Влияние замещений на магнитные свойства ортохромитов и ортоферритов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.11 ВАК РФ

МОСКОВСКИ! ОРДЕНА ДЛИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РШШПШ К ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАШМИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 1Ш. М. В. ЛОМОНОСОВА

ФимиескиЯ факультет •

Не правах рукописи 1М 540:537.611.4*

АРТТМЬКВ Геннадий Грвгорьптяп

П/Л^ШШ НА ЦАПОПШЕ СВОЙСТВА ОРТОгРОИГГОВ И ОРТСИЖРтОВ

Спвпя»*ьпость 01.04.II- физик» магнитит явлений

АВТОРЕФЕРАТ

яяссвртзщш на сонскпшй ученой стопптш кандидата мзтеиатичвскнг няук

!Ьсква- 19г<2

Paöora Buiiojaioua на кафедре общей физик» для ссгоствон-1Ш1 факультетов внзичоского факультета Московского государственного университета 1Ш. 11.В. Ломоносова. Научны® руководитель: -кандидат фшико-математичоскм. наук, старсшЯ научлый сотрудник Кадомцева A.U.

Официальные опоненты: -доктор фшико-матоматичаскшс наук, профессор Попов л.И. -доктор фиэико-матоматичоских наук, стараиа научный сотрудник Пономарев Б.К.

Водуаая организация -KOS Pill, Москва.

Зыдагга состоится " of^öC-"^^_lsaJr. в "час.

на оасадашш специализированного совета й з WIT (к.053.05.77) в МГУ im. U.B. Ломоносова по адроеу; паадч, Уосква, ГСП, Лонинскиа горы, ЦРУ, ^лкнпискип факультет, аудитория / С// .

С диссертацией «охаю ознакомиться . в библиотеке физического факультета 1£ГУ ам. Ц.В. Ломоносова.

Автореферат разослан _t'.

Учений сокротарь специализированного совета & з OSST (к.053.05.77) в МГУ им. U.B. Ломоносова

седо ZAPAXTBFKTOU РАБОТЫ

Актуальность теми. Последите десятилетия occxtoe внимание исследователей привлекает магнитные материалы яа основе 3d- и 41- элементов. К числу наиболее интересных представителей, получатели широкое применение в микровлектрояясе, лазерной, вычислительной технике, прикладной магнитооптика я других парспе-1'ттших направлениях науки и техники, являются редкоземелыша ортоСоррппг п ортохроыитн (РЗО), обладание уникальным раанооО-разком капгптамх свойств, среди них достаточно упомянуть наличие у РЗО цэлоя гш спин- переориентациояша переходов (СПП), точэк компенсации магнитного момента, огромного фарадеевского враэдшя, сольооя подапяпоств доменных стенок а т. д., что поз-поляет рассматривать втя соединения, как перспвкткшше материалы дял ряаглчтпт устройств coupeкеппоЗ тепзаса.

1?зслодог2гтг. vennrrrca фазовых СПП представляет тага» фун-дг^итплышЗ --порте дтя {азгаси нагяятних (шгеЗ, поскольку пэзвопяог плглть зталя злактропиоЯ структуры рэдкоземэльшх bohod. и текгэ особэпноотя о&»гошх г-а вэаЕыодейотвяй, опреда-лякцих в больпкнегео случаев и фазовые дааграига РЗО п механизма фазовых пора г о до а. Знание механизмов, форлнругащх магнетизм РЗО, позволяет разрабатывать научные основы получения на базе оекевдных Р00 новых ыагнлтпих материалов с задапвыхи свойства-га, порспэхтных для практических применений.

Все ото свидетельствует ос актуальности теки диссертации, ее научной и практической значимости.

Цель работа. Целью диссертационной работа является йзуче-нна магнитных свойств новых эамоценшх составов РЗО с замещением й f- н &-подсистемах .

Каучная новизна. На защиту выносятся следующие основные результаты в положения, полученные впервые:

1. Исследование нового типа магнитного упорядочения - опасного ферромагнетизма в никельзамеиенных ортофврритах

"^.„т^о, н ортохроштах ясг,.2)1Н1>1Т11(о,.

2. Нобладокиэ еномалнй температурной и концентрационной зависимости намагниченности, связанных со слабым форримагнотиз-мом и аниаотрошюй ян-теллеровских ионов Ипэ* в ыорпшоцзшэ-щешш ортохроматах.

