0,7Ь), РеЦ)03Аи0,9? и FePcJ.Au . При этом имелось в виду.используя метод мессбауэровсксй спектро-. скопии, установить природу возникающих з исследуемых сплавах локальных магнитных неоднородностей, а такле изучить особенности превращений спиновых систем, разризающихся в них при изменении температуры.

В ходе выполнения работы для повышения достоверности получаемой информации возникла необходимость также и в рассмотрении ряда вопросов,связанных с совершенствованием методики математической обработки результатов мессбауоровских измерений..Основными вопросами при этом являлись: оценка возможностей методов реставрации функций плотностей распределений сверхтонких магнитных полей, а также разработка способа расчета дисперсий распределений параметров сверхтонких взаимодействий и корреляционных моментов между ними.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Развита методика обработки мессбауоровских спектров (МС), позволяющая, получать информацию о дисперсиях распределений параметров сверхтонких взаимодействий и корреляционных моментов мех-, ду ними, а тачже проведена оценка точности решения задачи реставрации плотности распределения магнитных полей по данным мессбауэ-ровской спектроскопии.

2. На оснозе мессбауоровских исследований показано, что б атомноразупорядоченных Ре^Рс!* - твердых растворах .имеет место нелинейная зависимость величин магнитных моментов атомов железа (^Ге ' 0,г -ЛАО и определены ее параметры. Выяснено, что эта ее особенность обусловлена перестройкой электронной подсистемы сплава.

3. Установлено, что в Рё^ Аио97 - твердом растворе при реализации спин-стекольного состояния магнитные моменты атомов железа по величине не зависят от характера ближайшего окружения (БО)

и равны (3,б£0,1)^в . Отмечено, что в этом сплаве релаксационный механизм играет закнуи роль в формировании МС не только вблизи температуры "замерзания" спиновой системы, но и при значительно более низких температурах.

4. Для РеРс^Аи - сплава, прошедшего высокотемпературный (при 970 К) упорядочивающий отжиг, методом мессбауэровской спектроскопии установлена природа возникающих при низких температурах

скошенных спиновых структур. Предложена схема магнитной фазовой диаграммы этого твердого раствора в координатах "время упорядочивающего отжига-температура"".

Научная и практическая ценность. Прозеденное мессбаузровское исследование позволило осуществить экспериментальную оценку ло -кальных характеристик и магнитных структур неупорядоченных маг -нетиков Аи о,9» и РеРс14Аи , а также уточ-

нить и дополнить имеющиеся представления о природе их локальной магнитной неоднородности. Использованная при этом усовершенство -ванная методика расчета комплекса параметров сверхтонких взаимо -действий на основе данных ыессбауэровской спектроскопии позволила повысить достоверность получаемой физической информации, ¡¡оказано, что установленные в работе особенности развития и изменения раз -личных типов магнитных структур в изучаемых сплавах, сзязанные с ЭЛО и атомным упорядочением, играющим решающую роль в формировании комплекса их физических характеристик, необходимо учитывать при разработке путей создания новых материалов с оптимальными служебными характеристиками.

Данная работа проводилась в райках комплексных программ Минвуза РСФСР "Платиновые металлы" и Минвуза СССР "Взаимодействие ыессбауэровского излучения с веществом" ("Кристалл").

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Влияние ЭЛО на величины магнитных моментов атомов железа в атомноразупорядоченных Ре1.лР^х -сплавах имеет не только существенно нелинейный характер, но также сопровождается и значи -тельным концентрационным изменением самих ЗЛО.

2. В Ре0,сиАи0)м -твердом растворе при реализации сг.ин-стеколь-ного состояния б области гелиевых температур величины магнитных моментов атомов железа не зависят от БО и равны (3,6^0,1)^-Релахсационные эффекты проявляются в этих сплавах не только вблизи температуры замерзания спиновой системы, но и при значительно более низких температурах. . ,

3. Упорядочивающий отжиг Ге Ра2 Аи -сплава при 970 К, ведущий к установлению дальнего порядка типаД-|д , сопровождается переходом в неколлинеарную спиновую структуру при температурах '•ниже ¡¿О К. Такое магнитное поведение существенно отличается от имеющего место в данном сплаве,подвергнутому.низкотемпературному {'¿'¿О К) упорядочиващему отжигу, после которого достигается более низкая степень симметрии атомной структуры и ярко проявляется антиферромагнетизм.

4. Усовершенствованная методика оценки по МС дисперсий рас-п; „ениЯ и корреляционных моментов параметров сверхтонких взаимодействий, позволяет получать дополнительные сведения о локальных характеристиках изучаемых объектов.

Оснорныв материалы диссертации доложены на У Всесоизных конференциях и совещаниях, а так*е на 4 Международных конференциях, посвященных применение эффекта Мессбауэра (1САМЕ -09), изучению сверхтонких взаимодействий ( НР1-В9) и кристаллографическим проблемам ( ЩСр -89 и 1ЫСГ - 90).

По теме диссертации опубликовано 18 работ.

