ЯМР-исследование магнитных структур редкоземельных ферритов-гранатов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ
Савоста, Михаил Мефодиевич
АВТОР
|
||||
кандидата физико-математических наук
УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ
|
||||
Донецк
МЕСТО ЗАЩИТЫ
|
||||
1994
ГОД ЗАЩИТЫ
|
|
01.04.07
КОД ВАК РФ
|
||
|
РГ8 ОД
2 3 МАЙ 19%
АКАДШИЯ НАУК УКРАИНЫ ДОНЕЦКИЙ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
На правах рукописи
САВОСТА Михаил Мефодиевич
ЯМР- ИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТНЫХ СТРУКТУР РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ФЕРРИТОВ- ГРАНАТОВ
01.04.07 - "Физика твердого тела"
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук
Донецк - 1994
Диссертация является рукописью.
Работа выполнена в Донецком физико-техническом институте АН Украины.
Научный руководитель - кандидат физико-математических наук.
старший научный сотрудник
ДОРОШЕВ В.Д.
Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор
АНДЕРС А. Г. док?$& физико-математических наук, старийй тучный сотрудник
ПРОХОРОВ А: Д.
Ведущая организация - Донецкий государственный университет
Защита состоятся 05" 1994 г. в часов
на заседании специализированного ученого совета Д 016.32.01 при Донецкой фязкхо-техюгческом институте АН Украины I 50114. Донецх-114. ул. Р. Люксембург, 72).
С диссертацией мохно ознакомиться в библиотеке Донецкого физико-технического института АН Украины.
Автореферат разослан " ^ " ^ 1994 г.
Ученый секретарь
специализированного ученого совета ГПУ7 - <—СОЛОВЬЕВ Е. Е.
О ЕЗДЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Фсррзты редки: земель и иттрия со структурой граната (РГйТ) откосятся к наиболее плодотворным объектам исследований в области физики иагнитньк диэлектриков. Материалы ка из основе находят гарокче практическое применение, в частности, з шжрозлектроияке. тесаке СВЧ, в запоглпшлзнх" устройствах на цилиндрических магнитных доменая. Всестороннее изучение этих соединений ста*уляруется насуплоз потребностью в издания новых материалов с заранее заданными свойствами.
Многообразие магнитных свойств Р35Г определяется в основном электронной структурой трехвалентных редкоземельных (РЗ) ионов Н3"". Состояние свободного РЗ иона модифицируется в структуре граната ■ за счет . взаимодействия с кристаллическим полем ромбической «шкетрга к анизотропного обменного взаимодействия с йшпайшо-И иоваиа хелсза. Яркий проявлением конкуренции указанных ззагмодеяст-виа ' является кэколлкнеарное ыагнатное упорядочение "зонтеткрро" т:ша РЗ подрешеток прз низких температурах. Изучение мапптпоз структур РЗ ноков является актуальной задачей физики ' гранатов. Накопление эксшрлнентальккх данных о магнитной струхтуре ватам для интерпретация тахих критических явлений, как магнитные фазоЕЬ»- перехода, для понимания природы магнитного упорядочения, для реае1!ся вопроса- о "замораживания" орбитального момента РЗ конов в кристаллическом поле; наконец, позволяет 'вплотнув подойти' к -опасанчх) иагкетпзиа гранатов на кккроскоптослсм- уровне при последовательном учете анязотрошш обменного вэгииодаиств^л з-ге И',21.
Долгое вреня нгйтроЕнэя дифракция была практически еденстиепкьп методе»! исследования неколганеарных магнитных структур. Поскольку пэйтроиогрэфгтесгсие - эксперименты Еесьма. трудое'аи я тросуот яадгеп ядерного реактора. количество таких ксследозёкса Р2£Г ограничено. К тому ге интерпретация полученных результатов достаточно слойка и не всегде. безупречна. И. Энглих с' соавторами п^едлопядя. альтерпатадзья подход для изучения 1аэ:солппнэзр!!Кх «апгатних структур, основанный на использования более простого и доступного изтода ядерного кагштного резонанса. 3 работе- [ з 1 о!& погазад^, что як^ориация о зонтичной магнитной структуре ионоя Но3+ «онот • сыть 'получена из величин локальпух юпатш позгй тгя ядргл 57гв з занесенных система:: ^3_хЬ'охРод01-?, лзыереыгз с пс^оцш.ЯНР 5 Ре.
Цель работы Настоящая работа посвящена экспериментальному исследования методом неколшшеарного магнитного упорядочения некоторых редкоземельных ионов в структуре граната при низких температурах. В работе были поставлены следу.щке основные задачи:
1. Методом ЯМР 167Ег исследовать м. потную структуру ионов tr3* в Er3Fe5012.