3. Установление влияния разбавления а-подсистеьа ортохро-митов ионадя А13* на иаотропныа г-а-обаон.

4. Обнарухэниэ нового оряентационного перехода га-.г, в ор-тохромите врбля под влиянием магнитных ьскенсиа.

Б. НосаЯ 1агол определения констант ыалштлой анизотропна а-подсистема в »ъ- и Ъо-плоскостях, определение которая затруднено с помочью традиционных катодов.

6. Ноша »яхшшеа ор^оитецшших пароходов, обнорухашиШ в ортохрсште ваодваа, обуслоыиюай конкурошсгей воемшювского и вад-флекогского юхщшш>в ешгаогропнн.

7. Реализация в есоыдошеэ стоптанных в кддуцировашшх полам ораонтациошшх пэрзкодов, соаяикащцх в ортохроьатах диспрозия под шзшшец рагбаамивя г-подсмстсца.

Практическая цегоюоть. Получонныо в данной работе вкспери-монтйльнне результаты о влияния различных зеизсешШ в г- я 4-подсиотоме на магнетизм в орионтационниа парохода («гут быть использованы при синтезе яа научной основе новых магштшх материалов о заданными своЗствеьа, а тише могут бить пршшшны при разработке принципов в создании ошюминавддх устройств, ос-

Л

нованных на разнообразных магнитных свойствах исследованных соединений. Развитые в работе представления о природе магнитной анизотропия ортоферритов и ортохромитов лмвт более обвуэе значение и могут Сыть использованы при анализе свойств других магнетиков. Проведенные экспериментальные исследования стимулировали развитие новых теоретических представлений о механизмах магнитных взаимодействия па микроскопическом уровне.

Опробация работа. Материалы диссертации докладывались на xvi, хуш и xix Всесоюзных конференциях по физике магнитных явлений (Тула, 1963г.; Катавши, 19в6г.; Ташкент, 1991г.) , на 11 Всесоюзном семинаре по магнитным фазовым переходам я критическим явлениям (Махачкале, 1989 г.), на республиканских научных семинарах по фааихо форрзтоп и родственных им соединений, их примэнению в гзгннкэ (Донецк, 1987г. ,1968г., 1969г.), на X Всесоюзной еколэ- сешиаре Тормодянамиха н технология фэрря- ' тов" (¡Ьано-Зрапковсх, 1?СЗг.).

Публикации. По материалам диссертации опубликованы одиннадцать печатных работ. Список публикаций приведен в конце автореферата.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введя пая, пяти глав, выводов п списка литературы. Оригинальные результаты представлены в главах ш-т. Диссертация излокена на _ страница! ысетиопаского текста, юслвчащих_ рисунков. _ таблиц. Список цитированной литературы содержит 99

наименований.

СОДЕКШШ РАБОТЫ

Во вг'ояэпки обосновывается актуальность проЕвденшх иссло-дорагпй, Яориудгрувтся основные цели и задачи днссэртацнотгаай

теми. Приведены основные положения и результаты работы, которые выносятся на защиту, кратко изложено содержание диссертации по главам.

В первой главе дается обзор известны! в литературе сведений о кристаллическое и магнитной структуре РЗО, кратко описана иерархия различных'взаимодействий магнитных ионов в отих соединениях. Рассмотрена природа магнитной анизотропии а- ионов в РЗО. Приведены сводные экспериментальные данные об основных магнитных характеристиках редкоземельных ортофорритов п орто-хромнтов. Изложена фоиойенологическая теория f-d- обмена и приведены макроскопические ыахенизгш разнообразных сшш- пзроорп-ентационных фазовых пароходов. Дается обзор известных в литературе сведения о влиянии зауэдешШ на магнитные свойства в орто-ферритих п ортотроиитах. •

Во второй главе огшсшш образцы, методики и установки для измерения намагниченности, магнатострикцни и врадаидих шшн-тов.

Исследовались монокристалляческио образцы редкоземельных ортоферритов и ортохромитов, выраженные в Проблешюй лаборатории магнетизма ИГУ методом спонтанной кристаллизации из раствора в расплаве свинцовых соединений. Однофазность и количественный состав образцов анализировались рентгеносшктральным методом на спектрометре jpx-э (точность it), на спектрометре Link Syatene Lt-d X-ray Anallela (ТОЧНОСТЬ 2») И На установке ЫК-2 (методом внешнего стандарта, точность 4х).