Объем работы. Диссертационное исследование изложено на №2 страницах мапикописиого текста, вклячал рисунков, 20 таблиц и библиографический список, содержащий 147 названий.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность работы, сформулированы цель и задачи исследования, отмочены научная новизна и практическая ценность, а гакяе сформулированы положения, выносимые на защиту.

В пгпвой гларе приведены сведения о возможностях мессбаузрсз-ской спектроскопии как метода изучения магнитных л структурных характеристик неупорядоченных магнетиков. Отмечено, что получаемая с ее помощью информация уникальна, не дублирует, а существенно дополняет данные других экспериментальных методов.

Рассмотрены и обобщены литературные данные об атомных структурах, магнитных и некоторых других физических характеристиках, Ре,.*Рс!х, Ре,:хАих и-сплавов; На основе проведенного анализа сделано заключение о заметной корреляции физических свойств этих твердых растворов с особенностями их структурных состояний. Для Рс ,.х Рс1* и Ре(Рс1|^ Аих)5 -сплавов отмечено больпое влияние локального атомного окружения резонансных атомов железа на величины их магнитных моментов. Показано, что в Ре, Аы и реРс1гАи -твердых растворах, в которых имеют место обменные взаимодействия разных знаков, с понижением температуры могут реализо-зываться скошенные спиновые структуры, характеризующиеся наличием сильной локальной магнитной неоднородности.

Отмечается противоречивость предложенных интерпретаций экспериментальных данныхустановленных рентгеновским, нейтроногра -

физическим и магнитометрическим методами. Это, с одной стороны, вызвало попытками их объяснения -на микроскопическом уровне, з то время как сами, характеристики (например, намагниченность, магнитная восприимчивость и т.п.) отражает "интегральные", усредненные по кристаллу свойства. С другой стороны, ото связано с.природой скоиенных магнитных структур, когда, например, для Ре^Аи,«. сплавов (0,900$ х ^ 0,965) при гелиевых температурах не удается достичь насыщения кривых намагничивания даже в сильных и:.пульских полях (до 32 МА/м). Кроме того, отмечено, что в ранее опубликованных исследованиях не рассматривалась взаимосвязь всего комплекса сверхтонких взаимодействий, что также могло привести к ошибочному определению локальных магнитных характеристик обсуждаемых твер -дых растворов. В заключении главы формулируются основные цели и задачи диссертационной работы.

Во второй гладе описаны способы приготовления и результаты аттестации образцов исследованных ,

Рео.оа Аи^д? и .Ре Ра, А и -сплавов. Анализ их рентгечогра'.м и дифрактогра\:м подтвердил однофазность полученных препаратоз. Периоды их решеток оказались близкими к сссбщаеь^им в. литературе. В заключении описаны использованная при их изучении методика проведе ния мессбауэровских исследований, характеристики спектрометров и систем регуляции температуры образцов в криостатах.

В третьей гларр подробно рассмотрены различные способы математического анализа МС, использоэанные в данном исследовании , и указаны' разработанные автором программы для обработки экспери- , ментальных результатов на ЭВМ.

При вычислении средних значения параметров сверхтонких взаимодействий (СТЗ) МС первоначально аппроксимировались в лоренцев-ском приближении. Однако результаты описания спектров большинства исследуемых сплавов, отличандихся наличием магнитных микронеодно-родностей, показали, что такое представление не позволяет достичь удовлетворительного описания экспериментальных МС по критерию Вследствие этого при изучении вопроса о форме линий МС были, в частности, рассмотрены такие типы линий,как гауссовская, псев -до-лоренцевская, распределение Пирсона УН рода, а также свертка гауссиана с доренцианом. Для исключения влияния случайных, не характерных для всех разупорядоченкых магнетиков факторов,ЫС моделировались с учетом различных по величине распределений паромет -ров СГВ, знаков и степени корреляционных связей между ними. При ,

этом стабильно наилучшие результаты аппроксимации модельных МС были получены с использованием представления отдельных линий спектра в виде свертки гауссиана с лоренциаком (сирина на полувысоте которого (Г) определялась'йз калибровки спектрометра).

Од:-.ой из основных задач при расаифропке ¡¿С неупорядоченных магнетиков является установление, функций распределений сверхтонких магнитных лолей-Р(Н). В ходе их реставрации алпрокснмируюцуа кривою минхмисации списывают выражением

Р(н^'К,н)ан . : си

Н *П1П

Огибки з установлении функций Р(Н) обусловлены уровнем суков в МС, некорректностью задания ядра подынтегрального выражения - З'(') и самим регулярным алгоритмом, используемым при решении этой за -дачи. Проведенный расчетный эксперимент по обработке модельных .МС позволил показать, что ошибки при задании параметроз $'(•) менез

и игнорирование достаточно больших распределений изомерного сдвига- и квадрупольного расцепления - не приводят к __ росту погрешности определения первых двух моментов. (среднего -Н и дисперсии ) распределения РС.Н). Вопрос об ошибке, вноси-

мой регулярным алгоритмом, Сит. решен с использованием: статистяче -ской процедуры, з ходе которой проводилась многократная обработка неоднократно снятых МС. При этом случайным образом. (в"физически разумных"границах) варьировались все основные параметры метода. Проведенг.ые оценки показали, что окончательно, после учета всех упомянутых выше факторов, погрешности определения Н ибн для распределения Р(Н)не превышают 1% и Ь% соответственно.