2. Методом ЯМР 57Fe исследовать локальные толя на ядрах 57Fe в гранатах вху3-хре5°12 (3»Ег3*. ТЬ3*, Tm3+) н _их связь с неколдинеарной магнитной структурой ионов Er3* <М « 1001) в НИ П. ТЪ3+ <2 I [001 )> а Тп3* <Ы в till 1).
3. Исследовать воздохнув зависимость параметров зонтичной мапштной структуры ионов Ег3*. ть3* н Те3* от их концентрации в гранатах By^-jPe^Prj-
4. Дня прсверкж универсальности *ьгсг#гли. описываодей изменения сверхтонкого шля на ядрах 57Fe иона кале за при замещении одного из ближайших катионов (что необходимо для определения параметров магнитных структур РЗ ионов в й-r гранатах). исследовать сверхтонкие ьзазаюдействхя при диамапштнои замещении в модельном кристалле ферржтов-пгашелей - упорядоченном Ll0 5Fe2 504.
Научная яовкзва работы связана со следущкш результатам, представленньын в диссертации.
В работе развита предсоаензая в 15 5 методика гредележя параметров веуоптшгеарвоа магнитной структуры РЗ иовов на основе анализа распределения локальсд полка па ядрах 57Fe в замещенных гранатах В^з-х^э0^* киеряеыых иетодси ЯМР 57Fe. Показано, что в общри случае нзиененке хохадьвого шла., на ядрах 57Fe при замеденкя-у3**—»й3* определяется не только дшюлыьы подам, тесно, связавши с велпчЕноЯ к направлением шпоггного момента РЗ зона, но я изменением сверхтонкого (СТ) пат за счет локально» деформации при замещении к пере роса спиновой плотности с РЗ нона. Правомочность использования модели независимых связей f 41 для описания анизотропии изменений СТ поля про замещении подтверждена исследованиями сверхтонких изакмодействиа при дигмагшггном замещении в модельном.кристалле ферритов-Епкнел£& - упорядоченном L1o,5Fe2,5°4- Проведены низкотемпературные ЯХР-исследованвя локальных шлей на ядрах 57?е в замедленных гранатах BY, vFe«,0.-,
3+ 3+ 3+ * о ~ А э IZ
(Е»Ег ,ТЪ Да ) и на основе анализа ш распрсдолгкйя определены параметры. харахтеразуюеие цагнитну» структуру соответствующих РЗ ионов. На основании ЯМР-ксследований замещенных гранатов с малое (хаЮ. 2) а большой (8)
концентрациями РЗ ионов, а такзе из сравнения с данкшкя магнитных исследования, сделан вывод о независимости Магниткой структур ионов Ег0*,ТЬ3'" и Ты3+ от их концентрации в решетке граната. Неколтшеарное , магнитное упорядочение конов Ег^* исследовано как для M i tool) (измерения в нулевой внепнем магнитном поле). так и для и i [ 111 j ( измерения в насицаюцеа внешнем магнитном пуг.е, параллельном (1111). Полученные впервые параметры магнитной структуры ионов ть3* для M i tool 1 использованы для интерпретации скачка тьмагниченнисти тербиевого феррита-граната в магнитном поле н i (ООП. Экспериментально подтверждено, что этот скачок.обусловлен ориентационнш фазовым переходом 1Ш J—ООП, индуцированньм магнитньи полем, а не изменением зонтичной магнитной структуры коков ТЪ3" в сильном поле без переориентации намагниченности кристалла. Впервые экспериментально обнаружено упорядочение зонтичного типа ионов Та3+ в структуре граната.
В работе исследована магнитная структура эрбиевого
феррита-граната и ее устойчивость. В связи с противоречивши
экспериментальными датами, исследован йМР ядер 167Ег з
Er3Fe5o12. Впервые зарегистрированы спектры ЯМР для обеих
неэквивалентных позиций ионов Er3* и на основе их анализа
ч*
прецизионно определены величины ыапштных моментов ионов Ег в этих позздиях Показано. что резкое " уненьсенне времени спин-спиновой релаксации 167Ег э одном из с- узлов с ростом температуры затрудняет наблюдение соответствующего спектра при Г=4.2К. В Ег3ге5о12 обнаружен индуцированный гидростатическим сжатием мапитньй • орзелтацконньй фазовый переход (001 ]—»[ ill 1. Малое значение критического давления подтверждает, что направление tool) является "относительно легкой" осью для эрбиевого граната.
Научная к практическая пвнтасть. Полученные в настодаей работе даннкз о мапглтнем состоянгя! редкоземельных гонов • в гранатах позволяют углубить сузюотгугаие представления о природе я характере взаимодействий РЗ ионов з реальных кристаллах, дают здо0аОд;м-:й ■ материал для построения микроскопической теории магнетизма ферритов-гранатов и тем. самым способствуют репешео важной прикладной задачи - созданию ноеых магшшьк материалов с требуеьаеж зарзктерхстикаш.