Намагниченность образцов изморялась на вибрациогаом магнитометре в статических магнитных полях до 55 кЭ, создаваемых сверхпроводящим соленоидом. Чувствительность вибрационного маг-

нитометра- г ю"а Гс см3Л\ относительная ошибка- 1,зх.

Для измерения магнитной анизотропии использовалиоь торсионные магнитные веси с автокомпенсацией и торсионный анизо-метр. Данные методики, основанные на измерении вращающих моментов образца в магнитном поле, тага® использовались для исследования температурной зависимости спонтанного магнитного момента. Вношнео магнитное поле до 12 кЭ создавалось вращающимся электромагнитом системы П.Л. Капицы.

Для установки п стабилизации заданной температуры, в интервале от 4,2 до зоок, во всех методиках использовался терморегулятор, изготоилогашй в Проблемной лаборатории магнетизма МГУ. В качество датчика температуры использовалась термопара гадь- голозо- медь. Температуря измерялась с абсолютной ошибкой по Солее о,зк. ¡frase 4,?к температура измерялась по давлению на-ci.t.;>jiti их пчрон 1'о.гп;я и лоддерзжалась о помощью маностата.

В npoif.-.» г гщ'лиоп экстюрумонтальних данных и сопоставле-1шя ах с теорией, а также при вычислении основных магнитных параметров были проведены численные расчеты. Все расчеты проводились на персональном компьютере рс- хт.

В третьей главя представлога экспериментальные результаты исследования зснесенных составов ортоферрнтов-ортохрогштов как с немагнитными, так и магпитнши редкоземельными соками, а такта никельсодерхацих ортофоррятов и ортохромятов.

Ранее исследовались только ортоферряты-ортохроетты иттрия, для которых и былобнаруеон новый тип магнитного упорядочения -•слабый ферримагнетизм, эаклставдийся в аяткпараялэльной ориентация поперечных "слабых" магнитных моментов примеси и матрицы и наблюдаемый на фоне основной впткфорромагнптной структуры. Сла-

-е-

бые ферримагнвтакя обладают рядом аномальных магнитных свойств, характерных как для слабых ферромагнетиков, так и для обычных ферромагнетиков. Слабоферримагнитный тип упорядочения объясняется смешанным характером антисимметричного обмена - векторы Дзялошинского пар а^^р»), ¿м1Р«Сг) я а^ЮгСг) коллинеарны, но направление векторов «^(РаРв) и а^СгСг) противоположно, на-првлению вектора а, ^РеСг >•

Проведенные исследования ортофврритов-ортохромитов лютеция и неодима подтвердил! слабоферримапштный характер упорядочения в а-подсистеме в втих соединениях, что указывает на универсальность этого явления в ортоферритах- ортохромитах.

Теоретически Москвиным были определены знаки векторов Дзя-ловшнского и для других пар магнитных ионов и была предсказана возможность слабоферримагннтного упорядочения в а-подсистема при вамещении ионов Кеа*<Сг3*) другими магнитными ионами (на -пример И12*).

В овяан о атим были синтезированы и исследованы никельза-мещедаые ортоферриты и ортохромиты, которые обнаружили ряд интересных особенностей магнитного поведения, связанных со слабо-ферримагнитным характером упорядочения а- ионов.

Согласно теоретическим представлениям, в отличие от системы ВРехСг,_хо3, знаки векторов Дзялошинского ар>р# и противоположны, что должно приводить также к слабоферримагнитному упорядочении в а-подсистема, однако характер этого упорядочения отличен от наблюдаемого в системе йРв1.хСг>(о3. Экспериментальное исследование показало, что величина слабоферромагнитного момента незначительно возрастает только при малом замещении

3 ♦ 2 ♦

ионов Ре на N1 (х<о. 1), при дальнейшем же увеличении кон-

центрации N1®* (0.1^x40.2) ОХМ уменьшается (рис 1а). Это свява-но о тем, что вектор Дзялошинского в паре Н1-Н1 лН1М1 может быть существенно большим, чем ар.р., но его влияние на суммарный магнитный момент может сказываться только про больших концентрациях замецапцих ионов т2* .Таким образом, при малых концентрациях ионов Н12\ когда основную роль играют пары р»1*-^3*, Гв3*-т2*, не должно происходить существенного изменения величины суммарного магнитного момента. Небольшое изменение намагниченности при этом может быть связано и о изменением