Так как при построении функции Р(Н) но 1нплизируются дисперсии распределения других СГЬ и корреляции между ними, то в настоящей работе были рассмотрены пути расчета этих величин на основе оценки распределения комбинированных С ТВ ), определяющих параметры отдельных линий МС. Для нахождения функций Р^ (/-) резалось уравнение ,1

6 рСгпак ,

Здесь -синглетная аппаратная функция, которая .записывалась .

в лоренцевском приближении, а ¿» -комбинированные СТВ (или "текущее" положение линий МС), включающие Н , 5" и Д . Дисперсии

распределений Р^(О при ограничении корреляционными моментами первого порядка можно описать следующим соотношением

Здесь С 4 (О - дисперсии распределений Н , £ и Д , а ^н?, ^на и - корреляционные моменты между соответствующими параметрами СТЗ,уы - ядерный магнетон, а ^ -гиромагнитные отношения.

Оценки погрешности определения параметров СТЬ сплавов по предложенной методике показали, что получаемая информация адекватна "заложенной" при синтезе МС. Для реальных ЙС, в которых имеется значительный статистический разброс и частичное перекрытие линий, как показал проведенный анализ, погрешности определения дисперсий распределений и корреляционных моментов не превышают Хай.

Оценка локальных магнитных характеристик разупорлдоченных магнетиков проводилась на основе реставрации функций распределений лекальных магнитных моментов (ЛШ) резонансных атомов -Р(рРс). С целью кх нахождения решалось уравнение.

Здесь Р(Н/|ИГ1) -функция распределения Н на ядрах резонансных атомов железа^с текущим значением , которая учитывает осо-

бенности структурного состояния шлага. В дальнейшем первые два момента функции ) иб^д ) использовались как для опре-

деления наиболее вероятных спиновых состояний сплавов, так и для оценки зависимости величин ЛММ резонансных атомов от ДАО.

Четвертая глава посвящена изучению влияния ЗЛО резонансных атомов железа на локальные магнитные характеристики атомноразупо-рядоченных Ре,.,Рс1х -сплавов (0,49^ X $ 0,7о). На рис. I представлен ряд кх МС, снятых при 293 и 77 К (температура Кюри Тс ^ 550 К). Особенностью рассматриваемых спектров является их несимметричность по кктенсивностям и ширинам линий, что мехет свидетельствовать о корреляции параметров_СТВ. Следует отметить нелинейный характер зависимостей Н(х) и 5 (х), а также наличие на изотермах с)Н(х)/эх_ двух минимумов вблизи Х«-и,о5 и 0,67. Что касается величины А , то она близка к нулю для всех изученных тверда« растворов.

р-,г--читанные из МС распределения Р(Н) одномодальны-(см.рис.2) л имедт достаточно большую дисперсий (как при 77,-так и 293 К), . причем максимумы на зависимостях (*) имеют место при X ~0,Ьи. Нелинейность изотерм Н(х) и тем более зависимостей Сэн (х) при отсутствии каких-либо структурных и магнитных превращений в раз-упорядоченкых Ге.Рп -сплавах,очевидно,может быть следствием наличия з них только локальных магнитных неоднородностей.

Важная информация была получена и в результате расчетов дисперсий распределений всех СТЗ и корреляционных моментов меэду ними. Оказалось, что 6£ <52. достаточно малы, указывая на доминирующее влияние для данных сллазсз распределения сверхтонких магнитных полей. Особо следует подчеркнуть,что значения Си для всех изученных препаратов, оцененные разными методами, оказались практически одинаковым/, в предела:: ошибки определения.

Обращают на себя внимание достаточно большие значения корреляционных моментов' (при практически нулевых значениях ^в! )- Это обстоятельство, а тахне сохранение характера зазиси -мсстей рассматриваемых ковариаций от состава сплава при разных температурах съемки МС (293 и 77 К), далеких от Т„( > ЬЬО К) , свидетельствуют о том, что их существенная нелинейность (с особенностями вблизи концентраций х ~ 0,йЬ и 0;Ь7) является следствием не погрешности регистрации экспериментальных спектров, а имеет физическую природу.

На рис. 3 представлены функции распределения локальных магнитных моментов-атомов железа для Ре^Рс)* -сплавов разного со -става, восстановленные из МС, снятых при 293 К. Как видно из рисунка, средние значения и дисперсии распределений Р () характеризуются '"и- "-образной концентрационной зависимостью. Причем, из внешнего вида функций Р (_Рр6) можно заключить, что в сплавах, содержащих от ЬЬ до 62 ат.% палладия, для которых они близки к о - функциям, зависимость'ЛММ атомов железа от ЛАО практически не наблюдается.

