Особенности магнитных, тепловых и электрических свойств R-T(T=Co, Ni) интерметаллидов с большой концентрацией редкоземельного металла тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.11 ВАК РФ

На правах рукописи

003487650

ПРОШКИН Алексей Владимирович

ОСОБЕННОСТИ МАГНИТНЫХ, ТЕПЛОВЫХ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ Ы-Т (Т=Со, №) ИНТЕРМЕТАЛЛИДОВ С БОЛЬШОЙ КОНЦЕНТРАЦИЕЙ РЕДКОЗЕМЕЛЬНОГО МЕТАЛЛА

Специальность 01.04.11 - физика магнитных явлений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Екатеринбург 2009

1 О ДЕК 2009

003487650

Работа выполнена в лаборатории ферромагнитных сплавов Института физики металлов УрО РАН

Научный руководитель: доктор физико-математических наук,

Баранов Николай Викторович

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

Валиев Эдуард Зуфарович

Ведущая организация: Физико-технический институт

им. А.Ф. Иоффе РАН, г. Санкт-Петербург

Защита состоится 25 декабря 2009 г. в 11 ч. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 004.003.01 при Институте физики металлов УрО РАН по адресу: 620041, г. Екатеринбург, ул. С. Ковалевской, 18

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института физики металлов УрО РАН

Автореферат разослан «м» ноября 2009 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета

кандидат физико-математических наук, Барташевич Михаил Иванович

доктор физ.-мат. наук

Н.Н. Лошкарева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Интерметаллические соединения типа редкоземельный (Я) металл - 36 (Т) металл остаются объектами интенсивных исследований уже около четырех десятилетий. К настоящему времени наиболее полно изучены соединения с малым содержанием К атомов, так как они имеют высокие температуры магнитного упорядочения, и нашли применение на практике. Высокая анизотропия II ионов в совокупности с высокой температурой Кюри, обусловленной обменным взаимодействием в подрешетке ЗА металла, позволили использовать соединения ЯСо5, &гСОп, ЯгРе^В в качестве основы для производства постоянных магнитов с рекордными характеристиками в области комнатных температур.

Бинарные редкоземельные соединения с кобальтом и никелем ЯпТт, обладающие большой концентрацией редкой земли (п:т > 1:2), были менее изучены. До недавнего времени считалось, что атомы ЗА металла в таких интерметаллидах не несут магнитного момента и не играют существенной роли в формировании физических свойств при отношении п:т > 1:2 и п:т > 1:3 для Я„Сот и соответственно

[1-3]. Эти соединения обладают довольно низкими температурами магнитного упорядочения (как правило, ниже комнатной температуры). Уменьшение магнитного момента 3(1 атомов при увеличении содержания редкоземельного металла в Я-Т соединениях объясняли в модели переноса заряда постепенным заполнением 3с1 зоны электронами с внешних оболочек II атомов [1-3]. Однако исследования последних лет показали, что в семействе Я-№ магнитный момент на атомах никеля существует даже в эквиатомных составах ИМ (п:ш=1:1) и носит индуцированный характер [4]. В ряду соединений Я-Со пограничное положение занимают фазы Лавеса ЯСо2, которым было уделено достаточно много внимания [1]. Интерес к этим соединениям сохраняется до сих пор, и он обусловлен проявлениями неустойчивости магнитного состояния подсистемы коллективизированных Зс! электронов Со. В соединениях ЬиСо2 и УСо2 магнитный момент на атомах кобальта отсутствует, а в случае, если Я ионы обладают собственным магнитным моментом, магнитный момент Со может в ЯСо2 достигать ~ 1 |_1В [1]. В таких соединениях большое влияние на физические свойства оказывают спиновые флуктуации [1].

В последние годы наблюдается возрастающий интерес к магнитотепловым свойствам и, в частности, к магнитокалорическому эффекту (МКЭ) в Я-Т соединениях. Этот интерес обусловлен

потенциальными возможностями применения редкоземельных интерметаллидов в качестве рабочих тел для магнитных рефрижераторов, работающих в различных температурных интервалах, включая комнатные температуры [5]. Путем выбора типа соединений и их состава предоставляется возможность в широких пределах варьировать рабочий интервал температур [5].

Для понимания механизмов, оказывающих влияние на величину МКЭ, необходимы детальные исследования магнитных и магнитотепловых свойств R-T интерметаллидов.

В настоящей работе проведены исследования магнитных свойств, теплоемкости и электросопротивления ряда соединений R-Ni с относительно большим содержанием редкоземельного металла (типа RNi2, RNi, R3Ni), а также квазибинарных соединений типа (R,R')Co2 в области неустойчивости магнитного состояния 3d электронной подсистемы кобальта.

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ-Урал 04-0296060, гранта Швейцарского национального научного фонда № IB7420-110849 по программе SCOPES «Партнерство институтов» и программ Агентства по образованию РФ №2.1.1.6945 и РНП 2.1.1. 1682.

Основной целью работы являлось определение роли 3d металла в формировании физических свойств редкоземельных соединений с большим содержанием редкоземельного элемента.

Для достижения этой цели в данной работе ставились следующие задачи:

• Синтез редкоземельных интерметаллических соединений (R,Y)Ni2 (R - Gd, Lu), RNi (R = Gd, La,Y), (Gd,Y)3Ni, (R,R')Co2 (R = Er, Ho, Dy, Tm; R'=Y, Tb, Ho).

• Исследование особенностей теплоемкости и энтропии соединений (R,Y)Ni2, RNi, (Gd,Y)3"Ni для выяснения роли 3d электронной подсистемы Ni в формировании магнитотепловых свойств.

• Исследование особенностей магнитного состояния соединения Gd3Ni выше температуры упорядочения.

• Исследование электрических и магнитотепловых свойств (R,R')Co2 в области нестабильности магнитного момента на атомах Со с целью установления причин аномального поведения теплоемкости и электросопротивления.

• Изучение магнитокалорического эффекта и магнитосопротивления соединений типа 11Со2 для установления основных механизмов, определяющих величину магнитокалорического эффекта.

В данной работе были получены и выносятся на защиту

следующие новые научные результаты и положения.

1. Обнаружение завышенного магнитного вклада в энтропию магнитоупорядоченных соединений вс^-ХУХ№2 при (х<0.8) по сравнению с рассчитанным в предположении, что магнитный вклад в энтропию вносит только подрешетка гадолиния.

2. Результаты исследований магнитотепловых свойств соединений (Сс1,У)зМ1, указывающие на существование в них корреляций ближнего антиферромагнитного порядка вплоть до температур в 3-4 раза превышающих температуру магнитного упорядочения.

3. Результаты измерения теплоемкости бинарных соединений Сс1-№ с большой концентрацией вс! (СсШ^, С<1з№). Обнаружение дополнительного вклада в линейную по температуре часть теплоемкости гадолиний-содержащих соединений по сравнению с их парамагнитными аналогами. Установление зависимости этого вклада от концентрации гадолиния.

4. Результаты исследований теплоемкости, энтропии, электросопротивления квазибинарных соединений (Тш,ТЬ)Со2 и (Ег,У)Со2 в области нестабильности магнитного момента на атомах кобальта. Обнаружение при низких температурах необратимого снижения теплоемкости и электросопротивления этих соединений под действием приложенного магнитного поля. Выявление большого вклада в линейную по температуре часть изотермического изменения энтропии.

5. Установление корреляции между изотермическим изменением энтропии и электросопротивления под действием магнитного поля в соединениях типа КСо2. Выявление немонотонной зависимости изотермического изменения энтропии от температуры упорядочения в ряду соединений 11Со2, что связывается с влиянием спиновых флуктуаций.

Научная и практическая значимость работы. Данные о поведении

магнитотепловых свойств и электросопротивления соединений типа Я-

N1 и ЯСо2 вносят вклад в развитие существующих представлений о

взаимодействии между подрешетками в редкоземельных интерметаллидах и о роли 3d электронной подсистемы в формировании свойств соединений. Полученные результаты по тепловым свойствам могут быть использованы при разработке материалов для магнитных рефрижераторов.

Личный вклад автора. Автором выполнен синтез и аттестация поликристаллических образцов редкоземельных интерметаллических соединений типа R-T с большим содержанием редкоземельного металла. Проведена автоматизация эксперимента по измерению электросопротивления. Выполнены измерения электросопротивления и магнитосопротивления образцов, а также измерения теплоемкости соединений с использованием низкотемпературного адиабатического калориметра. Выполнена обработка и анализ экспериментальных данных. Соискатель принимал непосредственное участие в обсуждении результатов, написании статей и тезисов докладов.

Достоверность научных результатов обеспечивается использованием аттестованных образцов, применением стандартных методик измерений. Кроме того, полученные данные хорошо согласуются с известными в литературе для тех соединений, для которых такая информация имеется. Выводы обсуждались с привлечением ведущих российских и европейских специалистов в исследуемой области, и были представлены на различных международных и российских конференциях.

Апробация работы. Результаты исследований, изложенные в диссертационной работе, представлены на конференциях и семинарах: международном евразийском симпозиуме "Trends in Magnetism" (EASTMAG, Красноярск, 24-27 августа, 2004 г); московском международном симпозиуме по магнетизму (MISM, Москва, 25-30 июня 2005 г, 20-25 июня 2008 г); совещании по физике низких температур (Ростов-на-Дону, п. JIoo, 26-30 сентября 2006 г); международной конференции по магнитным фазовым переходам (Махачкала, 12-15 сентября 2007 г); молодежной школе-семинаре по проблемам физики конденсированного состояния вещества (Екатеринбург, 19-25 ноября 2007 г, 17-23 ноября 2008 г); международной конференции по физике низких температур (Нидерланды, 7-13 августа 2008 г); международной конференции

"Новое в магнетизме и магнитных материалах" (Москва, 28 июня - 4 июля 2009 г).

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 14 печатных работах, из них 4 статьи в журналах, входящих в перечень ВАК.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Общий объем диссертации 137 страниц, включая 58 рисунков, 5 таблиц и список цитируемой литературы из 165 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследований, сформулированы цели и задачи работы, а также приведены результаты, выносимые на защиту.

В первой главе представлен литературный обзор. В нем кратко описаны основные взаимодействия, ответственные за магнитное упорядочение в соединениях редкоземельный металл - Зё переходный металл. Рассмотрены основные концепции модели зонного метамагнетизма. Также здесь рассмотрены вопросы о влиянии магнитного упорядочения на теплоемкость, энтропию, магнитокалорический эффект и электросопротивление редкоземельных интерметаллидов. Приведены имеющиеся в литературе данные об особенностях магнитотепловых и электрических свойств соединений типа Я-М и ЯСо2. Дано обоснование выбора объектов.

Во второй главе описаны способы получения образцов и методики измерений. Известно, что соединения типа Я№2 получаются однофазными при небольшом недостатке редкоземельного металла. В связи с этим, серия соединений (вс^У)!^ была приготовлена в индукционной печи в условиях левитации при соотношении редкоземельных компонентов и никеля п:т = 0.96:2. Кроме того, были синтезированы парамагнитные соединения Ьи^У^Ь. Соотношение содержания Ьи и У в них было подобрано таким образом, чтобы молярные массы магнитного и парамагнитного аналогов совпадали. Все остальные соединения были выплавлены в дуговой печи в

атмосфере гелия. Для компенсации потери массы из-за испарения для соединений Я№ (Я = вё, Ьи, Ьа) и Я3№ (Я = 0(1, У) при плавлении был взят избыток 0.3-0.7 % от массы редкоземельного элемента, подбираемый эмпирически. Для повышения однородности по составу,

7

слиток переворачивался и плавился несколько раз (не менее трех). В отличие от RN12 соединения RCo2 получаются однофазными при небольшом избытке редкоземельного элемента. При плавке добавка по R составляла 6%. После плавления все образцы прошли гомогенизирующий отжиг и были аттестованы рентгеновским и металлографическим методом.

Измерение температурных зависимостей электрического сопротивления образцов, а также магнитосопротивления проводилось нами в отделе магнетизма твердых тел ПИИ физики и прикладной математики УрГУ в магнитных полях до 50 кЭ при температурах от 2 до 300 К стандартным 4-х контактным способом на постоянном токе. Погрешность в определении абсолютного значения элекгросопрортивления не превышала 5 %, а магнитосопротивления - 0.5%.