геометрии сверхобмена р«1*-о2"-Рв3*. а, значит, ■ величины

% ♦

аР(Р>. При повышении концентрации ионов N1 увеличивается число ближайних соседей М12*. для которых вектор Дзяжхшвсхого противоположен ш направления аР|Р. и имеет больную ваигагау. Это приводит к отрицательному вкладу подреветкя вонов К1а* в ООН, т.». к понижению намагниченности ортоферрит». Сутяжный вклад г»- подрепетхи в слабоферромагнитний момент противоположен по направлению слабоферромагнитному моменту т-подрешвтки» т.е. в смопанном составе будет реализовываться слабоферримагнитный тип магнитного упорядочения, аналогично смешанным .ортоферритам-ор-

тохромятам. Можно предположить, что при некоторой критической 2 *

концентрации ионов Н1 в ортоферритах может наблюдаться явление компенсации сушарного магнитного момента. .Однако етот случай не реализуется, так как максимальная концентрация , входящая в соединения вм1><р«1_ко3 не превышает х=0,3.

Для никользвмещвнных ортохромитов следовало также ожидать

'появления слябофврримагпитного упорядочения, т.к. знак взаимо-

2*. 2 ♦

действия Дзялошинского пар N1 -N1 противоположен знаку взаимодействия Дпялопшнского пар Сг1*-Сгэ*. Кроме того, эти соеди-

о ,Го ОМ'/Р

о. Го ом ®/г

б

V. з

2

/ 1

Т.К

Рис.1. Температурная зависимость намагниченности:

а) ПуКа^н^с^ и-

о) ясг01вт0#1т10#1о, (к

к-0.1¡2- х-0.24 ).

1-Бю; 2-Пи; 3-У( 4-1-и)

нення интересны с точка зрения потенциальной возможности появления ферромагнитных сверхобманных взаимодействий из-за ферромагнитных взаимодействий наполовину заполненной е -оболочки Н12>

т

с пустыми а -состояниями Сг3+, согласно правилам Гудинафа. От-е

мотим, однако, что имеется сильная конкуренция ферромагнитного вклада е -электронов Ы12+ и Сг3* и антиферромагнитного е^-ь^-обмена, что препятствует возникновению ферромагнитного упорядочению в втой система.

Крома того, согласно теоретическим расчетам, обманный интеграл итг*-сг3*) меняет знак как раз в диапазоне углов сверхобменной связи, характерных для редкоземельных ортохроми-

2 ♦ 3 +

тов. Знак и величина обменного интеграла КЫ1 -Сг ) в никель-замещешшх ортохромитах сказывается на различном характере тем-

пературной зависимости суммарного магнитного момента.

Характер экспериментальной зависимости о-(Т) для разных и (рис.10) в целом качест венно хорошо согласуется с теоретическими представлениями, если считать, что при й > и и к обменный интеграл I (тег > антифорромагнитен, причем в случае у он относительно мал, а при и - Бв.Еа обменный интеграл ин1Сг> имеет ферромагнитный знак, причем |1Ец1щсг)| < |птсг)|. •

В четвертой главе приведены результаты экспериментальных исследований ортохромитов с замещениями в <1-подсистеме как магнитными (ип3*), так и немагнитными ионами (*13*).

Исследование влияния примесных ионов Ып3* в ортоферритах

позволило получить детальную информацию о роли ян-теллеровских

ионов Кп3* в формировании магнитной структур«, анизотропии и

намагниченности этих соединений. Особенно сильное влияние ока-з ♦

зывают ионы мп на магнитную анизотропию, приводя к появлению в марганецэамещеншх ортоферритах к орнентаЦпонному переходу Корина.

Аналопгпюго влияния ионов Мл3* следовало охидать и для редкоземельных ортохромитов, т.к. они . изосгруктурны орто-ферритам.

Однако, проведенные нами исследования показали что магнитные свойства марганвцзамещенных ортохромитов существенно отличаются от соответствующих замотанных ортоферритов. Так, в УСг,.1<ипхо3 переход Морина не удалось реализовать вплоть до концентраций х = 0.2, тогда как в системе _хЫпхо3 он наблюдался при х=0.1.