автор 22skffi¿l£X:
1. Результата исследований магнитной структуры ионов Ег3*. Tt и Те в замещенных гранатах:
aj развита методика определения параметров неколлинеаркой магнитной структуры Р2 ионов . основанная на анализе распределения локальных полей на ядрах 57Fe в замещенных гранатах R_Y, Fe,0.измеренных с 1ЮМ0ЩЬЮ ЯМР S7Fe;
0) исследовано магнитное упорядочение ионов Ег ., ТЬ и Тш б структуре граната при низких температурах, определены параметры, характеризующие зонтичную магнитную структуру РЗ hghob;
1* 3-» 3 +
в) показано, что. магнитьал структура ионов Ег . ТЬ ж Тт пракпгчесга» да эаМсит от кощецДОщия этих иовов в решетке граната. •.
в) подтверядета применимость -одел* независимых связей для описания анизотропии изменений сверхтонкого поля ш.'ядрах 57Fe. вызванных замещением в блихажшем катионам окружения.
2. Результаты исследований • магнитной структуры зрбиевого феррита- граната: . ■ *■ '
а) зарешстрвроваш спектры *ЯМР 1бТЕг для двух неэквивалентных позиций новое Ег3* в предазжояно определены величины магнитна моментов ионов эрбия в этих позсцш^...
б) обнаружен цнлуцаровашьа гвдростатячесхим схатием магнхтдай оржентгцйокнъа фазовый переход looi з-»(ш 1.
Ащзпл^гпщ набиты. Материала диссертационной работы докладавапзсь а обсуЕсапись . ка III Всесоюзном совевшая газ ядерно- спектроскопически! исследовании сверхтонка взаимодействий (Алма-Ата. 1989г.), VIII йехдунарояноа хой^еренцки ш сверхтонким взаимодействиям (Прага. 1983г.).■ республиканском научном семинаре "Физика ферритов и родственных т соединений, их применение в технике (Краскьа Лиман Донецкой обл.. 1989г.). xxvi Всесоюзном совещании vá физике нззких тешэратур (Донецк. 1990г.). республиканской . научном' сеыинаре ' "£~лзпха. напятшх явлений" (Красный Лиман Донецкой обл.. 1830г.).
По материалам дассерташя опублакосгзо II яэчаткз работ.
Структура а объем лйссертатж. Ддссертотзя состоит из введения, пяти глав, захияеняя и спгска литературы, содерхащего 197 наименований; содервхт 53 рисунка, 35 таблиц. Обжа объем работы составляет 213 страниц ыаогаззасвэго текста.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТУ
Ей &Е£Л£Ш2 обоскосана актуальность те^-ы диссертация, определены цель- и задачи проводимые псследовагга. показана научная новизна л практическая ценность получеыых результатов исследования ыагнлтпыз структур редкоземельных феррогранатов. сформулированы основные положения. гьиссгмые на защиту.
В- петаоп главе кратко взлоаены элементы кр^сталлогрг+лл я основные азгтатньга своастза феррзтов-гранатсв. В раккал зффехтшкого сшнового гамшгьто1Пагз. рассмотрена теория . кехолгщгеарЕого ^апштного упорядочения "зонтячного" типа РЗ ~око 2 в структуре ■ граната. Дан обзор оснознья результатов . зхсперимймалкггх . исследовгшж! н в отдельныз случаях теоретический расчетов иагннтноа отруктуры РЗ коков в феррзтах-гранатаз. Рассмотрена прэрода л пс-которке эксперямеятальккз рэзультата изучения локалыаз полон на ядра:! 57Ре в иагнзтодзэлэктрзсаг с точки гржя розь'озностл использования .ЧИР 57Рё для доследования ьгапитноЗ структуры РЗ попов.
Й> второй ' пОве- • рассмотрена -^етодака • ЯНР-зкспйрзменга. еозполлгсзя добзться рэгпстраплл непсхагешоа форяы спектров Э? в дигмзгкзтко- разбавленных гранатах прл ньщеленгот сштапг только от . ядер а -дерзкая. Описан-' использовавшийся для проведэши зссягдовзпй кбдершзпрова^т плульейз' ЯШ5- спектрометр. Особое внгсйЕйе уделено еовь** по сравнении с ' традгцконЕьга ■ сгемотеэтсиег-к'з реггеняяы ссшвньз блоков спектрометра й{р.