Измерения теплоемкости соединений Gd].xYxNi2 производились в Центре магнитометрии ИФМ УрО РАН релаксационным методом на установке PPMS-6000 (Quantum Design, USA). Погрешность в измерении теплоемкости на данной установке составляла 3-5 % в диапазоне температур 2-100 К и меньше 1% при температурах 100-300 К. Теплоемкость соединений Tmi_xTbxCo2 в различных магнитных полях измерялась на такой же установке в институте Пауля Шеррера. Низкотемпературные измерения (0.1-40 К) образца E10.55Y0 45С02 выполнены по нашей просьбе в лаборатории магнитных измерений Берлинского центра нейтронного рассеяния BENSC на установке MagLabHC (Oxford Instruments) в группе профессора Майснера. Некоторые измерения теплоемкости бинарных соединений R-Ni проведены по нашей просьбе адиабатическим методом в Венском техническом университете в группе профессора Хильшера. Данные по теплоемкости (Gdi.xYx)3Ni получены нами с помощью адиабатического калориметра в лаборатории ферромагнитных сплавов ИФМ. Погрешность измерений теплоемкости составляла 3% в диапазоне 5-100 К и 0.7 % в диапазоне 100-3 5 0 К.

Намагниченность в квазистационарных полях, а также температурные зависимости восприимчивости в переменных (АС) и постоянных магнитных полях (DC), измерялась на установках PPMS и MPMS (Quantum Design, USA) в Центре магнитометрии ИФМ УрО РАН (Королев A.B., Подгорных С.М.). Погрешность измерения намагниченности и восприимчивости не превышала 1 %. Для образцов Gd3Ni и ТЬз№ Герасимовым Е.Г. по нашей просьбе были дополнительно проведены измерения намагниченности в импульсных магнитных полях до 350 кЭ в широком интервале температур. Измерения выполнены в

8

центре импульсных магнитных полей ИФМ УрО РАН с погрешностью не превышающей 3%.

В третьей главе представлены оригинальные результаты исследований магнитных и тепловых свойств соединений типа R-Ni (R = Gd, Y, Lu, La) с большой концентрацией R атомов.

Нами получены экспериментальные данные по теплоемкости магнитных соединений Gdi.xYxNÍ2 и их парамагнитных аналогов Lui_yYyNi2. Теплоемкость соединений Gdi^Y^Nij, также как и других металлических магнетиков, может быть представлена в виде суммы электронного (Ce¡), решеточного (С!а„) и магнитного (Ст) вкладов: Ср= Cei + Qa,, + Ст. Для выделения немагнитного вклада в теплоемкость (С/ + Cia,¡) магнитоупорядоченных веществ, как правило, используют парамагнитные аналоги. Однако теплоемкость парамагнитных соединений RNi2, не удовлетворяет простой модели Дебая. В таких случаях для описания теплоемкости в выражение Ср(Т) иногда включают эйнштейновский член или вводят дополнительные члены более высокой степени по температуре. Другая возможность описания -использование зависящего от температуры значения температуры Дебая в». Однако при переходе от одного соединения к другому применение этих методов описания решеточной теплоемкости может привести к значительной погрешности в определении магнитного вклада Ст. В связи с этим с целью более корректного определения немагнитной части теплоемкости соединений Gdi_JCY^NÍ2 нами были использованы данные по теплоемкости парамагнитных образцов Lu^Y^I^, молярная масса

каждого из которых была равной молярной массе соответствующего соединения Gd,.xY,Ni2.

Общую энтропию соединений Gdt.JYJ[Ni2, так же как и теплоемкость, можно представить как сумму электронного Se¡, решеточного S¡M и магнитного S4f вкладов: Stot = Se¡ + Sia¡t + В исследуемых нами соединениях GdI.xYíNi2 вклад S4f, обусловленный наличием локализованных 4f электронов Gd, и электронный вклад Se¡ связаны друг с другом, так как 3d электроны Ni участвуют в обменном взаимодействии с 4f электронами Gd. В соединениях Gd1.íYJNi2 помимо магнитного вклада, связанного только с ионами Gd, по-видимому, присутствует дополнительный вклад в электронную часть

9

10 20 Г2 (К)

Рис. 1 Низкотемпературная часть теплоемкости в координатах CJTm 72

20

о s

10

энтропии, который носит индуцированный характер. Как показано на рис.1, коэффициент у линейного по температуре члена теплоемкости соединения GdNi2 существенно превосходит значение у для парамагнитного аналога. Коэффициент у для всех соединений с гадолинием оказался значительно выше, чем для Lu^Y^I^.

Электронный вклад в энтропию Sd для Gd-содержащих соединений можно представить в виде суммы: Sei = у0Т + А/Г, в которой первый член связан с плотностью электронных состояний на уровне Ферми и он одинаков для Gdi^YaNi2 и Lu^YyNii систем, а второй член может быть обусловлен взаимодействием коллективизированных 3d

электронов Ni с локализованными 4f электронами Gd. Наличие этого дополнительного вклада приводит к тому, что максимальная магнитная энтропия соединений, содержащих гадолиний (рис. 2а черные точки) ; достигает величин, которые выше значений S'*" = Л(1-д:)1п(25 + 1),

рассчитанных в предположении, что только ионы Gd обладают магнитным моментом (штриховая линия на рис. 2а). Можно предположить, что

дополнительный вклад в магнитную часть энтропии носит индуцированный характер. На это указывает сближение экспериментальной и теоретической кривой (рис. 2а) при уменьшении концентрации магнитных ионов Gd и температуры магнитного упорядочения. Концентрационная зависимость

температуры Кюри представлена на рис. 26.

Как известно [3], в

а)

5^"* = Я(!-.г)1п(8)

Рис. 2 Концентрационные зависимости: (а) максимальной магнитной энтропии (•) и рассчитанного магнитного вклада в энтропию (--); (Ь) температуры Кюри соединений из данных по теплоемкости (Ж) и восприимчивости (о) соединений ,

интерметаллических соединениях R„Tm с большим содержанием редкоземельного элемента (п:ш = 1:2, 1:1, 3:1), косвенное обменное взаимодействие происходит с участием 3d электронов Т металла по механизму: 4f-5d-3d-5d-4f. В интерметаллидах с большим содержанием редкоземельного металла энергия обменного взаимодействия внутри 3d электронной

300

подсистемы не достаточна для расщепления 3d зоны. Об этом свидетельствует тот факт, что соединения RNi2 (R = Y, Lu, La), в которых R ионы не обладают собственным магнитным моментом, проявляют поведение, характерное для парамагнетиков Паули [2]. В соединениях Gdi^Y,!^ обменное поле, действующее со стороны 4f моментов, индуцирует магнитный момент на атомах Ni, направленный в противоположном направлении, и, по-видимому, приводит к спиновым флуктуациям в подсистеме гибридизованных 3d и 5d электронов. Именно последний фактор ответственен, на наш взгляд, за наблюдаемое увеличение коэффициента ув Gdi_^Y^Ni2 по сравнению с Lu^Y^Ni*

Кроме того, в третьей главе приводятся результаты изучения интерметаллических соединений R3Ni, обладающих максимальным

содержанием редкоземельного

элемента. Мы провели исследование влияния разбавления Gd-подрешетки иттрием на магнитные и магнитотепловые свойства соединений (Gd|.xY^)3Ni. Для этих соединений также получено завышенное значение коэффициента у по сравнению с парамагнитными аналогами. По данным теплоемкости вычислена магнитная часть энтропии Sm соединений (Gd^Y^Ni. Если для Gd1.JtY^Ni2 наблюдалось завышенное значение Sm по сравнению с максимальным теоретическим

значением, то для системы (Gdi.xYx)3Ni гт, г^ч величины Sm не достигают

Рис. 3 Полевые зависимости теоретического предела. Сделано

предположение, что заниженное значение Sm для соединений Gd3T может быть связано с наличием корреляций ближнего порядка между магнитными ионами Gd выше температуры упорядочения.

Для более детального исследования магнитного состояния соединений типа Gd3T выше температуры магнитного упорядочения нами проведены измерения намагниченности соединения Gd3Ni в импульсных полях до 250 кЭ в

п

намагниченности соединении Сс1з№ при Т = 2 К (а) и в парамагнитной области (б). На вставке показана температурная зависимость восприимчивости соединения GdзNi.

широкой области температур, а также измерения температурных зависимостей электросопротивления. Обнаружено, что при температурах выше Ты = 98 К полевые зависимости намагниченности в<1з№ имеют вид, не характерный для парамагнитного состояния (рис. 36). Эти данные позволили нам сделать предположение о существовании ближнего антиферромагнитного порядка в Ос13№ в широкой области температур выше Г№

Известно, что информацию о существовании ближнего магнитного порядка можно получить, используя нейтронографические измерения. Однако для соединений на основе гадолиния, этот метод не применим из-за сильного поглощения нейтронов. Для прояснения картины были проведены измерения кривых намагничивания в импульсном поле для изоструктурного антиферромагнитного соединения ТЬ3№. Для ТЬ3№ получена та же самая картина, что и для Ос13№. Как оказалось, кривые намагничивания соединения ТЬ3№ выше температуры Нееля Ты = 62 К также имеют небриллюэновский вид. Эти результаты указывают на сходство их магнитного состояния в парамагнитной области.

Проведенные для ТЪ3№ нейтронографические исследования подтвердили гипотезу о существовании корреляций ближнего магнитного порядка. Согласно этим данным, области ближнего порядка в ТЬ3№ существуют вплоть до температур ~ 400 К, в несколько раз превышающих температуру Нееля.

Вероятная причина существования ближнего магнитного порядка в широкой области температур выше Ты в соединениях вс13№ и ТЬ3№, на наш взгляд, кроется в том, что их структура носит слоистый характер. Структура соединений типа Я3Т содержит гофрированные слои из редкоземельных атомов параллельные плоскости Ьс. Эти слои разделены атомами переходного металла. Такая структура предполагает возможное различие в энергии обменного взаимодействия внутри слоя Я атомов и между слоями, учитывая тот факт, что Зс! электроны № гибридизуются с 5с1 электронами редкой земли и участвуют в обменном взаимодействии [3]. Известно [3], что участие 3(1 электронов переходного металла может ослаблять обменное взаимодействие в редкоземельных интерметаллидах. Примером этого может служить заниженное значение температуры Кюри Тс = 75 К в соединении всП^ по сравнению с Тс = 168 К для Ос1А12, имеющего такую же кристаллическую структуру. Поэтому можно предполагать, что в соединениях типа Я3>11 энергия обменного взаимодействия между 4Г электронами Я ионов, расположенных в слое параллельном Ьс плоскости, превышает энергию 11-11 обменного взаимодействия между

12

Как

.указано выше,

слоями с участием 3с1 электронов №. Между слоями в обменное взаимодействие включены 3(1 электроны N1, поэтому в этом случае работает 4Р-5с1-Зс1-5с1^ механизм обменного взаимодействия при участии гибридизации 5(1 и 3(1 электронов, в то время как в слое обменное взаимодействие осуществляется преимущественно по механизму 4{-5с1-5с1-4£ Слабое 11-11 обменное взаимодействие между слоями по сравнению с обменом в слое может являться причиной того факта, что при нагревании корреляции ближнего магнитного порядка в слоях 04 или ТЬ срхраняются до температур, значительно превышающих температуру разрушения 3-х мерного магнитного порядка, которая в значительной степени определяется межслоевым обменом.;

в системах Gd1.xY.xNi2 и (С(1 ^У^М наблюдается дополнительный линейный вклад в теплоемкость АуТ по сравнению с их парамагнитными аналогами. В связи с этим представляло интерес выяснить, как меняется величина Ау в бинарных соединениях Ос1—N1 при изменении концентрации аггомов вё и, следовательно, энергии £-(1 обменного взаимодействия. На рис. 4а представлена концентрационная зависимость разности Ау между значениями коэффициента у для вё-содержащего магнитного соединения и для его парамагнитного аналога. Было обнаружено, что значение Ау растет линейно с увеличением концентрации 0(1 от нуля для 0(1М|5 до

а

¡4

-ч

ц Н

0.2 0.4 0.6 0.8 х

1.0

Рис. 4 Концентрационная зависимость: (а) разности Ау между значениями у для йё-содержащего магнитного

соединения и для его парамагнитного аналога; (б) сверхтонкого поля В/,/ на пробных ядрах 111 С<!, находящихся в позициях Сс1 [6].