В целом исследование марганчцзвмещенных ортохромитов показало, что однотонная анизотропия конов Ып3* в них тскеэ, как и

мо-

редкоземельных ортоферритах, способствует стабилизации магнит-вой структуры г,, однако зта тенденция слабее, чем в ортофврритах.

Температурная и концентрационная зависимости спонтанной намагниченности для разных составов сильно различаются: так для составов с х=0.05; 0.116 намагниченность сильно уменьшается по сравнению о УСг03 и обнаруживает уменшекле с понижением температуры, а для состава с х=0.2 наблюдается резкое увеличение намагниченности с понижением температур! (рис.2а).

Наблюдаемое сильное уменьшение намагниченности с ростом концентрации ионов Ып1* естественно связать с установлением слабоферрамагнитного типа упорядочения в сг-Ып-подрешегке, т.е. с антипараллельной ориентацией магнитных моментов Сг- и Ып-подсистем. При атом характер температурной зависимости намагниченности согласуется с представлением о малом обменном

«Л он«Д ол ои'/г

Рис.2а. Температурная зависимость намагниченности УСг1.хИпхо3

(1- х»0; 2- х«0.05; 3- х» 0.115; 4- х=0.2; 5- х=0.07). Рис.26. Зависимость намагниченности от восприимчивости системы

СаСг1.хА1х03 (1- х=0; 2- х=0.1; 3- х=0.2; 4" х=0.3).

поле, действующем на ионы ып1*.-

Теоретический анализ полученных экспериментальных кривых подтверждает вывод о слабоферримаггаггном упорядочении и предсказывает появление концентрационной точки компенсация при х«0.065. Для подтверждения этого предположения был получен состав с х=0.07, для которого намагниченность действительно оказалась очень малой пря низких температурах.

Отметим, что в рамках этой модели в составе с х»0.115 магнитный момент противоположен по напрвлению соответствующему магнитному моменту состава с х=0.05. Таким образом, экспериментально доказано, что немонотонная зависимость спонтанного магнитного момента от концентрации и температуры связана со слабо-ферримагнитным характером упорядочения сг- и Мп-подрешеток.

Экспериментальные результаты, полученные при исследовании марганецзамещенных ортохромитов с другими редкоземельными ионами подтверждают этот вывод.

С целью выяснения влияния немагнитных примесных ионов представляло интерес исследовать влияние замещений а- подсистеме немагнитными нонами а11*. Аналогичное замещение в ортофер-ритах с сильно анизотропным рейюзамельныын 'нонами приводит к сильному изменению анизотропии за счет механизма магнитных вакансий, заключающегося в раскомпенсацин изотрЬпного г-а-обмена.

Были проведены исследования алттгайзвмещенных ортохромитов гадолиния, иттербия и эрбия.

Первый состав интересен тем, что ион си1* - з-ион, и в <исго5 наблюдается егшн-первориентационнкй переход г2-г, при Т=6 к.

Экспериментальное исследование показывает, что в системе

сасг1.хА1хо3 наблюдается уменьшение оОмагеюго поля, что следует из уменьшения наклона зависимостей (*), и исчезновение СПП г2-г4, имоьшого место в чистом о<1Сго3 (рис.26), за счет изменения гоометрии сверхобмешюй связи.

Интерес ко к двум другим составам обусловлен следующими причинами: в уьсг03 имеется точка компенсации при Т=16 к, в ЕгСг03 наблюдается фазовый переход г,-.г, при 1^=9.3 к; к тому же ети составы, в особенности это относится к ортохромиту иттербия, обладают большой магнитной анизотропией, а немагнитные ионы в а-подсиотеме могут оказывать сильное влияние на основшо магнитные характеристики, в особенности на магнитную анизотропию.

В случав уъсг0 вм0 го3 вместо уменьшения магнитного момента с пошкошем температуры и наличия точки компенсации, наблюдалось гиперболическое возрастание магнитного момента из-за смены знака обменного поля, что а приводило к исчезновению Тк. (рис. 3 а,б).

Наиболее интересные результаты получены для Е>-Сг0 0А1О 2о3. где механизм магнитных вакансий сказался более всего: наблюдается переход г2-.г, (вместо перехода г,-г1 для чистого ЕгСг03). Дополнительное аффективное поле магнитных вакансий будет способствовать стабилизации такой магнитной структуры ионов Сг3*, для которой восприимчивость редкоземельных - ионов вдоль оси антиферромагнетизма максимальна, а она максимальна, как видно из рис Зг, вдоль с-оси, чем и объясняется появление магнитной структура г2 (рис. Зв).