' Третья- гларч дассертацст посвящена исследованиям сверхтонких взаимодесствиз з уцорг юченноа лгггаеЕсм фёррзте и05Ре2 5о4 прз дагмагаятком. рс'баэлениа л - гедрсстатзческем спата. Эта исследования прозедегы с целью 'прогеркл .прз-меннностл модели независимо: связей 141 для отегнля ашзотроп^л изменений СТ поля • при замеценпл. Анализ сателзштЕой структуры спектров Я(Р Ре прл замещении ионов Ре3+ даамагшггЕьмя понамз Л13+ и ¿а3* показал, что каибояьЕае изкенэЕгя в'спехтраз наблпдсатся пра зэкещеннл э 123"-кьх: цепочках Ре^< АI {—мэг~—>?е1*( В) В ранкал модели незазааггй сзязеЗ удалось объясняй как количество и соотногекнэ а^шгггуд' наблюдае^ьа сателлитов. так а их положение. ЛлнеаньП
. Л Л.«
характер заз"С1г:остгЛ'' гз^экс'ггй СТ пэет от со' где р- угол мэ^ду Езлрашгзкйеи соответстзуждаз гаме^енла связи центральный патпоп-' лаганд и вамапячеиюстьв. в кристслле, представленный на рас. I. подтверэдает увавёрсальный зарактер моделя незавпегак! связей 141.
Рас.I. Изменение сверхтонкого поля'тра' диамагнитном замещении в фунхцни cosV= кругки относятся к замещению ионами Al**. квадраты
- к замещения ионами Ga3*; сплошная 'линия - аппроксимация изменения СТ поля в Fe1**А)- узлах (темные значки), страховал
- кзыененая СТ поля в Fe**<Bl- узлах
Наряду с зтш главные розудьтатом нзучек цельа ряд тонка эффектов С ТВ в лзтаевоы феррите. Обнаругено. что лра занесен» з цепочках Fe^fЛ»X—1•oa"-*Fea*<B)f пзыеыения СТ роля ооуслоалош косвенкш сверхтонким вкладом за счет переноса сп;*:>гл i плотнсстя с иагнитвого иона, тогда кад hps заме^еназ в ЭО'-ных цепочхах
Fe^iBiJ ^ 0 N. Fe^Oij следует учитывать как коваленткьа о V
вклад за • счет, локальной дефорсащэ связей пр-л з-амеаеша. так в вклад ДНКСТ. В соответствии с особенностям кристаллической структуры LIq 5Fe2 504-показано на мик ро с ко шгч еохоа уровне, что анизотропия СТ поля в А- узлах Fe3"" обусловлена. аклзотрюйнея поля Нкст> тогда как в 3- узлах - преимущественно гипзотрогаея Hj,0B. Обнаружено. что конценгтзациониье зависимости СТ ковга обусловлены не только радиальными эффектам вследствие изменения £арзл?*тра решетки, но и влиянием' диамагнитного за^ецеигл ео второй катионной координационной сфере. Надежно разделит вСТ
57 ^ +
поле на ядрах Fe А- и В- конов Fe от различит мехахзгйазг.-
■ В четвертой EEaSfi приведены результаты ШР-зсслеДоваый»
магнитной структуры ионов Ег3* н ТЪ3*' з гранатах. Зонтичная
магнитная структура РЗ ионов для ва*»агияченкосп1 вдоль
направлений (ООП и (ill) описана в таблзде.
Таблица
Локальныз оси симметрии Магнитные моменты
ТУ C<Zl íi В 1001 1 М 1 1111)
1 011 оп . 100 a'lO а с 1 pifi а а)
2 101 юг 010 г/<а 0 el ¡Jia. (i а)
3 110 по 0£1 а (0 0 1) fj< ct а /?)
4 01Г 011 100 и' (0 a с 1 ц'к ft/ а' с/)
5 Г01 101 010 r/<a 0 с) n'la' fi' а/)
6 i го 110 001 п <0 0 1 1 fj'i a' a' (i' \
Анализ • эксперкментальккх результатов производился lía основании расчета сателшшюя структуры спектров, подробности которого приведены вдиссертации. Для параметризации анизотропна изменений СТ поля при замещении в редкоземельной подрешетке использована модель независимых связей с учетом конкретной геометрии связей редкая земля- железо в гранатах. При расчете дипольных вкладов, связанных с величинами и направлениями' магнитных моментов ?3 ионов, учитывалась, ввиду ыапости абсолютных величин дипольвых полой по сравнения со сверхтонкий, проекция на направление •н^.наядре 57fе
Спектры ®<Р Fe гранатов Er„Y3_xFer.012 с легкими-осяьсг <001 > при Т=4.2К представлены на рис. 2 . Обнаружено, что в пределах точности эксперимента чолозенкя соответствующих сателлитов для систем с мальм (х=0.2) и большим (x=2.6i содержаниями эрбия' совпадают.' На этом осковакгси • сделан "вгаод о независимости магнитной структуры Ег3+ от концентрации эрбия в роаегае граната. Аеэлиз положения сатеягятов в спэхтрах Er-Y гранатов es позволил ■ первоначально получ.эть .однозначное р?пеше для- магнитной структуры ионов Ёг , поскольку кэаКестзо разресенвкх сателлитов оказалось иекьие код«<*естра' кеязвестныг параметров.