наличием дополнительного

21.5 мДж г-ат 1 КГ2 для 0(1з№.

Большая величина коэффициента у в соединениях 0<1-№ по сравнению с парамагнитными аналогами может быть связана с несколькими причинами: 1) с изменением плотности состояний на уровне Ферми, за счет расщепления 3(1 зоны при магнитном упорядочении; 2) с вклада от спиновых флуктуаций,

индуцированных М обменом в 3(1 подсистеме N1; 3) с электрон-

магнонным усилением; 4) с электрон-фононным усилением. Электрон-фононное взаимодействие не может давать дополнительного вклада, так как магнитные и немагнитные аналоги К„Тт имеют идентичную кристаллическую структуру. Очень низкая величина (или полное отсутствие) магнитного момента, наблюдаемая на атомах N1 в соединениях С(1№5, Ос1№2, Сс1№ и 0(13№, может приводить к малому изменению плотности состояний на уровне Ферми за счет магнитного упорядочения в этих соединениях. Близкие значения у, наблюдаемые для чистого вс!, У и Ьи указывают на то, что электрон-магнонное взаимодействие не может быть основным фактором, определяющим завышенное значение у, наблюдаемое для соединений Ос1-№ с большим содержанием вё. Существующие теории не могут объяснить результаты, полученные нами для соединений Я-№. Как видно из рис. 4а, начиная с чистого при добавлении атомов № с незаполненной 3с1 оболочкой, происходит резкое увеличение линейного вклада в теплоемкость. Можно предположить, что дополнительный вклад Ау возникает в результате взаимодействий, в которые вовлечены 3с1 атомы N1.

По данным литературы [6], при увеличении концентрации вс! в ряду вё-Ш наблюдается линеиныи рост сверхтонкого поля В^ на пробных ядрах 11 'Сё, находящихся в позициях вё. На рис. 46 показана такая зависимость для серии ОсП^Ь, ОсГЫь, Сс1№, Сс1. Ярко выраженная корреляция между изменением дополнительного вклада Ау и сверхтонкого поля Ву в позициях вс1 в бинарных соединениях дает возможность предположить, что наличие Ау и его зависимость от концентрации вё связаны с дополнительным вкладом от спиновых флуктуаций, индуцированных в М обменным взаимодействием в 3<1 электронной подсистеме N1 На первый взгляд, может показаться, что рост Ау при движении от С<3№5 к вс^М в ряду С(1-№ соединений находится в противоречии с уменьшением концентрации 3(1 электронов. Однако согласно данным эксперимента и теоретическим исследованиям, энергия М обменного взаимодействия в Л-Т интерметашшческих соединениях возрастает при увеличении содержания редкоземельного металла [3]. Также нужно иметь в виду, что с ростом содержания гадолиния в серии бинарных соединений Ос1-№ увеличивается концентрация 5(1 электронов, участвующих в обменном взаимодействии с 3(1 электронами.

В четвертой главе представлены результаты исследований магнитных и тепловых свойств соединений типа ЯСо2. В парамагнитных соединениях УСо2 и ЬиСо2 благодаря особенностям их

электронной структуры наблюдается зонный метамагнитный переход в d электронной подсистеме, который заключается в резком увеличении магнитного момента кобальта при достижении критического значения магнитного поля около 700 кЭ. К аналогичному эффекту приводит замещение в этих соединениях иттрия или лютеция R ионами, обладающими собственным магнитным моментом. В этом случае зонный метамагнитный переход происходит в результате влияния f-d обменного взаимодействия между локализованными f электронами R ионов и коллективизированными 3d электронами Со, описываемого молекулярным полем #то/. Таким образом, значение эффективного поля Нф действующего на подсистему коллективизированных 3d электронов, может быть изменено замещением одного R иона другим R'. ионом и (или) воздействием внешнего магнитного поля Я: Heff=Hmoi ± Н. Под воздействием внешнего магнитного поля происходит уменьшение Нф в соединениях с тяжелыми ионами R h увеличение Heff в случае с легкими R. Соединения типа RC02 интенсивно исследуются уже более 3-х десятилетий [1]. Несмотря на то, что к началу выполнения настоящей работы было достигнуто общее понимание основных механизмов, обуславливающих зонный метамагнетизм в этих соединениях, однако ряд вопросов оставался не выясненным. Особенно это касалось магнитного состояния соединений Ri.xR'xCo2, в которых величина эффективного поля близка к критическому значению для метамагнитного перехода. В таких соединениях приложение относительно небольшого внешнего поля может приводить к фазовому переходу первого рода в подсистеме 3d электронов Со и значительным аномалиям различных физических свойств (см., например, обзор [1]). Кроме того можно было предполагать, что в результате замещения в системах R1_xR'xCo2 должны иметь место флуктуации молекулярного поля, которые могут оказывать влияние на магнитное состояние и физические свойства соединений.

Нами проведены детальные исследования электросопротивления, теплоемкости, магнитокалорического эффекта и особенностей магнитного состояния соединений Tmi.xTbxCo2 и Y|.xErxCo2 вблизи критических концентраций тербия и эрбия, при которых наблюдается нестабильность магнитного состояния кобальтовой подсистемы.

На зависимости электросопротивления р(Т) для соединений Тш|.хТЬхСо2 как и в других системах Yi.xRxCo2 при концентрации х меньше критической наблюдается повышенное значение остаточного сопротивления и наличие минимума при температуре ниже Тс. Если

15

электросопротивление представить в виде суммы остаточного, решеточного и магнитного вкладов р(Т) = ро + ршКГ) + рт(Т), то резкое изменение р(Т) в области фазового перехода первого рода в соединениях типа КСо2 связьюается с изменением магнитного вклада в сопротивление, обусловленного в основном рассеянием электронов проводимости на спиновых флуктуациях в (1 электронной подсистеме [1]. Кроме того, вблизи нестабильности магнитного момента на атомах Со наблюдаются высокие значения коэффициента у линейного по температуре вклада в теплоемкость.

Среди соединений ТшьхТЬхСог нами был выбран состав* ~ 0.15, в котором эффективное поле близко к критическому. Обнаружено, что под воздействием относительно небольшого поля (~10 кЭ), при

температуре 4.2 К, сопротивление образца Тт1_хТЬхСо2 при х ~ 0.15 значительно уменьшается (\Лр1 р\ ~ 45%) (рис. 5а). Такие изменения оказались необратимыми, так как при вариации поля в пределах -70 < Я < 70 кЭ сопротивление образца не возвращалось в первоначальное состояние. Эти наблюдения позволяют сделать вывод о том, что изменение магнитного состояния соединения Тт1_хТЬхСо2 при х ~ 0.15 носит необратимый характер под воздействием магнитного поля в области низких температур. Еще одной особенностью этого соединения является рост величины сопротивления под действием магнитного поля Я >10 кЭ (рис. 5а). На первый взгляд, при воздействии магнитного поля должно происходить подавление спиновых флуктуаций и уменьшение сопротивления с ростом поля. Однако рост сопротивления с ростом внешнего магнитного поля в данном случае является вполне закономерным, так как при увеличении внешнего поля происходит снижение эффективного поля и приближение к области нестабильности магнитного момента на атомах

Я(кЭ)

Рис. 5 Полевые зависимости магнитосопротивления (а) и величины Ср 1Т (б) для соединения Tnio.9Tbo.1C02 при различных температурах.

Со, а значит, и к росту вклада в рассеяние от спиновых флуктуаций. Как результат, наблюдается положительный наклон кривой магнитосопротивления. Аналогичное поведение наблюдалось и в соединении 45Е10 55Со2.

Изменения магнитного состояния соединений Тш|.хТЬхСо2 и У|.хЕгхСо2 при изменении концентрации х и под действием магнитного поля отражаются и на поведении теплоемкости. Необычное поведение теплоемкости было обнаружено нами при измерениях соединения Тт1.ДЬдСо2 при х = 0.1 и У1.хЕгхСо2 при х = 0.55 в магнитном поле. В качестве примера на рис. 56 приведена полевая зависимость теплоемкости для Тто/ГЬолСог. Теплоемкость данных соединений, измеренная при температуре Т = 2 К в зависимости от приложенного магнитного поля, демонстрирует резкое падение в области малых полей. Значение С/Т уменьшается в несколько раз под воздействием поля, к тому же зависимость С/Т от Н имеет гистерезис. Следует отметить, что существование необратимости поведения теплоемкости в ряду соединений ЯСо2 ранее не наблюдалось.

Под действием магнитного поля происходит резкое падение линейного коэффициента теплоемкости у соединений Тт1_хТЬхСо2 и У1_хЕгхСо2 вблизи критической концентрации, что указывает на подавление спиновых флуктуаций в Зй электронной подсистеме. Используя полевые зависимости теплоемкости, были рассчитаны температурные зависимости параметров магнитокалорического эффекта -АБ и АТ для соединений Тт].хТЬхСо2 и У1.хЕгхСо2. Показано, что существенный вклад в дает электронная подсистема Зс! переходного металла. Наши предположения о необратимых изменениях магнитного состояния соединений Тгщ.ДЬхСог и У!.хЕгхСо2 под воздействием внешнего магнитного поля подтверждаются экспериментами по дифракции нейтронов. Анализ поведения магнитной восприимчивости, электросопротивления, теплоемкости и дифракции нейтронов соединений Тт^ТЬхСог и У,_хЕгхСо2 показал, что вблизи критической концентрации х на атомах Со появляется магнитный момент, направленный антипараллельно моменту редкоземельной подрешетки. Магнитное состояние соединений при х ~ 0.15 для Тш1.хТЬхСо2 и х ~ 0.55 для У[.хЕгхСо2 является неоднородным и может быть классифицировано как кластерное стекло с ферримагнитными кластерами вокруг атомов ТЬ (или Ег) достаточно больших размеров (от 1.5 до 10 нм). Локализованные 4f электроны ТЬ (или Ег) поляризуют Зс! электроны соседних атомов кобальта и формируют локализованные

флуктуации спиновой плотности в 3<1 подсистеме. Эти флуктуации отличаются от обычных термических флуктуаций тем, что они локализованы в реальном пространстве, а термические - равномерно распределены по всему объему. Возникновение локализованных спиновых флуктуаций при низких температурах в соединениях Тш1.хТЬхСо2 и У1.хЕгхСо2 при концентрации х вблизи критической ответственно за необычное поведение физических свойств.

Основной вклад в изменение магнитной энтропии соединений ЛСо2 (Л = Ег, Е)у, Но) под действием магнитного поля в большинстве опубликованных работ связывают с редкоземельной подрешеткой, а вклад от 3(1 электронной подсистемы предполагают пренебрежимо малым. В то же время, существуют соединения, не содержащие редкоземельные ионы с большим магнитным моментом, но обладающие большой величиной магнитокалорического эффекта. Поэтому можно ожидать, что в соединениях типа ЛСо2 возможен вклад как от редкоземельной подрешетки, так и от 3с1 подсистемы Со.

Изучение температурных зависимостей электросопротивления показало, что включение магнитного поля 50 кЭ приводит к значительным изменениям электросопротивления при температурах выше температуры Кюри. Оказалось, что температурная зависимость относительного изменения электросопротивления под действием поля 50 кЭ коррелирует с изменением -/15. Аналогичное поведение обнаружено нами для К1_хУхСо2 (Я = Оу, Но), а также для квазибинарных соединений ЕГ|.хНохСо2. Ранее подобная корреляция между изменением магнитной энтропии и сопротивления под действием магнитного поля была установлена для ряда соединений в окрестности магнитных фазовых переходов 2-го рода [5]. В литературе в качестве основной причины большого значения Ар в соединениях ЯСо2 называют изменение вклада от рассеяния на спиновых флуктуациях [1]. Обнаруженная корреляция между поведением -/15 и Ар позволяет предположить, что спиновые флуктуации также оказывают влияние на изотермическое изменение энтропии.