На последнем этапе расчетов параметры априорно выбранного вида зависимости от ЛАО находились из их связи с плотностями Р ИРи этоы использовалась линейная ее аппроксимация

У* (л рРе Ь £ Рра (п ♦ т)] г (5)

2 0 2 V,mm/C

Рис. I. liC разупорядоченкых сплавов Ре,.хРс!х , снятые: а,б- при 77 К; в*г при 293 К (а,д-х-0,50;\ б,г-х=0,67; в-х=0,7Ь)

25 Н,МА/„

Рис. 2. функции распределение сверхтонких магнитных полей для разупорядоченных сплавов FehXPcJx при jusм=293 К-

PiM^ оЛ

Рис. 3. Влияние состава разупорядоченных Ре Poix * сплавов на функции распределения локальных магнитных моментов атомов железа при >= 293 К-

где ^р^, - магнитный момент атомов железа в позиции " Л ",в окружении которой отсутствуют атомы палладия; & - вариация^ г«, при изменении числа смежных с ним атомов палладия на единицу; РР<Дп*го)- оператор проектирования, равный I, если в позиции 'т в окружении резонансного атома находится атсм палладия, к равный 0 -

-во всех остальных случаях. Расчет параметров зависимости^» сплавов рассматриваемых составов при 293 и 77 К показал невозможность их описания с единили коэффициентами (см.табл. I). При этсм, если для сплавов, по составу близких к зквиатокноийР-^несколько уменьшаются с увеличением числа атомов палладия в £0 атомов железа, то при х ^ 0,67 наблюдается противоположное его изменение.Снижение же температуры исследования от 293 до.. 77 К не меняет характер зависимости а лишь несколько усиливает ее особен -ности и сужает область концентрации^ пределах которой удается ее списать в рамках модели независящих от ЛАО магнитных моментов.

Таблица I

Параметры линейной аппроксимации зависимости магнитных моментов атомов железа от ЛАО для разупор.ядоченнкх Ре(.хР^х - сплавов разного состава при Тщм=293 и 77 К;

Парамет- к' Состав сплава, X Погреш-

ру 0,49+0,51 0,55 0,62 ' 0,67+0,75 ность оценки

' К.» 293 77 3,13 3,25 ' 2,60 3,03 ' 2,80 2,98 2,42 2,65 ¿0,02

ь, 5/атсм 293 77 -0,016, -0,014 0,000 0,000 0,000 0,015 0,020 0,025 ¿0,003

Таким образом, из анализа результатов исследования локальных магнитных характеристик атсмноразупорядоченных Ре^Р^х -сплавов следует, что зависимость магнитных моментов атомоз железа от ЛАО имеет существенно нелинейный характер. С другой сторону,эти данные говорят и о значительном влиянии состава твердого раствора на саки ЗЛО. Наиболее вероятной причиной отмеченных особенностей обсуждаемых сплавов (учитывая независимость их атомной и магнитной структур от состава), очевидно, является перестройка их электрон -ной подсистемы. В частности, это может быть связано с изменением

характера обменной поляризации внутренних $ -электронов с1 -■ электронами или пространственного распределения волновой функции с! - электронов.

Пятая глава .пссзяцена изучении магнитных характеристик Ре0о» Аи0с,ч - твердого раствора: Ряд его МС (в области температур от 1,9 до 17 К), представлении/, нам доктором С.Меуег (Гренобль), приведен на рис. 4. При 1,9 ^ Т 4 К они

представляют собой хорошо разрешенные зееманоиские секстеты, особенностью которых является сильное уширение внешних линий с повышением температуры. Для анализа условий перехода исследованного сплапа из парамагнитного (П) в спин-стекольное (СС) состояние изучались температурные зависимости ширин МС (Гмс ) на уровнях, со -ста^ляю^их 20+80$ их интенсивности. Оказалось, что температуры замерзания - ( I £ ) подсистем с различным количеством атомов железа з БО резонансных атомов отличаются друг от друга. Это приводит к слабой "размытости" перехода (оцененной на;.:;! и 1,1> К) вокруг Тг — =19,5 К.

Для изученного сплава при всех температурах исследования оказались малыми не только величины С £ и Од , но и значения кова-риаций > ^на 11 » чго свидетельствует о достоверности

приведенных на рис. 5 распределений Р(Н), особенности температурных изменений которых обсуудаются позднее. Здесь же отметим лишь то, что значения для Ним =1,9 К7рассчитанные по различным

методикам,совпали друг с другом в пределах ошибки определения.Это позволило провести восстановление функций распределений Р ре) и осуществить анализ природы спиновой структуры сплава при этой температуре. (Учет взаимосвязи величин с ЬО проводил-

ся с помощью формулы, аналогичной выражению о). При этом было рассмотрено несколько альтернативных моделей: I.Наличие ферромагнит-

Таблица 2

Параметры ЛММ атомов железа в ге©.©ь'^о,^ —сплаве и их зависимость от ЛАО в трех априорно выбранных моделях магнитных состояний

Параметры I Модели П й

РР.^Б - - 3,6±0,1

Рк.Ць -0,0 ± 0,1 8,7±и,2 -

Ь.Рь/а™* -71,31±0,02 -0,05±0,02 -

ного(^) упорядочения ЯММ атомов железа, зависящих'от ЛАО. Il.tfcp-' мировгние СС состояния с учетом влияния ьО на J^Fe^Au) . Ш.Су -чествование СС состояния с J^fc • не зависящими по величине от характера ЛАО. 1У. Возникновение скошенной магнитной структуры с равновероятным распределением J-ipe Б интервале углов от U до Ч'тох (для СС фп,б,=2 ЯС ) и]juVt 1 = conti. У. Образование СС состояния с -локальной скоррелировашюстью JiMM атомов железа в БО (0Ф о ). Результаты расчетов по первым трем моделям приведены в табл. 2. Но поводу 1У и У моделей следует отметить яиаь то, что они при Тиьм=1,У К не приводят к каким-либо разумным ре -зультатам расчетов.