С црльи привлечь нозавискьые экспэркментальшо данные. а такге в сзязя с противоречивые! данньзш предьяущях исследований, проведем! ЯЧР -исследования-1S7.4i- в Ei-,Fer0.'o. В двух, предьщугзк
, р.. о J i í
работах (0,3 1 по ЯМР Ег з Ег^Ре5012 надшито' обнаружена только одна регулярная семерка линий С рис. 2. а)., соответствующая кэадрулольно рассепвешюму• спектру ЯМР 11иЕг (А) для-- одного из двух Еээквязалснтнса узлов эрбяя. Проведешь?,- каьзк измерения-
ей «и „ т «г< »■ ,
«к ЗЙ* 4« .'
лг
Ркс.2. ■ СшЕтры ЯМ? в псдаяргсташжческяз. гранатах
ЕгЛ-хРе5°12 <х^0'2 И 2 81 Д™ Т-4.2К в нулевой вйевнэа ыагштюы шла. и вдоль направления 10011. Для состава х-2.6 представлено зеркальное отрааеше спектра;
а
§си
4
X °
Й.
¿«5
О хоо
т
ВЛ
о
—1- А 1 А 7; \ ■ А р' : |4 . 1' 1' г
- Л & I-4 1 Д »'
1 - 1» с* | ОА ' 1
1 . " 1 Г ! 1 |а 1 И-. 1 ^ - Л а
Ргв.З. Спектры 5ЙР 157Ег в Ег3Рь«012. а) Результаты 161 (Т-4.2К).
ъ 1 ,с)) НаЕ1 кзкэрения соответственно пра 4:?., 3.0, а 2.1К.
-ю-
(ргс.3,Ь-е1) наряду с уточнением толозекия спектра А позволили пперрьз зарегистрировать спектр для второго узла Ег"5* (В). Обнаружено, что спектр В характеризуется оолэе коротким временем спзн-сгпповоЗ релаксации. поэтому для его наблюдения необходима те:я!ература низе гелиевой. Учитывая пропорциональную связь «езду величиной СТ поля на ядрах тязёльсс РЗ ионов а величиной магнитного Ыоиента РЗ пока, прецизнонгю определены значения магнлтЕых моментов ионов Ег :
п-б.59(71мБ в'" 4.29<91^£
Используя эта значения, пз анализа спгктров Я15Р 57Рс Ег-У гранатов с вепогмя сс.<мл '<001 > с предел-ц угон зонтаса р-ео5_1с
-V' = гзс^з)\
а тад^е згЛгксароваи.ряд параметров 1.-оделз .кэтависшла связей. Эта результаты прекрасно согласуются с дашага пезаззсния паотрогапафяческлг. псследованнз иагшткоа структуры зроневого феррата-пшата 171' (п»б.ЭП а'м.ЗПЮ!^, {7-25П1*),
•няющйшгз парапягльно с дажоз работой.
■ Народу ■ с- есслздовгиия1£! з '-г/^еем банном полэ. дгя ьйтакрпстажотг-ского образца Ег0 12?2 евре5°12 пР°ве£е12' таягэ "псследосанля ЯР во гапг^гт.ем каггетюи поле н ■
11111. Дрявгзаая- окрэдэдаЯЕьа ранее па ракету .»отдела пегазггегтз ерлг^. а тгггз- пэггетпоо згалэгле гззаапанённсста ЕгдРе^о^" для И з 1ш1. яз аказза гогоагпя сатаяпггоз з ;этях спектрах сврздэсэкы . гйрзкзтри Ъггпгпвя • структур* кошз- Ег3* для 1п'-ппег!2язостя здоль (111) <Т=-1.2Ю:
^12<-101* ¿/-3.«5(751^ у/»481-91 *, ТТ.Э <?. У- \ггпл сгк.тз::;-1Г':-: цегннтов Ег3 г.г ссек <111>. 'бо::зругег:о.- что к'.ъ-ъхпи ц д // отхпзпяг/гся 6т осей <¡11 > по ЕЗЕрахггп^з а осял <001 >{а<р)...