На рис. 6а показано изменение максимума магнитного вклада в энтропию -АБ при вариации магнитного поля от 0 до 50 кЭ в зависимости от температуры Кюри соединений типа ЯСо2 [5]. Зависимость изменения магнитного вклада -АБ от Тс имеет следующие особенности: а) немонотонный вид с максимумом в окрестности 40-50 К; б) замещение Ег на У в соединении ЕгСо2 приводит к уменьшению -

ЛБ, в то время как, в соединениях Оу].хУхСо2 такое замещений вызывает рост -Л^.

100 150 200 250

тл К)

Рис. 6 Зависимость максимума -45 в поле 50 кЭ (а) и Ар (б) от температуры Кюри соединений К^Я'^Сог. Кружками-отмечены данные настоящей работы, треугольниками - литературные данные.

(1- ТЬСо2; 2 - ОуСоз; 3 - Оу0.9У01Со2; 4 - Dyo.8Yo.2C02; 5 - Dyo.7Yo.3C02; 6 - Н0С02; 7 - Ноо вУогСог; 8 - Ег0.6Ноо.4Со2; 9 - Ег08Но02Со2; 10 - ЕгСо2; 11 - Ег08Уо.2Со2; 12 - Ег055Уо45Со2; 13 - Тшо 9ТЬо.1Со2)

Следует отметить, что максимальный магнитный вклад в энтропию, связанный с редкоземельной подрешеткой в 11Со2 (Я = Тш, Ег, Но, Эу, ТЬ) =/Мп(2/ + 1), лежит в достаточно узком интервале: 74 - 81 Дж кг1 К'1. Значения намагниченности насыщения этих соединений также близки друг к другу. Эти данные не предполагают большого отличия в значениях -АБ в соединениях ЯСо2 с различными атомами К и немонотонного поведения зависимости -АБ{ТС). Как видно на рис. 66, максимальное значение магнитного вклада в сопротивление (Др = Рус*,) соединений ЛСо2 при изменении температуры ведет себя также не монотонно с максимумом в той же области температур, что и -Л?(ГС). В литературе считается общепринятым, что наличие дополнительного магнитного вклада в электросопротивление в магнитных соединениях ИСо2 по сравнению с парамагнитным УСо2 связано в основном с рассеянием на спиновых флуктуациях в подсистеме коллективизированных электронов [1]. Это подтверждается, в частности, тем обстоятельством, что максимум Ар наблюдается вблизи температуры спиновых флуктуаций 40 К для соединения УСо2 [1]. Тот факт, что в окрестности Т^достигает максимума не только Ар, но и величина изотермического изменения магнитного вклада в энтропию, может рассматриваться, как дополнительный аргумент в пользу предположения о влиянии спиновых флуктуаций в подсистеме коллективизированных 3(1 электронов на магнитокалорический эффект

в соединениях КСо2. Это предположение позволяет также объяснить различие в поведении -ЛЯ в разбавленных соединениях К^УхСог О*. = Ег, Бу, Но). По нашему мнению, различное поведение -ЛЯ связано с тем, что увеличение содержания иттрия в Бу^УхСог и Но^УхСог приближает температуру Кюри к температуре спиновых флуктуаций, а в случае Ег1.хУхСо2 происходит обратная ситуация: при разбавлении Ег подсистемы иттрием температура Кюри этих соединений отдаляется от Тф при которой вклад от спиновых флуктуаций максимальный. Полученные результаты показывают, на поведение магнитотепловых свойств соединений ЛСо2 наряду с редкоземельной подрешеткой оказывает влияние подсистема коллективизированных 3(! электронов кобальта.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Обнаружено, что разность энтропии магнитоупорядоченных соединений Сс11_хУх№2 (х<0.8) и их парамагнитных аналогов достигает значений, которые существенно (до 20 %) превышают магнитный вклад в энтропию, рассчитанный в предположении, что он связан только с магнитными моментами гадолиния. Показано, что коэффициент у линейного по температуре члена полной теплоемкости соединений 0(11.ХУХ№2 даже при небольших концентрациях иттрия х < 0.4 в 4-6 раз превышает значения, полученные для парамагнитных изоструктурных соединений (Ьи,У)№2. Увеличенный магнитный вклад в энтропию, а также завышенные значения коэффициента у в соединениях 0(11.ХУХ№2, по-видимому, обусловлены спиновыми флукгуациями, индуцированными М обменным взаимодействием, в подсистеме гибридизованных Зй и 5(1 электронов.

2. С помощью измерений теплоемкости, намагниченности и электросопротивления установлено, что в соединениях (С(11-хУх)з№ в парамагнитной области существуют корреляции ближнего антиферромагнигного порядка вплоть до температур в 3-4 раза превышающих температуру Нееля. Такое поведение может являться следствием слоистого характера кристаллической структуры и анизотропии обменного взаимодействия в соединениях типа 11з№. Наличие ближнего магнитного порядка в (в(11.хУх)з№ подтверждается данными по дифракции нейтронов для изоструктурного антиферромагнетика ТЬ3№.

3. Изучение теплоемкости соединений GdNi2, GdNi и Gd3Ni показало, что коэффициент линейной по температуре части теплоемкости у завышен по сравнению с их парамагнитными аналогами. Это может быть связано с существованием дополнительного вклада от спиновых флуктуаций в 3d подсистеме Ni, индуцированных f-d обменным взаимодействием. Впервые показано, что с увеличением концентрации Gd происходит рост дополнительного вклада в величину у, что, по-видимому, обусловлено усилением f-d обменного взаимодействия.

4. Впервые установлено, что в соединениях (Tm,Tb)Co2 и (Er,Y)Co2 в области нестабильности магнитного момента на атомах Со под действием магнитного поля происходят необратимые изменения теплоемкости и электросопротивления образцов, что связано с метамагнитным переходом в подсистеме коллективизированных 3d электронов кобальта. Также в данных соединениях наблюдаются завышенные значения коэффициента линейной по температуре части теплоемкости и остаточного сопротивления, что можно объяснить наличием в системе локализованных флуктуаций спиновой плотности, вызванных флуктуациями f-d обменного взаимодействия.

5. Установлена корреляция между изотермическим изменением энтропии и электросопротивления под действием - поля в соединениях типа RCo2. Выявлена немонотонная зависимость изотермического изменения энтропии от температуры упорядочения в ряду соединений RCo2, что может быть связано с влиянием спиновых флуктуаций.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи в журналах, входящих в перечень ВАК:

1. Baranov N.V., Yermakov A.A., Podlesnyak A., Gvasaliya S., Pirogov A.N., Proshkin A. Irreversibility of the magnetic State of Tmi_xTbxCo2 revealed by specific beat, electrical resistivity and neutron diffraction measurements // Phys. Rev. В. 2006. V. 73. P. 104445.

2. Baranov N. V., Proshkin A. V., Gerasimov E. G., Podlesnyak A. and Mesot J. Enhanced magnetic entropy in GdNi2 // Phys. Rev. B. 2007. V. 75. P. 092402.

3. Baranov N.V., Proshkin A.V., Czternasty C., Meißner M., Podlesnyak A., and Podgornykh S.M. Butterflylike specific heat, magnetocaloric effect,

and itinerant metamagnetism in (Er,Y)Co2 compounds // Phys. Rev. B. 2009. V. 79. P. 184420.

4. Baranov N. V., Michor H., Hilscher G., Proshkin A. and Podlesnyak A. Extra T -linear specific heat contribution induced by the f-d-exchange in Gd-Ni binary compounds // J. Phys.: Condens. Matter. 2008. V. 20. P. 325233.

Статьи в сборниках и трудах конференций:

5. Баранов Н. В., Хильшер Г., Михор X., Ермаков А. А., Прошкин А. В. Индуцированные f-d обменом спиновые флуктуации в интерметаллидах Gd-Ni: вклад в низкотемпературную теплоемкость. // 34-ое совещания по физике низких температур (Ростов-на-Дону, п. JIoo, 26-30 сентября 2006): Сборник трудов. Т.1. С. 65-66.

6. Баранов Н. В., Прошкин А. В., Герасимов Е. Г., Подлесняк А. Дополнительный магнитный вклад в энтропию соединения GdNi2 // 34-ое совещания по физике низких температур (Ростов-на-Дону, п. Лоо, 26-30 сентября 2006): Сборник трудов. Т. 1 С. 111-112.

7. Прошкин А. В., Баранов Н. В., Подлесняк А. А. Индуцированные полем и спонтанные магнитные фазовые переходы в системе (Gd].xYx)3Ni // Международная конференции по фазовым переходам, критическим и нелинейным явлениям в конденсированных средах (Махачкала 12-15 сентября 2007): Сборник трудов. С. 95-97.

Тезисы российских и международных конференций:

8. Baranov N. V., Podlesnyak A., Pirogov A. N., Dorofeev Yu. А., Yermakov A. A., Zakharov A. A., Proshkin А. V. Unusual thermal properties of Tmi_xTbxCo2 caused by instability of the Co-magnetic moment // Euro-Asian Symposium "Trends in Magnetism" EASTMAG-2004 (Krasnoyarsk, August 24-27,2004): Book of Abstracts. P. 64.

9. Baranov N. V., Yermakov A. A., Podlesnyak A., Pirogov A. N., Proshkin A., Irreversibility of the magnetic state of Tmi.xTbxCo2 near the critical concentration // Moscow Int. Symposium on Magnetism MISM-2005 (Moscow, June 25-30,2005): Books of Abstracts. P. 277-278.

10. Прошкин А. В. Концентрационная зависимость тепловых свойств соединений GdbxYxNi2 // VTII Молодежная школа-семинар по проблемам физики конденсированного состояния вещества (Екатеринбург 19-25 ноября 2007): Тезисы докладов С. 64.

11. Прошкин А. В., Королев А. В., Баранов Н. В. О природе магнетокалорического эффекта в системе RCo2 // IX Молодежная

22

школа-семинар по проблемам физики конденсированного состояния вещества (Екатеринбург 17-23 ноября 2008): Тезисы докладов С. 8687.

12. Baranov N. V., Michor Н., Hilsher G., Proshkin A., Podlesnyak A. Electron-mass enhancement caused by the f-d-exchange in Gd-Ni binary compounds // 25 International Conference on Low Temperature Physics (7-13 Aug 2008 Netherlands 2008). Poster РС-ТЫ77.

13. Baranov N. V., Gubkin A. F., Proshkin A. V., Cervelino A., Gerasimov E. G. Extended short-range antiferromagnetic order and magnetotermal properties of Tb3Ni and Cd3Ni compounds // International Symposium on Magnetism «MISM-2008» (Moscow 20-25 June 2008): Books of Abstracts. P. 823.

14. Proshkin A. V., Baranov N. V., Podlesnyak A. A. Magnetocaloric effect in Tm|.xTbxCo2 compounds // International Symposium on Magnetism «MISM-2008» (Moscow 20-25 June 2008): Books of Abstracts. P. 820.

ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Due N. H. and Brommer P. E. in Handbook of Magnetic Materials / ed. by Buschow К. H. J. Amsterdam: Elsevier Science, 1999. V. 12. Ch. 3.

2. Kirchmayr H. and Poldy C.A. in Handbook on Physics and Chemistry of Rare Earths / ed. Gschneidner K. A. Jr. and Eyring L. Amsterdam: North Holland, 1979. Ch. 14.

3. Due N. H. in Handbook on Physics and Chemistry of Rare Earths / ed. Gschneidner K. A. Jr. and Eyring L. Amsterdam : Elsevier, 1997. V. 24. Ch. 163.

4. Yano K., Umehara I., Sato K., Yaresko A. Revelation of Ni magnetic moment in GdNi single crystal by soft X-ray magnetic circular dichroism // Solid State Comm. 2005. V. 136. P. 67-70.

5. Gschneidner A. Jr., Pecharsky V. K., Tsokol A. O. Recent developments in magnetocaloric materials // Rep. Prog. Phys. 2005. V. 68. P. 1479.

6. De La Prese P. and Forker M. ,nCd РАС Study of Gd-Ni Intermetallic Compounds // Hyperfme Interactions. 2004. V. 158. P. 261-266.

Отпечатано на ризографе ИФМ УрО РАН тираж 100 заказ № Объем 1.0 печ. л. формат 60x84 1/16. 620041 г. Екатеринбург, ул. С. Ковалевской, 18

Введение.

1 Обзор литературы.

1.1 Основные взаимодействия, ответственные за магнитное упорядочение в редкоземельных интерметаллидах.