В алюминийэамеьенном ортохрокито иттербкя механизм магнитных вакансий но изменил существенно суммарную анизотропию, т.к.

о ,Гс си 3/г

о .Го он '/г

а м «о

60 1М 1К ш

т,к

Х,10 ои'/г

о .Го ои'/г

»Л «м'/г

ню / г

/ • /"шь

/ *

Рис.3 Температурная зависимость намагниченности: а) 1- уьсг03; 2-уьсг а 1 о в) егсг а1 о ¡0) зависимость намагниченное •

0.0 0.23 О.а 0.23

ТИ ОТ восприимчивости 1-УЬСгОэ, 2-УЪСг0 аЛ10 203! г) кривые намагничивания ПО а- И о-ОСЯМ ЕгСг0 аа10 20э при Т=10.3 к.

анизотропия за счет механизма магнитных вакансий 104) была существенно меньше анизотропии за счет г-а-обмена.

В пятой главе приводятся результаты экспериментальных исследований магнитных свойств ортохромитов с замещениями в /-подсистеме как немагнитными, так и магнитными' ионами и влияние этих замещений на СПП и магнитную анизотропию.

Не смотря на то, что магнитная анизотропия является одной из важнейших характеристик магнитных материалов, в настоящее время имеется сравнительно мало информации о величине константы анизотропии ортохромитов в различных кристаллографе ских плоскостях и о вкладах в нее различных механизмов анизотропии. Определении коцстши ишюотропии существенно облегчается для ортохромитов, в которых наблюдаются спонтанные спин- переориентаци-онные переходы. Для разделения вкладов в константу анизотропии от различных механизмов чрезвычайно эффективным является исследование ориентационных переходов в ортохромитах с различными замещениями в г-подсистеме. Разбавление г-подсистемы немагнитными ионами позволяет, например, активно воздействовать на температурный диапазон спин- переориентационного перехода, а также реализовать спин- переориентационные переходы в ортохромитах, гдэ из-за болыюй величины г-а-овмиа они не наблюдаются.

Ориентационный переход гг-г4 в ортохромитах, в отличив от ортоферритов, наблюдается редко из-за большой величины анизотропного /-¿-обмена, стабилизирующего в целом ряде ортохромитов магнитную структуру г2 за счет зеемановского механизма.

Известно, что в юуСгОд, при всех температурах ниже тм= !4? к наблюдается магнитная структура г2(с_.Рх). Отсутствие в нем спонтанного СПП обедняет спектр его магнитных свойств и затру л-

няет анализ различных взаимодействий.

^В системе Т1у1_хУяСго1 (х- о.з; о.З| 0.79) нам удалось реализовать спонтанный СПП г^-. г2 (рис. 4а) за счет уменьшения вклада в магнитную анизотропию Оу- подсистемы, стабилизирущей магнитную структуру г2 (с^). Как показал анализ магнитных свойств разбавленных составов вклад в магнитную анизотропию за счет зеемановского механизма мал и магнитную структуру г2 стабилизирует ван- флековский механизм, обусловленный анизотропией взаимодействия основного дублета йу** о возбужденными уровнями. Так™ образом, удалось установить, что причиной СПП г4-> г2 в Пу1-кухСг011 является новый механизм: конкуренция магнитной анизотропии о- подсистемы, стабилизирущей магнитную структуру г,(с р ) и ван- флековского механизма Цу3*, стабилизирующего магнитную структуру га(с2Рх).

В настоящее время' отсутстуют данные о величине константы анизотропии в »ь- плоскости. Трудность связала с невозможностью применения традиционного споооба определения констант шшзотро-тот по пороговому полю, так как невозможно вызвать полем переориентацию из г, в аптиферрс/мапштную фазу Г,Задача мокет упроститься, когда есть спонтанниЯ СПП в аъ- плоскости. Такой переход наблюдается в ЕгСго3 при тм» в.з к, на базе которого било предпринято разбавление редкоземельной Ьодсистемы немагнитными ионами у3+ (рис. 46).