Проседая гкайгэ иапгзтш: сгеЗст» зрбаейого ферргга- граната е- рг^заз эф5«хтзЕкаго спхювого гг^-едьтокиажц Похазаио. что щп учэтв вселяя е^агс-згпа: у ровне я • на основное состояние Ег-1" путей етгэтеша ?' ггляьпокхаа авадратз^ак по по» слагг^шх (3!. достггсотся горогее согласно »эзду • зхепэраментаяыгьма: •Е2Е&». то ггалштог сгрухтург. сокен:-:^ ргеггггшгпяям оспобксго состсстгя. кс'гпог-гтггам- я- тензора я наплпзоа анззотрогсж для Ег3^5012:
' %ку\ ^^ * " ровА "
ОЗсузаиется токлв шщуцироЕакйсЗ; втеторокгсгм сгатиец
СЕКЯ-Кгр»0раегас201п^а фезогыз переход 1001 ыш 1 в эроиезом
1 - . х
-и-
феррите-гранате (Ркр=«2коар при Т=4.2Ю. свидетельствуй®® оО относительной неустойчивости основного состояния Er3Fe5o12 с легкими осями намагничивания <001>.
При Tí4.2К проведены исследования ЯМР 57Fe гранатов TbxY3-xFeb°i2 (х"ол' о.2б) с. легкими осями <ooi>. Анализ положения сателлитов позволил зафиксировать ряд параметров магнитной структуры ТЬ3+: " •
и - 6.53120 l^ig и'с - 5.65<20)кб р < 30*, Учитывая неизменность расщепления сателлитов для иссдедованнгс содержаний ть3*'. а такге известные данные измерений намагниченности Tb-У гранатов в широком диапазона концентрата терсия. сделан вывод о слабой чувствительности магнитной-структуры ТЬ3* к его концентрации в. ресетке граната. Долученныг данное о магнитной структуре Tb дня М- i (ООП со средним моментом на ион тербия 6.6<2i(jg экспериментально подтверждают выводы работы 19 1 о том. что скачок щуагщченности- терокевого феррита- граната в магнитном поля., ориентированном, вдоль "трудной" оси (0011 <mTb<H-»OJa6.7/L<g nj$t¡ ТгЛ.^К). представляет собой ориентационный фазовый переход (111 )-=ьХ001 J., индуцированный магнктньм полем.
В пятой главе приведены результаты исследоваща 'магнитной
1 * '47
структуры ионов Тш . Спектры ЯМР Fe гранатов Твхуз-хре5012 пр"
Т=4.2К с малым (х=0.2! и большим (х=2.6) содер;£г^Ш£и. тулия
свидетельствуют о независимости магнитной структур.-.! Тш от.
концентрации тулия в 'решетке граната. Для получения дащда о - з+
магнитном • состоянии Тш исследована температурная зарке^-ость.-взаимного положения сатешштнах и соответствующих глагных. ДЗНКй в спектрах ЯМР. В области низких температур (т<Ю0К) наблвдзеьекз изменения расщеплений сателлитов обусловлены только йаь вдадош. в локальное поле, зйшисявуаш* от магнитных моментов РЗ. нонов. Проведенный анализ с привлечением, данных И. Знглина- Gíl-'t' гранатов показал, что'для лонов Tia3+ эти. вклады имеккг.* правтядаскй, диподьную природу. Обнаруженная-. температуре^. зад::ри:ость расцепления сателлитов й- узлов Fe3+ (рис. 43 од:юзначко свидетельствует о су^ест ьойакга зонтичной- структура цотюй- Тс3", в которой кагнитща моменты ц' и м' отклоняются (Т—»ою. от осей-<11,1 > по. напр^дани» к ос»:. <110> на углы
у > 6' '/> 12", поскольку кз симметрии гранатов следует, что дщюлькоэ поле, родимое на d- узлах со стороны олиаайли: с- vjjjob. pauso ьудо
7 (К)
О ¡М 1СЛ 150
-40
ы
1
^ -1ГЭ
-1«
Рлс.4. Температурная к-^жду основной
якнаеа.й-уэлоа Ре^* а ее сателлитами. связанными с в
йлазайгс-ы с- окрузеша (криЕьк I я 2) и;есте с зависимостью СТ вклада з рассгпяекиг сателлитов, связанных с зглеа^илем ь сдедукз*« за лсзангам с-округенка I крзвгя '3).
для ¡юдлжезрноа структура РЗ-конов лдоль оса 11'. 1 1. Из анализа тейгаратуркоа аавясакост» расзепленяя сателлита а|- узлов Ре-* определено значение прсехшш мапатного ¡■^•»•¿'гга ту лая м на сл. 1111 к
М. - 1 -6И > к-
I, "5
Это позволяло вать епр^деяеш^к методом ЯГ? Тп
'!!01 значения' ¡«агнатньз' монентоз тулия с у.о;к;.»гтк1г<и йрксТаддоггб^яческйма пояогекияии (-б'-м-. '•7"<мГ 1 •
3 заключен^ приведены основные результаты а ыгаоди работы. ОгЙ состоят Э СЛ-Д'/И^М.