1.1.1 Обменные взаимодействия в К-Т интерметаллидах.

1.1.2 Влияние кристаллического поля.

1.2 Влияние магнитного упорядочения на тепловые и электрические свойства редкоземельных интерметаллидов.

1.2.1 Теплоемкость и магнитокалорический эффект.

1.2.2 Электросопротивление.

1.3 Особенности магнитных свойств редкоземельных интерметаллических соединений типа Я-М.

1.4 Зонный метамагнетизм и физические свойства соединений 11С02.

1.5 Постановка задачи.

2 Методика эксперимента.

2.1 Получение и аттестация образцов.

2.2 Методы исследования электросопротивления и теплоемкости.

2.3 Методы измерения магнитной восприимчивости и намагниченности.

3 Роль 3(1 электронной подсистемы в формировании физических свойств соединений Ос1-№ с большой концентрацией гадолиния.

3.1 Дополнительный вклад в магнитную часть энтропии соединений Ос^-хУхМг.

3.2 Магнитные фазовые переходы, ближний антиферромагнитный порядок и теплоемкость соединений (Ос1,У)з№.

3.3 Влияние 1-с1 обменного взаимодействия на магнитотепловые свойства соединений Ос1 -№.

Интерметаллические соединения типа редкоземельный (Л) металл - Зй (Т) металл остаются объектами интенсивных исследований уже около четырех десятилетий. К настоящему времени наиболее полно изучены соединения с малым содержанием Я атомов, так как они имеют высокие температуры магнитного упорядочения, и нашли применение на практике. Высокая анизотропия Ы ионов в совокупности с высокой температурой Кюри, обусловленной обменным взаимодействием в подрешетке Зй металла, позволили использовать соединения 11Со5, И2Со17, Я^емВ в качестве основы для производства постоянных магнитов с рекордными характеристиками в области комнатных температур.

Бинарные редкоземельные соединения с кобальтом и никелем КпТт, обладающие большой концентрацией редкой земли (п:ш > 1:2), были менее изучены. До недавнего времени считалось, что атомы 36. металла в таких интерметаллидах не несут магнитного момента и не играют существенной роли в формировании физических свойств при отношении п:ш > 1:2 и п:ш >1:3 для ЫпСот и 11п№т, соответственно [1-6]. Эти соединения обладают довольно низкими температурами магнитного упорядочения (как правило, ниже комнатной температуры). Уменьшение магнитного момента 3(1 атомов при увеличении содержания редкоземельного металла в Я-Т соединениях объясняли в модели переноса заряда постепенным заполнением 3<1 зоны электронами с внешних оболочек Я атомов [1-3]. Однако исследования последних лет показали, что в Ы-№ магнитный момент на атомах никеля существует даже в эквиатомных соединениях К№ (п:т=1:1) и носит индуцированный характер [7]. В ряду соединений Ы-Со пограничное положение занимают фазы Лавеса ЯСо2, которым было уделено достаточно много внимания [2, 6]. Интерес к этим соединениям сохраняется до сих пор, и он обусловлен проявлениями неустойчивости магнитного состояния подсистемы коллективизированных 3(1 электронов Со. В соединениях ЬиСо2 и УСо2 магнитный момент на атомах кобальта отсутствует, а в случае, если Я ионы обладают собственным магнитным моментом, магнитный момент Со может в ЯСо2 достигать ~ 1 цв [2, 6]. В таких соединениях большое влияние на физические свойства оказывают спиновые флуктуации [2,8].

В последние годы наблюдается возрастающий интерес к магнитотепловым свойствам и, в частности, к магнитокалорическому эффекту (МКЭ) в Ы-Т соединениях. Этот интерес обусловлен потенциальными возможностями применения редкоземельных интерметаллидов в качестве рабочих тел для магнитных рефрижераторов, работающих в различных температурных интервалах, включая комнатные температуры [9]. Максимальный магнитокалорический эффект наблюдается, как правило, в окрестности температур магнитных фазовых превращений. Путем выбора соединений и их состава предоставляется возможность в широких пределах варьировать рабочий интервал температур [9].

Для понимания механизмов, оказывающих влияние на магнитотепловые свойства, необходимы детальные исследования влияния рода магнитного фазового перехода в Ы-Т интерметаллидах на величину МКЭ и роли редкоземельной подрешетки и подсистемы 3с1 переходного металла в формировании физических свойств таких соединений.

В настоящей работе проведены исследования магнитных свойств, теплоемкости и электросопротивления ряда соединений 11-№ с относительно большим содержанием редкоземельного металла (типа КМ2з К№, а также квазибинарных соединений типа (Я, 11')Со2 в области неустойчивости магнитного состояния 3с1 электронной подсистемы кобальта.

В данной работе были получены и выносятся на защиту следующие новые научные результаты.

1. Обнаружение завышенного магнитного вклада в энтропию магнитоупорядоченных соединений Оё1хУх№2 при (х<0.8) по сравнению с рассчитанным в предположении, что магнитный вклад в энтропию вносит только подрешетка гадолиния.

2. Результаты исследований магнитотепловых свойств соединений (0<13У)з№, указывающие на существование в них корреляций ближнего антиферромагнитного порядка вплоть до температур в 3-4 раза превышающих температуру магнитного упорядочения.

3. Результаты измерений теплоемкости бинарных соединений Ос1-№ с большой концентрацией вё (Ос1№2, Ос1№, Оё3М). Обнаружение дополнительного вклада в линейную по температуре часть теплоемкости гадолиний-содержащих соединений по сравнению с их парамагнитными аналогами. Установление зависимости этого вклада от концентрации гадолиния.

4. Результаты исследований теплоемкости, энтропии, электросопротивления квазибинарных соединений (Тт,ТЬ)Со2 и (Ег,У)Со2 в области нестабильности магнитного момента на атомах кобальта. Обнаружение при низких температурах необратимого снижения теплоемкости и электросопротивления этих соединений под действием приложенного магнитного поля. Выявление большого вклада в линейную по температуре часть изотермического изменения энтропии.

5. Установление корреляции между изотермическим изменением энтропии и электросопротивления под действием магнитного поля в соединениях типа ЯСо2. Выявление немонотонной зависимости изотермического изменения энтропии от температуры упорядочения в ряду соединений ЯСо2, что связывается с влиянием спиновых флуктуаций.

Научная и практическая значимость работы. Данные о поведении магнитотепловых свойств и электросопротивления соединений типа и

ЯСо2 вносят вклад в развитие существующих представлений о взаимодействии между подрешетками в редкоземельных интерметаллидах и о роли 3с1 электронной подсистемы в формировании свойств соединений. Полученные результаты по тепловым свойствам могут быть использованы при разработке материалов для магнитных рефрижераторов.

Структура диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Общий объем диссертации 137 страниц, включая 58 рисунков, 5 таблиц и список цитируемой литературы из 165 наименований.

Общие выводы

1. Обнаружено, что разность энтропий магнитоупорядоченных соединений вс^.хУхМг (х<0.8) и их парамагнитных аналогов достигает значений, которые существенно (до 20 %) превышают магнитный вклад в энтропию, рассчитанный в предположении, что он связан только с магнитными моментами гадолиния. Показано, что коэффициент / линейного по температуре члена полной теплоемкости соединений Ос11хУх№2 даже при небольших концентрациях иттрия л; < 0.4 в 4-6 раз превышает значения, полученные для парамагнитных изоструктурных соединений (Ьи,У)№2. Увеличенный магнитный вклад в энтропию, а также завышенные значения коэффициента у в соединениях Ос11.хУх№2, по-видимому, обусловлены спиновыми флуктуациями, индуцированными М обменным взаимодействием, в подсистеме гибридизованных 3<1 и 5с1 электронов.

2. С помощью измерений теплоемкости, намагниченности и электросопротивления установлено, что в соединениях (Ос11хУх)з№ в парамагнитной области существуют корреляции ближнего антиферромагнитного порядка вплоть до температур в 3-4 раза превышающих температуру Нееля. Такое поведение может являться следствием слоистого характера кристаллической структуры и анизотропии обменного взаимодействия в соединениях типа ЯзМ. Наличие ближнего магнитного порядка в (Ос11.хУх)3№ подтверждается данными по дифракции нейтронов для изоструктурного антиферромагнетика ТЬ3№.

3. Изучение теплоемкости соединений ОсГ№2, ОсГ№ и вёзМ показало, что коэффициент линейной по температуре части теплоемкости / завышен по сравнению с их парамагнитными аналогами. Это может быть связано с существованием дополнительного вклада от спиновых флуктуаций в 3<1 подсистеме N1, индуцированных Г-с! обменным взаимодействием. Впервые показано, что с увеличением концентрации Ос1 происходит рост дополнительного вклада в величину у, что, по-видимому, обусловлено усилением £-с1 обменного взаимодействия.

4. Впервые установлено, что в соединениях (Тт,ТЬ)Со2 и (Ег,У)Со2 в области нестабильности магнитного момента на атомах Со под действием магнитного поля происходят необратимые изменения теплоемкости и электросопротивления образцов, что связано с метамагнитным переходом в подсистеме коллективизированных 3<3 электронов кобальта. Также в данных соединениях наблюдаются завышенные значения коэффициента линейной теплоемкости и остаточного сопротивления, что можно объяснить наличием в системе локализованных флуктуаций спиновой плотности, вызванных флуктуациями Г-с1 обменного взаимодействия.

5. Установлена корреляция между изотермическими изменениями энтропии и электросопротивления под действием поля в соединениях типа КСо2. Выявлена немонотонная зависимость изотермического изменения энтропии от температуры упорядочения в ряду соединений ЯСо2, что может быть связано влиянием спиновых флуктуаций.

Благодарности

Автор выражает особую благодарность научному руководителю доктору физико-математических наук Баранову Николаю Викторовичу за предложенную тему и руководство диссертационной работой.

Благодарю заведующего лабораторией ферромагнитных сплавов ИФМ УрО РАН доктора физ.- мат. наук Мушникова Н.В. за оказание содействия в науке и жизни.

Выражаю благодарность сотрудникам ИФМ: кандидату физ.-мат. наук Королеву A.B., кандидату физ.-мат. Герасимову Е.Г. за помощь в приготовлении образцов и проведению измерений.

Благодарю кандидата физ.-мат. Подлесняка A.A. и кандидата физ.-мат. Пирогова А. Н. за проведении нейтронографических исследований.

Также выражаю благодарность профессору Хилыперу Г. за помощь в проведении измерений теплоемкости.

Особую благодарность выражаю своей супруге Прошкиной Светлане Валерьевне, а также своим родителям маме Прошкиной Наталье Сергеевне и отцу Прошкину Владимиру Георгиевичу за неоценимую поддержку при подготовке диссертации.

Список публикаций по теме диссертации

1. Baranov N. V., Podlesnyak A., Pirogov A. N., Dorofeev Yu. A., Yermakov A. A., Zakharov A. A., Proshkin А. V. Unusual thermal properties of TmixTbxCo2 caused by instability of the Co-magnetic moment // Euro-Asian Symposium "Trends in Magnetism" EASTMAG-2004 (Krasnoyarsk, August 24-27, 2004): Book of Abstracts. P. 64.

2. Baranov N. V., Yermakov A. A., Podlesnyak A., Pirogov A. N., Proshkin A., Irreversibility of the magnetic state of TmixTbxCo2 near the critical concentration // Moscow Int. Symposium on Magnetism MISM-2005 (Moscow, June 25-30, 2005): Books of Abstracts. P. 277-278.

3. Baranov N.V., Yermakov A.A., Podlesnyak A., Gvasaliya S., Pirogov A.N., Proshkin A. Irreversibility of the magnetic state of TmixTbxCo2 revealed by specific heat, electrical resistivity and neutron diffraction measurements // Phys. Rev. B. 2006. V. 73. P. 104445.

4. Баранов H. В., Хилыиер Г., Михор X., Ермаков А. А., Прошкин А. В. Индуцированные f-d обменом спиновые флуктуации в интерметаллидах Gd-Ni: вклад в низкотемпературную теплоемкость. // 34-ое совещания по физике низких температур (Ростов-на-Дону, п. JIoo, 26-30 сентября 2006): Сборник трудов. Т. 1.С. 65-66.