Из загаси термодинамического потенциала в фазах г4 и г4 получаем

Р-х) 2 ТК 0-ю

откуда можно определять константы анизотропии при условии неиз

о Го аи*/г

.Л м'/г

Рис.4 Температурная зависимость нсмагалчепиостп:ß)Dyj_xvxcr03 (x=:

1-0.3¡ 2-0.5; 3-0.79 ); б)ErCr03-<1>, Er,_xYxCr03 (x»:0.2(2>, 0.3(311, Er0 7Eu0 3Cr03-(4). Er0 7Lu0 3Cr03-(5); Г) Nd^Eu,_xCr03 (k-i 1-0.7,

2-0.5; 3-0.1) В) КрЯЕЫО ЕрЗДЕЮЦЙХ МОШНТОВ Er0,7Eu0. 3CrO,

В ПОЛЗ 3 КЗ (т=: 1-У.7 К, 2-9.3 К, 3-7.5 К, Í-3.5 К, 5-4.2 К).

могаюсти величин расщеплений д, при замещении ионов Ег4* на не мэгнитные ио1ш, что выполнялось для системы Ег,.кУкСг03 <х-0.2; о.з) Решая систему уравнений получим 0,62к, =

0.24К. Для разбавленных ортогромитов эрбия наблюдаются помимо спонтанных, также индуцированные внешним магнитным полем, ори-ентационяие переюди, пороговые поля которых определялись по изломам в кривых намагничения и кривых крутящих моментов (рис. 4в).

0пр9Д9ле!ше конотанты енизотропкя в ьо- плоскоста КЬс сопряжено с теми ке принципиальными трудностями, что и опре деле-гае КьЪ, поскольку поворот спинов магнитным полем в ьо- плоскости из слабофорромагнитного Г2 в антиферромагнитноа состояние Г, энергетически невыгоден. Поэтому для опродэлония КЪс следует изучать замещенные составы ортохронатов, для которых наблюдается спонтагашй сгаш- пзрэоряонтациошшЯ пзрэход типа !.!орлна Г2-Г,. Для незамещензшх ортохромитов такой переход наблюдается только в сртохрстоте нсод::ма пр:1 понягениа температуры до Тм= 35К. Природа этого перехода связана с анизотропией г-ч1- взаимо-Действил, которая особенно велика для этого соединения, где эффективное поле составляет 100 кЭ1* .

Производя разбавленне на-подсистеш немагнитными ионами, могяо попытаться по смещению температуры йорина определить вклады в константу анизотропии от различных механизмов.

На рис. 4г представлены зависимости о-(Т) для системы Ы(1хЕи1_хСг03, из которого видно, что составы с большой концентрацией ионов (х»о,5; о,7> не обнаруживают заметного изменения температуры спиновой переориентации, и только при очень сильном разбавлении (х=о,1), температура перехода понизилась до

Т„= 20К.

Константу анизотропии системы н<1кЕи,.хСго1 в ье- плоскости моэсно представить в виде:

<Че • С ♦х - *(Аа,г»> ' А"«'«»)/ V где константа анизотропии за счет Сг- подсистемы, стабилизирующая магнитную структуры Г4, к*^- константа ашзотропии за счет ван-флековского механизма, стабилизирующая мапштную структуру Га. Независимость температуры Корина тмот х возможна, если « и получим С «0,2Ь К, - 2 К. Анализ магнитных свойств системы »м^Еи^^СгО, помог установить такие новый механизм ориентационного перехода Морща Гг- Г, в ыйСг03: конкуренция вкладов в константу анизотропию за счет ван- флековсого и зеемановского механизмов.

ОСШШШ ИЕЗУЛЬТАТО В ШБЭДУ "'

1. Обнарудан вовыЗ тип магнитного упорядочения- елпбий форрямагаотизм в йшвльзаиоценных ортоферритах (и;в1.2хН1хТ1хо3 И »^..„»«„РЛ.,,) В.ОрТОХрОМИТаХ (ЛСг^Ы^Т^О.,).

2. Доказано сущэствовшще слабого {врримагнетизма в мар-ганецзанещешшх ортохреактах.

3.. Установлено сильное изменение изотропного г-а-обмена под влиянием разбавления а-подсистеш в ортохромитах гадолшмя и иттербия.

4.В ортохромите ербкя реализован новый ориентационный переход г2-. г, под влиянием механизма магнитных вакансий.

Б. Использование мэтода замощений позволило впервые определить константы анизотропии а- подсистемы в аь- и ^.с- плоскостях.