Данные табл.2, в частности "нефиэичность" значений JuFe и & , установленных в первых двух моделях, свидетельствуют о том, что наиболее вероятной для исследуемого твердого раствора является реализация в нем при низких температурах классического СС-состояния с ЛММ атоыов железа,не зависящими от Б0 (т.е. иодельШ) и равным = (3,6il),I)JU6 #

Анализ зависимостей Гмс от Т/Т^ показал, что для

уровней .менее максимальной интенсивности МС в интервале температур от 12,6 до 16 К они прсвкгают значения бриллюэновских кривых с S =1 и T^jсоответствующей данному уровню интенсивности МС. Одним из механизмов, объясняющим причины влияния конфигурации ЛАО резонансных атомов на зависимость Н(Т) при 12,Т$ 16 К, мсжет служить локальная скоррелированность J^Fe в ^0. Кроме . того, ее учет (т.е. модель У) позволяет частично объяснить увеличение с температурой дисперсий распределений Р(Н).

Совместный анализ особенностей МС (рис.4) и функций Р(Н) (рис. Ь), а также сопоставление этих данных. с результатами расчетов дисперсия распределения всех СТ8 и корреляционных моментов между ними позволили выдвинуть предположение, объясняющее природу пояэления при Тизм } 10 К низкополевого максимума и.отрицательного выбрсса на Р(Ю, положения которых для всех рассмотренных TJJ3lJ не зависят от параметров метода реставрации. Очевидно,эти искажения являются лишь следствием отклонения уширения отдельных линий от пропорциональности <Jj , которые определяют их положения Д, относительно центра тяжести спектра(си.выражение;3). Таким образом,полученные данные позволяют полагать, что в разупорядо-ченном FeoosАив47-сплаве при T<<7j с повышением темпе-

реставрации распределений Р(Н). Под спектрами дискретными линиями показаны положения пиков НС, средние_ значения магнитных пслей которых соответствуют максимумам РСШ-Н^ и Н^

ратуры линии МС уширяются не только вследствие изменения распре-делзния сверхтонких магнитных полей, обусловленного локальной скоррелированностыэ ЛШ атомов железа, но и за счет включения дополнительного механизма, имеющего релаксационную природу:

В шестой главе приведены результаты исследования спиновых состояний разул о рядоч е нн о го РеРс^Аи-твердого раствора, подвергнутого высокотемпературному (Тот* *97и'К) упорядсчиЕагщему отжигу различной длительности. Качественный анализ показал, что уже трех-

минутный упорядочиваний его отжиг приводит к появлении на Ь'С, снятых при Т М=2УЗ К, синглетноЯ составляющей, которая при увеличении его продолжительности до fcU мин (а следовательно, и степени атомного порядка п сплаве) становится превалирующая. На рис.Ь (кривые б,г) представлены МС образцов (Тм-ж^вО мин) при Т зм=77 и К. Отсутствие квадрупольного расщепления МС указывает на кубическую симметрию окружения резонансных атомов яелеза (в среднем по кристаллу), что с учетом ранее установленного полного упорядочения атомов железа по версинам ГЦК ячеек сплава является прямым доказательством хаотичности в распределении атс.моп золота и палладия, по их граням.

Указанные особенности локального атомного распределения н исследованном FePJ~.Au -сплаве, возникающие при его атомном упорядочении,приводят к перераспределению существующих в кристалле конкурирующих обменных взаимодействий. Это, в свою очередь, сопровождается "катастрофическим" изменением магнитных состояний, обуславливающим существпчнив различия в зависимостях ¡UT),приведенных на рис.7 (кривая а - Тотх =У70 К, б - 72и K[l]).

Обнаруженные особенности Н(Т) позволяет выделить три критп- ■ ческие температуры, соответствующие магнитным фазовым переходам (МЩ) Fe RJ,Au -сплава. Вше « КО К он находится з П-со -стоянии. В диапазоне от 120 до I4U К, где Н невелико и имеет место лишь усирение синглетной линии КС, сплаа, очевидно, отличается слабо выраженным ферромагнетизмом Я3 (слаб). Кроме того, следует отметить, что анализ зависимостей Гмс (Т) на разных урознях интенсивности МС показал достаточно больпую температурную протяженность Mili зокруг Tv =Uu К ( л T.j ~ ü К).