5. Баранов Н. В., Прошкин А. В., Герасимов Е. Г., Подлесняк А. Дополнительный магнитный вклад в энтропию соединения GdNi2 // 34-ое совещания по физике низких температур (Ростов-на-Дону, п. Лоо, 26-30 сентября 2006): Сборник трудов. Т. 1 С. 111-112.

6. Baranov N. V., Proshkin А. V., Gerasimov Е. G., Podlesnyak A. and Mesot J. Enhanced magnetic entropy in GdNi2 // Phys. Rev. B. 2007. V. 75. P. 092402.

7. Прошкин А. В., Баранов H. В., Подлесняк А. А. Индуцированные полем и спонтанные магнитные фазовые переходы в системе (Gd].xYx)3Ni // Международная конференции по фазовым переходам, критическим и

120 нелинейным явлениям в конденсированных средах (Махачкала 12-15 сентября 2007): Сборник трудов. С. 95-97.

8. Прошкин А. В. Концентрационная зависимость тепловых свойств соединений GdixYxNi2 // VIII Молодежная школа-семинар по проблемам физики конденсированного состояния вещества (Екатеринбург 19-25 ноября 2007) С. 64.

9. Baranov N. V., Michor Н., Hilscher G., Proshkin A. and Podlesnyak A. Extra T -linear specific heat contribution induced by the f-d-exchange in Gd-Ni binary compounds // J. Phys.: Condens. Matter. 2008. V. 20. P. 325233.

10. Прошкин А. В., Королев А. В., Баранов H. В. О природе магнетокалорического эффекта в системе RCo2 // IX Молодежная школа-семинар по проблемам физики конденсированного состояния вещества (Екатеринбург 17-23 ноября 2008) С. 86-87.

11. Baranov N. V., Michor Н., Hilsher G., Proshkin A., Podlesnyak A. Electron-mass enhancement caused by the f-d-exchange in Gd-Ni binary compounds // 25 International Conference on Low Temperature Physics (7-13 Aug 2008 Netherlands 2008). Poster РС-ТЫ77.

12. Baranov N. V., Gubkin A. F., Proshkin A. V., Cervelino A., Gerasimov E. G. Extended short-range antiferromagnetic order and magnetotermal properties of Tb3Ni and Cd3Ni compounds // International Symposium on Magnetism «MISM-2008» (Moscow 20-25 June 2008): Books of Abstracts. P. 823.

13. Proshkin A. V., Baranov N. V., Podlesnyak A. A. Magnetocaloric effect in TmixTbxCo2 compounds // International Symposium on Magnetism «MISM-2008» (Moscow 20-25 June 2008): Books of Abstracts. P. 820.

14. Baranov N.V., Proshkin A.V., Czternasty C., Meißner M., Podlesnyak A., and Podgornykh S.M. Butterflylike specific heat, magnetocaloric effect, and itinerant metamagnetism in (Er,Y)Co2 compounds // Phys. Rev. B. 2009. V. 79. P. 184420.

1. Taylor К. N. R. Intermetallic Rare-earth Compounds // Adv. Phys. 1971. V. 20. P. 603.

2. Due N. H. and Brommer P. E. in Handbook of Magnetic Materials / ed. by Buschow К. H. J. Amsterdam: Elsevier Science, 1999. V. 12. Ch. 3.

3. Kirchmayr H. and Poldy C. A. in Handbook on Physics and Chemistry of Rare Earths / ed. Gschneidner K. A. Jr. and Eyring L. Amsterdam: North Holland, 1979. Ch. 14.

4. Due N. H. in Handbook on Physics and Chemistry of Rare Earths / ed. Gschneidner K. A. Jr. and Eyring L. Amsterdam : Elsevier, 1997. V. 24. Ch. 163.

5. Buschow К. H. J. Intermetallic compounds of rare-earth and 3d transition metals // Rep. Prog. Phys. 1977. V. 40. P. 1179-1256.

6. Due N. H. and Goto T. Handbook on Physics and Chemistry of Rare Earths. Amsterdam: Elsevier Science, 1999. V. 26. Ch. 171.

7. Yano K., Umehara I., Sato K., Yaresko A. Revelation of Ni magnetic moment in GdNi single crystal by soft X-ray magnetic circular dichroism // Solid State Comm. 2005. V. 136. P. 67-70.

8. Moriya T. Spin Fluctuations in Itinerant Electron Magnetism. Berlin: Springer, 1985. V. 56.

9. Tishin A. M. and Spichkin Y. I. The Magnetocaloric Effect and its Applications. Bristol and Philadelphia: Institute of Physics Publishing, 2003. 475 p.

10. Тейлор К., Дарби M. Физика редкоземельных соединений. М.: Мир, 1974. 374 с.

11. Shimizu М. Itinerant electron metamagnetism // J. Physique. 1982. V. 43. P. 155-163.

12. Bloch D. and Lemaire R. Metallic Alloys and Exchange-Enhanced Paramagnetism. Application to Rare-Earth—Cobalt Alloys // Phys. Rev. B. 1970. V. 2. P. 2658.

13. Wallace W. E. in Progress in the Science and Technology of the Rare Earths / ed. Eyring L. Oxford: Pergamon Press, 1968. V. 3. P. 1.

14. Kasuya T. A Theory of Metallic Ferro- and Antiferromagnetism on Zener's Model // Progr. Theor. Phys. 1956. V. 16. P. 45-57.

15. Rudermann J., Kittel C. Indirect Exchange Coupling of Nuclear Magnetic Moments by Conduction Electrons // Phys. Rev. 1954. V. 96. P. 99-102.

16. Campbell I. A. Indirect exchange for rare earths in metals // J. Phys. F: Metal Phys. 1972. V. 2. P. 47-50.

17. Brooks M. S. S., Eriksson O., and Johansson B. 3d-5d band magnetism in rare earth-transition metal intermetallics: total and partial magnetic moments of the RFe2 (R=Gd-Yb) Laves phase compounds // J. Phys. Condens. Matter. 1991. V. 3. P. 2357-2372.

18. Beal-Monod M. T. and Daniel E. Field dependences of magnetization and specific-heat coefficient in a nearly magnetic system: Liquid 3He and strong Pauli paramagnets // Phys. Rev. B. 1983. V. 27. P. 4467.

19. Киттель Ч. Введение в физику твердого тела. М.: Наука, 1978. 792 с.

20. Смарт Дж. Эффективное поле в теории магнетизма. М.: Мир, 1968.271 с.

21. Blanco J. A., Gignoux D. and Schmitt D. Specific-heat in some gadolinium compounds. 2. Theoretical-model // Phys. Rev. B. 1991. V. 43. P. 16.

22. Pecharsky V. K., Gschneidner K. A. Jr. Giant magnetocaloric effect in Gd5(Si2Ge2) // Phys. Rev. Lett. 1997. V. 78. P. 4494.

23. Hu F. X., Shen B. G., Sun J. R., Cheng Z. H. Large magnetic entropy change in La(Fe,Co)11.83Al1.17 H Phys. Rev. B. 2001. V. 64. P. 012409.

24. Hu F. X., Shen B. G., Sun J. R., Cheng Z. H., Rao G. H., Zhang X. X. Influence of negative lattice expansion and metamagnetic transition on magnetic entropy change in the compound LaFen.4Sii.6 // Appl. Phys. Lett. 2001. V. 78. P. 3675.

25. Bruck E., Tegus O., Li X. W., de Boer F. R., Buschow K. H. J. Magnetic refrigeration—towards room-temperature applications // Physica B. 2003. V. 327. P. 431-437.

26. Elliott R. J. and Wedgwood F. A. Theory of the Resistance of the Rare Earth Metals//Proc. Phys. Soc. 1963. V. 81. P. 846-855.

27. Mizumaki M., Yano K., Umehara I., Ishikawa F., Sato K., Koizumi A. and Sakai N., Muro T. Verification of Ni magnetic moment in GdNi2 Laves phase by magnetic circular dichroism measurement // Phys. Rev. B. 2003. V. 67. P. 132404.

28. Yano K., Umehara I., Miyazawa T., Adachi Y., Sato K. The magnetic moment of Ni in the Laves phase compound GdNi2 // Physica B. 2005. V. 367. P. 81-85.

29. Mallik R., Paulose P. L., Sampathkumaran E. V., Patil S., and Nagarajan V. Coexistence of localized and (induced) itinerant magnetism and heat-capacity anomalies in Gdi.xYxNi alloys // Phys. Rev. B. 1997. V. 55. P. 8369-8373.

30. Uhlirova K., Prokleska J., Poltierova-Vejpravova J., Sechovsky V., Maezawa K. Magnetic and magnetoelastic properties of GdNi: Single-crystal study // J. Magn. Magnet. Mater. 2007. V. 310. P. 1753-1754.

31. Paulose P. L., Patil S., Mallik R., Sampathkumaran E. V., Nagarajan V. Ni3d-Gd4f correlation effects on the magnetic behavior of GdNi // Physica B. 1996. V. 224. P. 382- 384.

32. Cwik J., Palewski T., Nenkov K., Burkhanov G. S. Magnetic, electrical, and thermodynamic properties of the LaxHoi-xNi2 solid solutions // Journal of Alloys and Compounds. 2005. V. 399. P. 7-13.

33. Machado da Silva J. M., McDermott J. M. and Hill R. W. The low temperature specific heats of some Laves phases containing neodymium. J. Phys. C.: Solid State Phys. 1972. V. 5. P. 1573-1583.

34. Melero J. J., Burriel R., Ibarra M. R. Magnetic interaction in Laves phases. Heat capacity of PrNi2, GdNi2 and ErNi2 // J. Magn. Magnet. Mater. 1995. V. 140-144. P. 841-842.

35. Tari A., Kuentzler R. Magnetic, electronic and electron spin resonance studies of the GdixYxNi2 compounds // J. Magn. Magnet. Mater. 1986. V. 53. P. 359373.

36. Walline R. E. and Wallace W. E. Magnetic and Structural Characteristic of Lanthanide-Nickel Compounds // J. of Chemical Physics. 1964. V. 41. P. 1587.

37. Sato K., Isikava Y. and Mori K., Miyazaki T. Specific heat of ferromagnetic compounds RNi // Appl.Physics. 1990. V. 67. P. 5300.

38. Isakawa Y., Mori K., Mizushima T., Fuji A., Takeda H., and Sato K. Correlation between the specific heat and high field magnetism of La.-xCexNi at low temperatures // J. Magn. Magn. Mater. 1987. V. 70. P. 385.

39. Umehara I., Endo M., Matsuda A., Fujimori S., Adachi Y., Isikawa Y., and Sato K., Crystalline electric field effect in single crystalline HoNi // J. Magn. Magn. Mater. 1998. V. 177-181. P. 1143-1144.

40. Blanco J. A., Gomez Sal J. C., Rodriguez Fernandez J., Gignoux D., Schmitt D., Rodriguez-Carvajal J. Magnetic and electrical properties of GdNiixCux compounds // J. Phys.: Condens. Mater. 1992. V. 4. P. 8233-8244.

41. Takahashi A., Tokai Y., Sahashi M., and Hashimoto T. Specific-heat of a regenerator material Er3Ni // Jpn. J. Appl. Phys. 1994. V. 33. P. 1023-1026.

42. Tristan N. V., Nikitin S. A., Palewski T., Skokov K. Comparative analysis of the magnetization processes of the Gd3Ni and Gd3Co single crystals // J. Magn. Magn. Mat. 2002. V.251. P. 148-154.

43. Tristan N. V., Nenkov K., Skokov K., Palewski T. Specific heat and magnetic susceptibility of intermetallic compounds R3Ni // Physica B. 2004. V. 344. P. 462-469.

44. Garde C. S. and Ray J. Magnetic and superconducting behavior of the (R = La, Pr, Gd, Tb, Ho and Er) systems // J. Phys.: Condens. Matter. 1997. V. 9. P. 7419-7434.

45. Talik E. Magnetic and transport properties of the R3Ni system (R = Y, Gd, Tb, Dy, Ho, Er) // Physica B. 1994. V. 193. P. 213-220.

46. Gignoux D., Gomez-Sal J. C., and Paccard D. Magnetic properties of a Tb3Ni single crystal // Solid State Comm. 1982. V. 44. P. 695-700.