I. Б эроиевои феррите-гранате при 'Т'4.2К вгкрь^ зарегистрирована спехтри ЯМ? ''"''Ег для оОекз неэквизале'гпгя. . позишя иотв ' Ег"1*-. Ча- ос;:оэе анализа резонансна частот прецаэЕокш определен аевггиш магнат* ьа- усч^нтсэ Ег"* з зтгх позициям.
2. Развита нетодикд определения параметров некслдхнеаркс-з нагнпткоз структуры РЗ ионов гг/тем регкстрацгга 'распределения ■ локально-подеа на ядрах 57Р<? в замедегаз-Х : платал
С пскощьо .4MP 57Fe.
3. Исследовано неколлзшеаркое ыагнптное упорядочение поков Ег3< б гранатах ErxY3_xFe«)012 при Т=4.2К. Определена пара^зтрл магнитное структуры эрбия для намагниченности .вдоль направления 1001 3 и 1111!. /
4. Epiî гелиевых температурах изучено ыагнатюе упорздо'шше ионов ТЪ3"" в гранатах TbxY3_xFe5012 с легкими осями <001>. Привлекая полученное значащи параметров магнитша структура дня м 1 1001), экспериментально подтверждено, что скачок намагниченности Tb^Fe^Ojj в мапктноа поле H « fooi ) обусловлен ориентационньи фазовьы переходом (ш 1 —» 1001 !.. индуцирований ыагнкткьм полем.
5. Впервые экспериментально обнаружено магнитное упорядочение зонтичного типа конов Тш3+ . в структуре граната. Из анализа температурных зависимостей локальных полей на ядрах 57Fe в гранатах TnxY3_xFe5o]2 оценены иишкалькые углы зонтиков для двух неэквивалентных позиция Та3*. Для одной' кз позиций найдено значение проекции момента иона Тп3* на ось (niJ. что позволило идентифицировать определенные другаш методам значена моментов Ти3+ в двух неэквивалентных позициях. с конкретно! додекаэдрическиьш узлами.
6. Показано, чго магнитная структура ионов £г3+, ТЬ3+ и Тп3* практически не зависит от 'концентрации- этих конов в psssTico граната.
7. Подтвержден универсальный характер коделн- нэзавис:2&2
57
связей, оцисываэдей анизотрошао изменений СТ поля на ядрах Fe. . вызванных ' замещением в бллжайаеи катионком округэгсги. и использующейся при интерпретации ' даявън- ЯМР- . исследований смешанных гранатов. .:
8. В Er3Fe50j2 обнаружен• • индуцированный гидростатическим сжатием магнитный оряентационныД фазовый переход fooi ш 1. Малое значение критического давления подтгерздает. тот факт. ■ что-направление (0011 является ■ "отшеятельно легкой" осью для эрбиевого граната.
9. Используя полученные параметры цапштпой. структуры Ег3, а также привлекая -иыеюаяеея спектроскопическое- данные и данные о магнитной анизотропии для 'эрбмевого граната, показано, что основное состояние Ег3+ в Er^Fe^o^ ыогех Сыть опгсако с помоем ' эффективного, спинового гамильтониана СЗ/=1/2) при учете квадратичных по полю слагаомьи.
Основные результаты диссертанта асвэйШ а GJlfJLiXSZZ публикациях:
1. Savosta M.ll.', Doroshsv V.D., Nov*k P., Yeltrusky I.
NMR of l6,Er'and eignetic structure of Er^e^O^ earnet // Phys.Stat.Sol.fbi.-1969.- 155-" P.669-677.
2. Novak P., Borodin V.A.. Doroshev V.3., 5avocta M.M., Tarasenko T.N. HUR of 57Fe In erblue-yttrlua iron garnets //
. Hyper fine Inter.-1990.-59.Л1-4..-P. 427-430.
3. Borodin V.A.. Doroshev V.D., Tarar. ?nko Т.Н., Savosta М.И., MovaH P. Magnetic structure and edification of Yiyperflne fleW In ErjjYj.jjFejOf*! garneti.: a nuclear aagnetlc resonance study // J.Phys.:Gondins.tetter.-1991.-J.B31 .-P.5881-5692.
4. ' Дорссев В. Л. Савоста Н.И. Сверхтонкие взаимодействия в упорядоченном гатневок феррите: ЯМР-исследования пра дааааппгпюа замещении а гидростатической сзатха // Зуря. эхсперяы. а теор.фаз. - 1932.- 101. 34(10).- C.I315-I334.