Для выяснения особенностей спиновой структуры рассматриваемого сплава при Т (. К было проведено статистическое сопоставление зкепериментально оцененных параметров Ни бн' распределений Р(Н) при Т и 77 К с результатам их расчета для различных априорно предполагаемых структур. При осуществлении анализа использовалось выражение для j^Te (nPd) » аналогичное, зависимости о, коэффициенты которого: J^pe»( 1,У2-0,02) JUS и Ь =(<J,ü72-ü,üij3)JUs/aTOM были установлены в ["i] при исследовании влияния состава образцов Fe (Pd,.x Аих)з -сплавов, прошедших низкотемпературный (720 К) отзшг, на локальные магнитные их характеристики. Результаты расчетов для некоторых, наиболее ве-

роятных моделей магнитных состояний и обработки экспериментальных данных, полученных при Тизм=77 К,представлены в табл.3. Приведенные в ней сведения указывают на то, что в интервале 60 ^Т ^ 120 К в Ре Рс^Аи -сплаве реализуется АС-состояние.

, Таблица 3

— _

Значения Ниоц распределений Р(Н), рассчитанные для различных магнитных структур упорядоченного только по подрешетке железа ^Рс^Аи -сплава

Магнитное Параметры

состояние •---Щ75-СГ^ТйШ"

Ферромагнитное 1Ь,80±0,41 2,73-0,1ь

Асперомагнитное (АС) 16,71-и,Ьо 2,33±0,К

Спин-стекольное (СС) 17,63^0,йо 2,21-0,11

Ангиферромагнитное(А^) 17,01-0,чЪ ¿¡,14-0,12

Антиасперомагнитное(ААС) 17,32-0,51 ■ 1,97-и, Ь

Экспериментальные зна- 16,03^0,07 2,3^^0,09 -------------—ига —

изм=

чекия после отжига при 970 К, оО мин;Тц=77 К

Что касается особенностей магнитного состояния сплава при Т < 60 К,то, по-видимому, оно может быть отнесено к спин-стекольному. Однако^в этом случае для_согласования экспериментальных (Н=19,9 МА/м иС^ =2,1Э'1иь (кА/м)'"и расчетных значений приходится предполагать, что при хаотическом распределениисуцест-руе» корреляция между атомами полладия, когда их количество в ВО атомов железа превышает критическое значение Ъ' =7.

Для проверки правомерности высказанных утверждений о характере реализуемых в ¡чРс^Аи-твердом растворе магнитных состояний были проведены его мессоауэровские исследования во Енешнем магнитном поле Ньн=1,6 МА/м, параллельном направлению распространения

^ -квантов. При этом выяснилось, что охлаждение как в поле,так и без него (рис.6, кривая д) приводи* при Тизм=ч,2 К лишь к незначительному уширению линий МС относительно спектра при Н^н=0 чрпо.о, кривая г), что является прямым доказательством реализации СО-состояния. Напротив, МС,полученный при Тиоц=77 К (кривая а, рис .с), после охлаждения образца во внешнем поле отличается не :олькс удиренными линиями (как и спектр образца, охлажденного

Ряс.7. Температурные зависимости средних значений аффективных магнитных полей Ге Рс12Аи-сплаза, установленные при описании МС секстетом лоренцевских линий и их аппроксимации (а-Т„ «970 К,б-72и К) и 1 д

- ц - 2 о 2 к V,Mrt/t,

Рис.б. Влияние внешнего магнитного поля на МС упорядоченного (при 970 К) FePd¿Au - сплава при различных температурах съемки (ai-a - Тизм=77 К, гад - 4,2 К; бад - охлатсдение образца сплава без наложения внешнего поля, а-охлаадекие во внеенем поле, равном 1,6 МА/м; б,г-измерения при ^»0,

а,з„

¡¿А/и)

I,

К ¿(00 300 200 100

п+7ф)

^ф Рис.8. Схема магнитной фа-

Сг+П ФсслАв) 30S0íl Диаграммы сплава

" +АС ^ф+СС__FeRJ2AuB координатах '

^ w »»ww UA 3 P 6МЯ

упорядочивающего отг:ига-(при

CC ■_- 97o К) -температура"

0.5 It^W

без поля -_рис.6,кривая в), но, кроме того, и меньшим над Н£Нвн значением Н. 'Это свидетельствует о том, что в диапазоне температур от оО до 12и К в РеР^ЛАи -твердом растворе реализуется скошенная магнитная структура, обладающая паргметрсм порядка по -проекции спинов, т.е. АС-состояние. Для образцов упорядоченного РеРс^Аи -сплава ноостацоглен-ные распределения Р ) обладают большими дисперсиями, сви -

детельствующими о значительной локальной магнитной неоднородно -сти ,что в случае Тот;к=97о вызвано существенной неколлиноарпостьи спиновых структур и зависимостью ^ Ре от их -'¡АО. В толе время при Т(13м-293 К в разупорядоченных сплавах (Тс^чОО К) зависимо -сти ^^(Пр^) не обнаруживаются СО. для разрешения итого противоречия было проведено исследование при Т ы=77 К разупорядоченных !"е(Рс1, -сплавов; близких по составу к стехиометрическо-

му ¡^р^ ди . Анализ полученных при утсм результатов показал, что механизм влияния ЗЛО на Жу1 сплавов, находящихся в разном структурном состоянии, сходен. Более того, ¡-зоффициенты зависимости

Рге(прл) 'сы*сиРажонке Ь) Для разупорядоченных сплавов оказываются достаточно близкими к указанным ранее и pas.nu: = = И Ь = (0, ^0^0,004), ^в/а-тсм .