47. Tristan N. V., Palewski T., Nenkov K., Skokov K. P. and Nikitin S. A. Magnetic properties and specific heat of the Dy3Ni intermetallic compound // J. Phys.: Condens. Matter. 2003. V. 15. P. 5997-6004.

48. Onodera H., Kobayashi H., Yamauchi H., Ohashi M., Yamaguchi Y. Magnetic properties of the single crystalline Dy3Ni studied by magnetization measurement and 161Dy Mossbauer spectroscopy // J. Magn. Magn. Mater. 1997. V. 170. P. 201-210.

49. Gratz E., Hilscher G., Michor H., Markosyan A., Talik E., Czizjek G. and Mexner W. Low temperature properties of Y3Ni // Chech. J. Phys. 1996. V. 46. P. 2031-2032.

50. Tristan N. V., Nikitin S. A., Palewski T., Nenkov K. and Skokov K. Specific heat of the Gd3Co and Gd3Ni compounds // J. Magn. Magn. Mater. 2003. V. 258. P. 583-585.

51. Baranov N. V., Inoue K., Michor H., Hilscher G., Yermakov A. A. Spin fluctuations in Gd3Rh induced by f-d exchange the influence on the T-linear specific heat // J. Phys. Condens. Matter. 2003. V. 15. P. 531-538.

52. Baranov N. V., Hilscher G., Markin P. E., Michor H., Yermakov A. A. Spin fluctuations induced by f-d exchange in R3T compounds // J. Magn. Magn. Mat. 2004. V. 272-276. P. 637-638.

53. Goto T., Fukamichi K., Sakakibara T. and Komatsu H. Itinerant electron metamagnetism in YCo2 // Solid State Commun. 1989. V. 72. P. 945.

54. Burzo E. Paramagnetic behavior of some rare-earth cobalt compounds // Phys. Rev. B. 1972. V. 6. P. 2882-2887.

55. Hendy P., Lee E. W. A powder neutron diffraction study of some rare-earth-Co2 compounds //Phys. Stat. Solidi. 1978. V. A50. P. 101-107.

56. Liu X. B. and Altounian Z. Magnetic states and magnetic transitions in RCo2 Laves phases // J. Phys.: Condens. Matter. 2006. V. 18. P. 5503-5516

57. Imai H., Wada H., Shiga M. Calorimetric study on magnetism of ErCo2 // J. Magn. Magn. Mat. 1995. V. 140-144. P. 835-836.

58. Higuchi Y., Sugawara H., Aoki Y., Sato H. Anisotropic magnetization in DyCo2 single crystal // J. Phys. Society of Japan. 2000. V. 69. P. 4114.

59. Herrero-Albillos J., Bartolome F., and Garcia L. M., Young A. T., Funk T., Campo J., Cuello Gabriel J. Observation of a different magnetic disorder in ErCo2 // Phys. Rev. B. 2007. V. 76. P. 094409.

60. Baranov N. V., Bartashevich M. I., Goto T., Yermakov A. A., Karkin A. E., Pirogov A. N., Teplykh A. E. Instability of the Co-magnetic moment in Tm(Co,M)2 (M=Al,Si) // Journal of Alloys and Compounds. 1997. V. 252. P. 32-40.

61. Bartashevich M. I., Aruga Katori H., Goto T., Wada H., Maeda T., Mori T. and Shiga M. Collapse of the itinerant Co moment in Er1^LuA:Co2 by the application of high magnetic fields // Physica B: Condensed Matter. 1997. V. 229. P. 315-320.

62. Wada H., Mori T., Shiga M., Aruga Katori H., Bartashevich M. I. and Goto T. Anomalous magnetization process of Er1xLuxCo2 // Physica B: Condensed Matter. 1994. V. 201. P. 139-142.

63. Bloch D., Edwards D. M., Shimizu M. and Voiron J. First order transitions in ACo2 compounds // J. Phys. F: Metal Phys. 1975. V. 5. P. 1217-1226.

64. Khmelevskyi S. and Mohn P. The order of the magnetic phase transitions in RCo2 (R = rare earth) intermetallic compounds // J. Phys.: Condens. Matter. 2000. V. 12. P. 9453-9464.

65. Gratz E., Sassik H. and Nowotny H. Transport properties of RECo2 compounds (RE = Tb, Dy, Ho, Er, Y) // J. Phys. F: Metal Phys. 1981. V. 11. P. 42935.

66. Gratz E., Resel R., Burkov A. T., Bauer E., Markosyan A. S. and Galatanu A. The transport properties of RCo2 compounds // J. Phys.: Condens. Matter. 1995. V. 7. P. 6687-6706.

67. Hauser R. The pressure dependence or the electrical resistivity of intermetallic RT2 compounds (R-rare earth, T=Co and Mn) // Dissertation, Wien. 1995.

68. Ikeda K., Dhar S. K., Yoshizawa M., Gschneidner K. A. Jr. Quenching of spin fluctuations by high magnetic fields // J. Magn. Magn. Mater. 1991. V. 100. P. 292-321.

69. De Oliveira N. A., Von Ranke P. J., Tovar Costa M. V. and Troper A. Magnetocaloric effect in the intermetallic compounds RCo2 (R=Dy, Ho, Er) // Phys. Rev. B. 2002. V. 66. P. 094402.

70. Due N. H., Kim Anh D. T. and Brommer P. E. Metamagnetism, giant magnetoresistance and magnetocaloric effects in RCo2-based compounds in the vicinity of the Curie temperature // Physica B. 2002. V. 319. P. 1-8.

71. Singh N. K., Suresh K. G., Nigam A. K., Malik S. K., Coelho A. A. and Gama S. Itinerant electron metamagnetism and magnetocaloric effect in RCo2-based Laves phase compounds // J. Magn. Magn. Mater. 2007. V. 317. P. 68-79.

72. Wada H. and Tanabe Y. Giant magnetocaloric effect of MnAs^Sb* // Appl. Phys. Lett. 2001. V. 79. P. 3302.

73. Tegus O., Brack E., Buschow K. H. J. and de Boer F. R. Transition-metalbased magnetic refrigerants for room-temperature applications // Nature. 2002. V. 415. P. 150-152.

74. Lindbaum A., Gratz E., and Heathman S. Pressure-induced order-disorder transitions in RNi2 compounds // Phys. Rev. B. 2002. V. 65. P. 134114.

75. Meißner M., Strehlow P. Low temperature heat capacity of high purity silica glasses in magnetic field // J. Low Temp. Phys. 2004. V. 137. P. 355.

76. Baranov N. V., Proshkin A. V., Gerasimov E. G., Podlesnyak A. and Mesot J. Enhanced magnetic entropy in GdNi2 // Phys. Rev. B. 2007. V. 75. P. 092402.

77. Прошкин А. В. Концентрационная зависимость тепловых свойств соединений Gd.xYxNi2 // VIII Молодежная школа-семинар по проблемам физики конденсированного состояния вещества (Екатеринбург 19-25 ноября 2007) С. 64.

78. Von Ranke P. J., Grangeia D. F., Caldas A., De Oliveira N. A. Investigations on magnetic refrigeration: Application to RNi2 (R = Nd, Gd, Tb, Dy, Ho, and Er) // J. Appl. Phys. 2003. V. 93. P. 4055-4059.

79. De Oliveira N. A., von Ranke P. J. Magnetocaloric effect in the rare earth doped compounds (RlM)Nh // Solid State Commun. 2007. V. 144. P. 103.

80. Cwik J., Palewski Т., Nenkov K., Burkhanov G. S., Chistyakov O. D., Kolchugina N. and Madge H. The effect of substitution of Lu for Ho on some physical properties of Lu^Hoi-^Ni2 solid solutions // Physica B. 2005. V. 358. P. 323-331.

81. Parsons M. J., Crangle J., Neumann K.-U. and Ziebeck K. R. A. Unusual low temperature specific heat in ternary Gd intermetallic compounds // J. Magn. Magn. Mater. 1998. V. 184. P. 184-192.

82. Yamada H. Electronic structure and magnetic properties of the cubic laves phase transition metal compounds // Physica В & С. 1988. V. 149. P. 390-402.

83. Lindbaum A., Hafner J., Gratz E. and Heathman S. Structural stability of YM2 compounds (M = Al, Ni, Cu) studied by ab initio total-energy calculations andhigh-pressure x-ray diffraction // J. Phys.: Condens. Matter. 1998. V. 10. P. 29332945.

84. Eagles D. M. Interpretation of electronic specific heats in the heavy rare-earth metals // J. Magn. Magn. Mater. 1982. V. 28. P. 117-123.

85. Deutz A. F., Brom H. В., Wentworth C. D., Huiskamp W. J., de Jongh L. J. and Buschow К. H. J. Magnetic properties of the induced moment system TmNi2 //J. Magn. Magn. Mater. 1989. V. 78. P. 176-182.

86. Bloch D., Camphausen D. L., Voiron J., Ayasse J-B., Berton A. and Chaussy J. // C. R. Acad. Sci. 1972. V. 275(B). P. 601-604.

87. Nakada K., Shimizu H. and Yamada H. Fermi surfaces of YFe2 and YNi2 //PhysicaB. 2003. V. 329-333. P. 1129-1130.

88. Bennemann К. H. Theory of the Anomalous Specific Heat of Nickel and Copper-Nickel Alloys at Low Temperatures // Phys. Rev. 1968. V. 167. P. 564-572.

89. Tari A. The specific heat of matter at low temperatures. London: Imperial College, 2003. 348 p.

90. Primavesi G. J. and Taylor K. N. R. Magnetic transitions in the rare earth intermetallic compounds R3Ni and R3Co // J. Phys. F: Met. Phys. 1972. V. 2. P. 761770

91. Baranov N. V., Andreev A. V., Kozlov A. I., Kvashnin G. M., Nakotte H., Aruga Katori H. and Goto T. Magnetic phase transitions in Gd3Co // J. Alloys Compounds. 1993. V. 202. P. 215-224.

92. Miller A. E., Jeliner F. J., Gschneidner K. A. Jr. and Gerstein В. C. Low-Temperature Magnetic Behavior of Several Oxides of Gadolinium // J. Chem. Phys. 1971. V. 55. P. 2647.

93. Binder K., Young A. P. Spin glass: Experimental facts, theoretical concepts, and open questions // Reviews of Modern Physics. 1986. V. 58. P. 801-976.

94. Губкин А. Ф. Особенности магнитной структуры и физические свойства редкоземельных интерметаллидов типа R3T // Диссертация. 2008. 169 с.

95. Givord D., Courtois D. Exchange interactions in R-M intermetallics // J. Magn. Magn. Mat. 1999. V. 196-197. P. 684.

96. Baranov N. V., Michor Н., Hilscher G., Proshkin A. and Podlesnyak A. Extra T -linear specific heat contribution induced by the f-d-exchange in Gd-Ni binary compounds // J. Phys.: Condens. Matter. 2008. V. 20. P. 325233.

97. Blanco J. A., Gomes Sal J. C., Rodriguez Fernandez J., Castro M., Burriel R., Gignoux D. and Schmitt D. Specific heat of GdNiixCuv compounds // Solid State Commun. 1994. V. 89. P. 389-392.

98. Isikawa Y., Mori K., Mizushima Т., Fujii A., Takeda H. and Sato K. Correlation between the specific heat and high field magnetism of Lai-^Ce^Ni at low temperatures // J. Magn. Magn. Mater. 1987. V. 70. P. 385-387.

99. Szewczyk A., Radwanski R. J., Franse J. J. M. and Nakotte H. Heat capacity of GdNi5 // J. Magn. Magn. Mater. 1992. V. 104-107. P. 1319-1320.

100. Takeshita T., Gschneidner K. A. Jr., Thome D. K. and McMaster O. D. Low-temperature heat-capacity study of Haucke compounds CaNi5, YNi5, LaNi5, and ThNi5 //Phys. Rev. B. 1980. V. 21. P. 5636-5641.

101. Tsang T.-W. E., Gshneidner K. A. Jr., Schmidt F. A. and Thome D. K. Low-temperature heat capacity of electrotransport-purified scandium, yttrium, gadolinium, and lutetium // Phys. Rev. B. 1985. V. 31. P. 235-244.

102. Voiron J., Berton A. and Chaussy J. Specific heat and induced moment in HoCo2 and TbCo2 // Phys. Lett. A. 1974. V. 50. P. 17-19.