6.Вскрыта природа ориантационзого перехода типа Корина в ортохромитах неодима, возникающего ва счет конкуренции веена-новского я ввн-флековского механизмов анизотропия.

7.Реализованы опонташшо и кндуцнроваяиив полам спин-переориентационные переходы в разбавленных ортохроиитах диспрозия, что дало возможность определить основные магнитные параметры системы и выявить роль вал- флэковского механизма в формировании магнитной анизотропии.

0СН0ПШЗ ПЛУПКАЦЖ ПО 1ЕЗ ДПССПРТИЦШШСЯ РАБОТ!! i

1. Артемьев Г.Г., Кадомцева A.U., Крыиецкпй II.Б. Ледиева Т.Н., Лукина U.U., Овчинникова Т.Л. Иапштныв свойства никель-содерхащих ортофэррятов. 0ГТ, 1901, ?.23, в.З, 0.863-865.

г. Артемьев Г.Г., Кадомцева A.U., Лугсяа U.a., Кэдзлько В.И., Семенова U.B., Сзсщцн S.B. Нэобычная спиновая переори-внтация в зешг.экпл. ортохрощтах Yi-KLuxCr03 0 иемагтштшаа

родкозаиэлькша ионагя. Письма в ЕЭТФ, 1983, т.38, в.8, с.383-

*

385.

3. Артемьев Г.Г., Цалов В.Н., Пэдзлько 6,И., Прун А.®., Семенова li.B.. Сгашция 2.В. Неупорядоченное состояние при инду-цировашюй впеикм магнитным ползи спиюсоЗ переориентация в соединетш Y1_KLuxCro3 с коикурарувдэйепя&отропией. ЕЭТО, 1965, Т.88, В. 1, с.272-279.

4. Артемьев Г.Г., Сигоздн Е.В., Кваазпш T.U., Кранецкий И.В., Кадонцева А.П., Зорац H.A. Особапноста спзновой переориентации в иттрий-э£?йц9шюа ортхройато диспрозия. В сб."Тор.ю-динвмические а фнзякохпаческкв свойства фэррлтоа*. Свердловск» 1987, с. 12-14.

-809. Артемьев Г.Г., Кадомцева A.M., Леднева Т.М., Лукина H.H.. Овчинникова Т.Л. Магнитные свойотва марганецзамеденных ортохромитов. В сб. "Термодинамические и физихохямичвскив свойства ферритов". Свердловск, 1967, о. 47-49.

6. Артемьев Г.Г., Кадомцева А.Ц., Ледаева Т.Н.,, Лукина М.И., Овчинникова Т.Д., Мялов D.H., Иосквян A.C., Семенова U.B. Особенности f-а-оОмена в. алшиняйзаыещенном ортохромита гадолиния. «TT, 1987, Т.29, B.3, 0.679- 683.

7. Артемьев Г.Г., Кадомцева А.и., Ледова Т.У., Лукина U.U., Москвин A.C. Овчинникова Т.Л. Влияние примесных ионо& Ып3* на магшгтные свойства ортохромитов. ФТТ, 1987,т. 29, в.2, с.325-329.

8. Артемьев Г.Г., Кадомцоиа A.U., Болоь Д.В., Ворип И.А., Лукина U.M., Матвеев B.U. Спонтаншо и ьядуцировшшыо ор'линт«-ционнае пореходы в рвэбазлопных ортохроштах диспрозия. е--;, 1987 т.29, В.6, с.'1592-16&5.'

9. Артомьов Г.Г., Кодоацова A.U., Дукхнв l'.a., Myxiin />./•., Овчинникова Т.Л. Особенности вклада г-а-ойшпав магнитную анизотропию в разбавленных ортохроматах в ортоферратех неодима. OTT, 1988,т.ЗО, B.e, с.1892-1894.

10. Артемьев Г.Г., Кадомцева А.Ы., Лукина U.U., Москвин A.C., Леднева T.U., Овчинникова Т.Л. Слабый ферримагнетизм в ферритах-хромитах неодима. ®ГТ, 1991, т.33,в.2, с.638-644.

11. Артемьев Г.Г., Квдомцева A.U., Кузьмин М.Д., Лукина M.U., Москвин A.C. Чуракаев В.В. Новые возможности определения магнитной анизотропии в редкоземельных ортохромэтах с переходами Морина. ©ГТ, 1991, т.33, в.И, C.33ST7-3392.