Обобщение приведенных ькые данных позволило построить схему магнитной фазовой диаграммы Ре Р^ А и -сплава, отожженного при 97 О К, в системе координат "время упорядочивающего от .-и га --температура" (см.рис.8), на которой предельным структурным сс -Стоянием сплава соответствуют левая (разупорядоченное) и правая (упорядоченное ) ее граница. Ш+и1)-парамагнитная фаза со следами остаточного от разупорядоченного состояния (ч Ро1гАи -сплава ферромагнетизма).

выводы'

Критическое рассмотрение методов расшифровки МС и проведенный в работе анализ результатов экспериментальных исследований сверхтонких взаимодействий в неупорядоченных магнетиках- ,

в широком интервале температур (от 1,9 до 4Ъ0 К) позволили установить взаимосвязь между атсмной и магнитной их структурой, а также дали возможность реши.ь ряд частных задач, из которых следует отметить следующие:

1. Усовершенствована методика расчета дисперсий распределений и корреляционных мсмзнтов сверхтонких взаимодействий по

данным !.:ессбауэровской спектроскопии, а таюте проведена оценка возможностей методов реставрации функций плотностей распределений магнитных полей.

Определены величины магнитных цементов атомов келеза в атомноразуперндоченных Fe RJX -сплавах и установлен характер их зависимости, от ЛАО. Оонарулеко, что влияние последнего на величины магнитных моментов атомов железа является существенно нелинейным, '/то в основном обусловлено перестройкой электронной подсистемы сплава.

Ü. Реставрация функций распределений локальных магнитных моментов атомов железа в гсОС1Аио -твердом растворе позволила установить, чго'з нем при формирован::;; сг.ин-стскольногс состояния магнитные моменты атомов хахоза остается независящими по величине от ближайшего атомного окружения. Кроме того,выяснилось, что в рассматриваемом сплаве релаксационные эффекты проявляются не только вблизи температуры замерзания спиновой системы, но и при значительно меньших температурах.

н. Анализ результатов мессбayaровских исследований образцов Fí.P<J2Au -твердого раствора, подвергнутых различной термообработке, свидетельствует о доминирующем влиянии на реализующиеся з кем магнитные состояния локального атомного окружения. В частности, отжиг при '//О К, приводящий к упорядочение лп'ль атомов железа по вершинам ГЦК-ячейки (в то время как, атомы золота и палладия распределяются по центрам ее граней хаотически), благодаря наличие конкурирующих обменных взаимодействий разных знаков ведет к формированию сксаинних спиновых структур: при низких температурах ( ! < fc>ü К) спин-стекольно:;, а в диапазоне температур от Си до 12о К - асперсмагнитной.

о. Предложена схема магнитной фазовой диаграммы сплава FePd^Au , проиедпего высокотемпературный (при dVu К) отжиг, построенная в координатах "время упорядсченил-темлсратура".

Автор выражает благодарность французским коллегам-доктору I.A.Compbel'«3 за изготовление образцов Feo,03 Аи^^-сплава и доктору С.Meijcr за измерение их мессбауэровсккх спектров.

ЛИТЕРАТУРА

I. Ркяенко Б.З., Голобогсдский Б.Ю. Магнитные фазовые превращения б сплавах Рс(гУ,-хАих)з при атомной ул о ряд о ч е н и и //v ТГ. 198Ь. Т.27. Вып.2.С.421-427.

ОСНОВНОЕ COjj£p;rArKE РАБОТА ИЗЛОЖЕНО В СЛЕДУЦцИХ 11УБЛИКЯЦЯЛХ

1. Рыженко Б.В., Придвкжкик C.B. Локальные магнитные характеристики сплавов по данным мессбауоровскои с::ектроекспнн//7ези-сы докладов ХУЛ Всесоюзной конференции по физике магнитных явлений. Донецк, I9&>. С.380-381.

2. Рыженкс Б.В., Пркдвижккн С.В. Оценка спиновых состояний сплавов по данным мессОаузровскоГ; спектроскспии//Тезисы докладов Всесоюзной НТК:''Современные метода исследования ь металловедении".

Устинов, 198Ъ. СЛЗ-i.

3. Рыженко Б.З., Ирвдвижхин C.B., Гельд П.В. Математическая интерпретация мессбауэровского эксперимента для оценки локальных магнитных характеристик//Изв. АН СССР, уизкка. 1Уа7. T.ol. !!-.. С.818-в2Ь.

4. Придвижкия C.B., Смольников О.Е. ЯГР-анализ локальных магнитных характеристик неупорядоченного сплава FePd,Au //Тезисы докладов II Всесоюзного совещания по ядерно-спектроскопиче -

ским исследованиям сверхтонких взаимодействий. Грозный, I9ri7. С.61.