103. Javorsky P., Schaudy G., Holubar T. and Hilscher G. Specific heat and susceptibility of PrNi2 // Solid State Commun. 1994. V. 91. P. 259-263.

104. De La Prese P. and Forker M. H1Cd PAC Study of Gd-Ni Intermetallic Compounds // Hyperfme Interactions. 2004. V. 158. P. 261-266.

105. Durga Paudyal, Mudryk Ya., Lee Y. B., Pecharsky V. K., Gschneidner K. A. Jr., Harmon B. N. Understanding the extraordinary magnetoelastic behavior in GdNi // Phys. Rev. B. 2008. V. 78. P. 184436.

106. Skriver H. L. and Mertig I. Electron-phonon coupling in the rare-earth metals // Phys. Rev. B. 1990. V. 41. P. 6553-6557.

107. Hilscher G., Pillmayr N., Schmitzer C. and Gratz E. Specific-heat measurements of Ho^Y,.rCo2 // Phys. Rev. B. 1988. V. 37. P. 3480-3488.

108. Ikeda K. and Gschneidner K. A. Jr. Effect of High Magnetic Fields on the Electronic Specific Heat in the Strongly Pauli-Paramagnetic Compound LuCo2 // Phys. Rev. Lett. 1980. V. 45. P. 1341.

109. Brooks M. S. S., Nordstrom L. and Johansson B. Rare-earth transition-metal intermetallics. PhysicaB. 1991. V. 172. P. 95-100.

110. Baranov N. V., Yermakov A. A., Podlesnyak A., Pirogov A. N., Proshkin

111. A., Irreversibility of the magnetic state of Tmi.xTbxCo2 near the critical concentration // Moscow Int. Symposium on Magnetism MISM-2005 (Moscow, June 25-30, 2005): Books of Abstracts. P. 277-278.

112. Baranov N. V., Yermakov A. A., Podlesnyak A., Gvasaliya S., Pirogov A. N., Proshkin A. Irreversibility of the magnetic state of TmixTbxCo2 revealed by specific heat, electrical resistivity and neutron diffraction measurements // Phys. Rev.

113. B. 2006. V. 73. P. 104445.

114. Proshkin A. V., Baranov N. V., Podlesnyak A. A. Magnetocaloric effect in Tm!.xTbxCo2 compounds // International Symposium on Magnetism «MISM-2008» (Moscow 20-25 June 2008): Books of Abstracts. P. 820.

115. Hauser R., Kussbach C., Grossinger R., Hilscher G., Arnold Z., Kamarad J., Markosyan A. S., Chappel E. and Chouteau G. On the metamagnetic state in Eri-;cTxCo2 (T=Y, Tm) compounds // Physica B. 2001. V. 294-295. P. 182-185.

116. Baranov N. V., Yermakov A. A. and Podlesnyak A. Onset of magnetism in Yi-xGdxCo2: effect on the heat capacity and electrical resistivity // J. Phys.: Condens. Matter. 2003. V. 15. P. 5371-5382.

117. Wada H., Inoue T., Hada M., Shiga M., Nakamura Y. Effect of Magnetic Phase Transition on the Electronic Specific Heat Coefficient of Lu(Coi.^A1a;)2 // Phys. Status Solidi B. 1990. V. 162. P. 407 411.

118. Fulde P. in Handbook on the Physics and Chemistry of Rare Earths. Amsterdam: Elsevier / North-Holland, 1979. V. 2. Ch. 17.

119. Gignoux D., Givord F., Perrier de la Bathie R. and Sayetat F. Magnetic properties and spontaneous distortion in TbCo2// J. Phys. F: Met. Phys. 1979. V. 9. P. 763-772.

120. Hardy V., Wahl A., Martin C., Simon Ch. Low-temperature specific heat in Рго.бзСао.зтМпОз: Phase separation and metamagnetic transition // Phys. Rev. B. 2001. V. 63. P. 224403.

121. Hilscher G. Onset of magnetism in concentrated ternary alloys II: Laves phase compounds A(Fei^B^)2 (A = Y, Zr, U; В = Mn, Co and Al) // J. Magn. Magn. Mater. 1982. V. 27. P. 1-31.

122. Pirogov A., Podlesnyak A., Strassle Т., Mirmelstein A., Teplykh A., Morozov D., and Yermakov A. Neutron-diffraction investigation of the metamagnetic transition in ErCo2 // Appl. Phys. A: Mater. Sci. Process. 2002. V. 74. P. S598-600.

123. Aoki Y., Urakawa J., Sugawara H., and Sato H., Markin P. E., Bostrem I. G., and Baranov N. V. Specific heat and magnetocaloric effect study of multiple field-induced phase transitions in HoGa2 // Phys. Rev. B. 2000. V. 62. P. 8935.

124. Gratz E. and Markosyan A. Physical properties of RCo2 Laves phases // J. Phys.: Condens. Matter. 2001. V. 13. P. R385-R413.

125. Baranov N. and Pirogov A. Magnetic state of Ri^Y^Co2 compounds near the critical concentration // J. Alloys Compd. 1995. V. 217. V. 31-37.

126. Baranov N., Kozlov A., Pirogov A., and Sinitsyn Y. V. Itinerant metamagnetism and the features of the magnetic structures of (ErixYx)Co2 compounds // Sov. Phys. JETP. 1989. V. 69. P. 382.

127. Podlesnyak A., Strassle Т., Schefer J., Furrer A., Mirmelstein A., Pirogov A., Markin P., and Baranov N. Magnetic transition in Ег^^Сог (x=0, 0.4) single crystals probed by neutron scattering in magnetic fields // Phys. Rev. B. 2002. V. 66. P. 012409.

128. Baranov N. V., Yermakov A. A., Pirogov A. N., Teplykh A. E., Inoue K. and Hosokoshi Y. The magnetic state of the Co-sublattice in Tb i-xYcCo2 // Physica B. 1999. V. 269. P. 284.

129. Baranov N. V., Proshkin A. V., Czternasty C., Meißner M., Podlesnyak A., and Podgornykh S. M. Butterfly like specific heat, magnetocaloric effect, and itinerant metamagnetism in (Er,Y)Co2 compounds // Phys. Rev. B. 2009. V. 79. P. 184420.

130. Baranov N. V., Kelarev V. V., Kozlov A. I., Pirogov A. N. and Sinitsyn E. V. Band metamagnetism of the compounds Er0.55Yo.45Co2 in a weak magnetic field // JETP Lett. 1989. V. 49. P. 313.

131. Pirogov A. N., Baranov N. V., Schweizer J., Ritter C. and Ermakov A. A. In: Itinerant Electron Magnetism: Fluctuation Effects / Ed. by Wagner D., Brauneck W. and Solontsov A. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 1998. P. 337-344.

132. Baranov N. V. and Kozlov A. I. Magnetoresistance in ErCo2 and HoCo2 single crystals // J. Alloys Compd. 1992. V. 190. P. 83-86.

133. Due N. H., Hien T. D., Brommer P. E. and Franse J. J. M. Electronic and magnetic properties of ErxYi.xCo2 compounds // J. Phys. F: Met. Phys. 1988. V. 18. P. 275.

134. Ikeda K., Gschneidner K. A. Jr., Stierman R. J., Tsang T.-W. E. and McMaters O. D. Quenching of spin fluctuations in the highly enhanced paramagnets RCo2 (R=Sc, Y, or Lu) // Physical Review B. 1984. V. 29. P. 5039.

135. Fukamichi K., Ohta M., Fujita A., and Saito H., Kadowaki-Woods plot of exchange-enhanced Pauli paramagnetic Laves phase quasi-binary compounds Lu(Co1jcMx)2 // J. Phys.: Condens. Matter. 2004. V. 16. P. 2829.

136. Hebert S., Maignan A., Hardy V., Martin C., Hervieu M. and Raveau B. Avalanche like field dependent magnetization of Mn-site doped charge-ordered manganites // Solid State Communications. 2002. V. 122. P. 335.

137. Rana D. S. and Malik S. K. Magnetic avalanchelike behavior in the disordered manganite (Eu0.4Lao.i)(Sro.4Cao.i)Mn03 // Phys. Rev. B. 2006. V. 74. P. 052407.

138. Baranov N. V., Pushkarski V. I., Sviderski A. E., Sassik H. Magnetic properties of liquid quenched R3Co alloys // J. Magn. Magn. Mater. 1996. V. 157158. P. 635.

139. Barbara В., Thomas L., Lionti F., Chiorescu I. and Sulpice A. Macroscopic quantum tunneling in molecular magnets // J. Magn. Magn. Mater. 1999. V. 200. P. 167.

140. Pecharsky V. K., Gschneidner K. A. Jr., Fort D. Zero-field and magnetic-field low-temperature heat capacity of solid-state electrotransport-purified erbium // Phys. Rev B. 1993. V. 47. P. 5063.

141. Lanchester P. C., Whitehead N. F., Wells P. and Scurlock R. G. The low temperature specific heat of hexagonal cobalt in a magnetic field // J. Phys. F: Metal Phys. 1975. V. 5. P. 247.

142. Pecharsky V. K., Gschneidner K. A. Jr. Magnetocaloric effect from indirect measurements: Magnetization and heat capacity // J. Appl. Phys. 1999. V. 86. P. 565.

143. Wada H., Tomekawa S., and Shiga M. Magnetocaloric properties of a first-order magnetic transition system ErCo2 // Cryogenics. 1999. V. 39. P. 915-919.

144. Minakata R., Shiga M. and Nakamura Y. Spontaneous Volume Magnetostriction of RCo2 Compounds // J. Phys. Soc. Jap. 1976. V. 41. P. 1435.

145. Fujita A, Fujieda S, Hasegawa Y and Fukamichi K. Itinerant-electron metamagnetic transition and large magnetocaloric effects in La(FetSiix)i3 compounds and their hydrides // Phys. Rev. B. 2003. V. 67. P. 104416.

146. Wada H., Mitsuda A., Tanaka K. Magnetic entropy change of itinerant electron metamagnetic system Co(Si^Se^)2 // Phys. Rev. B. 2006. V. 74. P. 214407.

147. Yamada H., Goto Т., Itinerant-electron metamagnetism and giant magnetocaloric effect//Phys. Rev. B. 2003. V. 68. P. 184417.

148. Прошкин А. В., Королев А. В., Баранов H. В. О природе магнетокалорического эффекта в системе RCo2 // IX Молодежная школа-семинар по проблемам физики конденсированного состояния вещества (Екатеринбург 17-23 ноября 2008): Сборник трудов. С. 86-87.

149. Sakamoto N., Kyomen Т., Tsubouchi S. and Itoh M. Proportional relation between magnetoresistance and entropy suppression due to magnetic field in metallic ferromagnets // Phys. Rev. B. 2004. V. 69. P. 092401.

150. De Oliveira N. A. Magnetocaloric effect in the pseudobinaries (Hoi cRcCo2) (R=Er and Dy) // Eur. Phys. J. B. 2008. V. 65. P. 207-212.

151. Balli M., Fruchart D., Gignoux D., A study of magnetism and magnetocaloric effect in Hoi^TbvCo2 compounds // J. Magn. Magn. Mater. 2007. V. 314. P. 16.

152. Alexandryan V. V., Baranov N. V., Kozlov A. I., and Markosyan A. S. Band metamagnetism of d-subsystem of ErCo2 single-crystal study of magnetic and electrical properties //Fiz. Met. Metalloved. 1988. V. 66. P. 682.

153. Yamada H. Metamagnetic transition and susceptibility maximum in an itinerant-electron system // Phys. Rev. B. 1993. V. 47. P. 11211 11219.

154. Goto Т., Shindo Y., Takahashi H. and Ogawa S. Magnetic properties of the itinerant metamagnetic system Co(Si^Se^)2 under high magnetic fields and high pressure // Phys. Rev. B. 1997. V. 56. P. 14019.

155. Garcia F., Soares M. R., Takeuchi A. Y. Spin fluctuation in RCo2 compounds // J. Magn. and Magn. Mater. 2001. V. 226-230. P. 1197.

156. Due N. H., Hien T. D. Spin fluctuation scattering in RCo2 compounds // J. Magn. and Magn. Mater. 1995. V. 140-144. P. 823.Ji ' \ / 137 }t