5. Дорозев В.Д.. Савоста 11.И. Исследована« магнитной структуры - гранатов ТЪ,,У3_хРе5о12 иетодоы ЯМР // Фязнха твердого тела.-
■ - 19Э2.-24.35.гС.15в5-15Л.
6. Дсройеэ В. Д. Бородзн В. А.. Саюста М. Н.. Тарасеико Т.Н. Сшй£- переораенгацвонные фазовме пареюды а фгрратая" сс струхтуроа граната // Донецка фаз. -теги. пн-т АН УССР-Донецк. IS83.- 79с. Деп. В BIOMTH 13.09.88. Н7085-В88.
7"; Дрреэев В.-Д.. Catocra МЛ1 Сверхтсгзсзв патл ка ядрах 1б7Ег э эрокевса ферртге-граттв а ех связь с . сояпттщоа капср-коз структуроа реяхоэеиелькд подр?г»тск // Тез.дсо!. ш Всесоозн. совеа Со ядёрио-спехтроскоютеским исследованиям - сверзтонхзх взаагодеасгвшг. 23-30 марта ISS9 г.- Алма-Ата. 1989.-Часть III.-С. 19. '
в. Савеста tl.ll.. Бородин D.A.. Дорогеэ .В. Д. Сверхтонкие ■ взгг^одействая з дв2г4апгзткогразоазлгяноа упорядоченном дзглевоз феррйте // Тез.. дохл.'. III Всессго. согеа по яде^ио-спэктросяогяческш ¡:сслэ дован;1яу сверхтонкая взагьлэдейстзна 28-30 карга IS89 г. - «гиа-Ата.I9B9.-Часть III.-С. 24.
9. Savosta U.U., СогобЪ;« V.D., Hovak P.. Veltrusky I.
of 1б7Ег ana monetise at Er3Fe5012 garnet // Ртос. VIII InUConf. oa Kyperflne Interactions. August 14-19,1969.-Prague,1963.-P.B4-64.
10. bovAk P.. Borodin V.A., Doroshev Y.D., Savosta И.Н.,
57
. Tarasenko T.N. NMR of Fe In several rare earth substituted Iron garnets/YProc. VIII Int.Conr. on Hyperfine Interactions, August M-19,1969.-Praque,1969.-P.B4-65.
11Дорошев В. Д.. Савоста M. M. Низкотемпературные исследования переноса спиновой плотности в упорядоченном литиевом феррите методом ЯМГ-.// Тез. докл. XXVI Всесоюз. совещ. по ц,лз. низких температур. 19-21 июня 1990 г.-Донецк. 1990.-Часть II.-С. 168-169.
'ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
Звездин А. К., Матвеев В. М.. Мухин А. А., Попов А. И. Редкоземельные ионы в ыагнитоупорядоченных кристаллах. -N. : Наука.1985. -296с.
?.. Nekvasl^V., Veltrusky I. Effective Haniltonlan and ground state properties of rare-earth Ions In Iron garnets // J. Magn. Magn. Mat.-1990.£2-3 .-P. 315-325.
3. Engllch J., Lutgemeler H., Pleper M.V., Nekvasll V.. NovAk P. Unbrelia structure In Ho substituted YIG - NMR study // Solid State Commun.- 1965.-56,J6S.-P.625-628.
4. Engllch J., Brabenec M..Novak P., Lutgeneier H. Anlsotropy of hyperflne field In dlamagnetlcally substituted YIG // J.Uagn. Magn.Mat.-1965.-50.Ы .-P.74-62.
5.. К ho 1 Le Dang Résonance çagnétlque des noyaux de terres rares dans les grenats d'erblun et de gadollniun // J .de Physique.-1971.-32,Col.CI.suppl.au п"й2-3.-P.1145-1146.
6. Streever R.L., Caplan P.J. Nuclear-Magnetic-Resonance Studies of Er167 In Erbluu Iron Garnet // Phys.Rev.B.-1973.-8,£7.-P.3138-3144.
7. R.Hock, H.Fuess, T.Vogt, M.Bonnet Low tenperature nâgtietlc structure of erblua Iron garnet /'/ Z.Phys.B.- 1991 .-62.JS2.-P.263-294. '
6. Wolf W.P. Local anlsotropy In rare earth garnèts // Proc.! Int.Conf.on MannetIsa, Nottingham 1964.- London, 1965.-P.555-560.
5. Baryakhtar Y.G., Borodin V.A., Doroshev V.D., i'ovtun N.M., Levltln R.Z., Stefanovskll E.P. On the 'magnetic phase transition in terbium ferrite-garnet// Sol.St.Commun.-1976.-26,J£3.-P.265-266.
10. Cohan R.L. tëassbauer efrect in Тш169 in thulium lrcn garnet // Phys.Lettçrs .-1963.-5,»3.-P.177-173.