5. Придвижкин С.З., Рыженко Б.З.. Гельд h.В. Влияние параметров аппаратной функции при восстановлении распределений сверхтонких взаимодействий по данным мессбауэровской спектроскопии// Изв.Вузов. Физика. 1988. Т.оЗ. С.61-ьь.

6. Влияние распределения конкурирующих обменных взаимодействий на магнитное состояние сплава FePol^Au /Ь.В.Рьзсенко, С.В.Придвижкин, С.В.Гриценко, П.В.Гельд/А?ТТ. 196Ь. Т.ои. №IU. C.29I0-29IO.

7. Придвижкин C.B., и1ведов О.Ю., РУженко Б.В. Статистическая оценка погрепностей моментоЕ реставрированных распределений Р(Н)// Тезисы докладов Всесоюзного совещания по прикладной мессбауэров -

ской спектроскопии. Москва, 1988. С.Ы.

ь. Придвижкнн C.B., Шведов О.Ю., Рыженко Б.В. Локальные магнитны?' характеристики атомноразупорядоченных сплавов i-e,.хРс'д // Тезисы докладов ХУЛ Всесоюзной конференции по физике магнитных явлений. Калинин, I9BB. С.ЬОЭ-ЬСО. /

9. Локальные магнитные свойства сплавов Fe(P>*i-x мессбауэроаское исследование/В.Ю.Голобородский, Б.В.Рыгкенко, С.В.Придвижхкн и др.М.,I9bb. 16с.-Деп. в ВИНИТИ'IB.II.BB,B2IB-BBB.

10. Придвижкин C.B., Рьгкенко Б.В. Локальные магнитные характеристики атомНоразупорядоченных сплавов Рех Rl.< //Тезисы докладов J Всесоюзного совещания по ядерно-спектроскопическим исследованиям сверхтонких взаимодействий. Алма-Ата, I9ti9. С.23.

11. Распределения и корреляции параметров СТЗ по данным ЯГРС/ С.В.Првдвижкин, Б.В.Рыженко, О.Р.Юнусов, П.В.Гельд//Тезисы докладов Уральской НТК: "Применения мессбауэровской спектроскопии в материаловедении." Ижевск, Г-'tiJ. С.Во.

12. Рькенко Б.В., Придвкжкин C.B., Гельд H.U. Роль кристаллической структуры в формировании локальшх магнитных характер»! -

стпк сплавов //Тезисы дскл"эв Xi ¿Европейской кристаллографической конференции. W., 1939. С.412.

13. ИриДЕИжкйн С.В., Рыженко Б.В., Тельд II.В. Локальные магнитные характеристики атомов железа в разупорядоченных сплавах

Fe(P«l|-*Aux)3 //Изв.Вузов, -й'.зкка. 1969. Т.54. JFS. С.44-<,9.

14. Нркдвижкин C.B., Рькенко Б.В., йчусов O.P. Распределения и корреляция параметров СТВ при магнитных фазовых переходах по данным мессбауэровской спектроскопии//Тезисы докладов II Всесоюзной конференции "Магнитные фазовые -перехсдц и критические явления". Махачкала, I9b9. C.ob-tJ.

Ib. Придвижкин С.З., Ркженко Б.В., Гельд II.В. Изучение распределений и корреляций параметров сверхтонких взаимодействий по данным мессбауэровской спектроскспии/Л>ММ. Выл.b. C.6U-64.

16.RythcnfeoB.V.,PPi0ivix,nkinS.V.,6eL,d P.V. I he <;ludy

soin stots of> crratic magne-tics &Lj Moss&ouer Speclroscopu //Aisiracii о [5 vni-ih InternoiionaÊ Conférence en Kuper-jjine Inierac/iions. Pro^u,l9S3. P. 64-99

17. fcux.he.nlco b.V.^Hdv^io* S.VvSct'd P.V. Studu ofc disordereâ maontuc sp'm sla-tes fey M'ossbouer egftee-t //Abslracls ofc ïnbmaVionût conférence on -the

Apptioalions ofr Ihe Mossbouer EUect. Budapest, 19Vs. Р.2.6ДА

IB. RuxKenko b.V.,fV.dviahkm S.V.,Ge£'d PV. Siudu oU local maqnetic non-homogenuilios in disordered maane-S'ibS bu means MosS>bouer-3pe c--t.ro scopu //Absiracls so-te lili ce. meetinq oft -LHc XV--th Conorc-S o|> tbe I nkrno lio nor Umon o®b~Cri4sialto^ropby. 0rscsD;l99O. P. 9£>-92.

0 ^bf ■

Подписано в печать 26.C3.9G :ор:.:ат CCx&i £/IG

Бумага йсчая^ Плоская печать Усл.п.л. 1,30

Уч.-изд.л. 1,33 Тираж ICC Заказ 805 Бесплатно

Редакционно-издательский отдел УШ1 ил.С.&:рсва 62CGG2, Свердловск, УШ1, В-Л учебный корпус Ротапринт УПИ. 62ССС2, Свердлсвск, УПИ, 8-й учебный корпус