Явления, обусловленные действием межподрешеточного f-d обменного взаимодействия на магнитно-нестабильную зонную подсистему в кубических фазах Лавеса на основе RCo2 тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.11 ВАК РФ

Гб од

,! ¡МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА, ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ иы. М. В. ЛОМОНОСОВА

Физический факультет

На правах рукописи УДК 538.22

Гамшшдзе Заури Менсурович

ЯВЛЕНИЯ, ОБУСЛОВЛЕННЫЕ ДЕЙСТВИЕМ МЕШОДРЕШЕТОЧНОГО Г-а ОБМЕННОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ НА МАГНИТНО НЕСТАБИЛЬНУЮ ЗОННУЮ ПОДСИСТЕМУ В КУБИЧЕСКИХ ФАЗАХ ЛАВЕСА НА ОСНОВЕ ИСо^

Специальность Oi-O4.il - физика иагнитных явлений

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико - математических наук

Москва - 1993

Работа выполнена на кафедре общей физики для естественных факультетов Физического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова.

Научные руководители: доктор физико-математических наук, профессор, Левитин Р.З. доктор физико-математических наук, старший научный сотрудник Маркосян A.C.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор, Колмакова Н.П. кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Ведерников К.Ф.

Ведущая организация: Тверской государственный университет

-ЪС

Защита состоится "AM - skt^S^ i99l>r. в час, на заседании специализированного совета * з ОФТТ (к.оэз .05.77) в МГУ им. М.В. Ломоносова по адресу: 119899, Москва, ГСП, Ленинские горы, МГУ, физический факультет, аудитория

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова.

Автореферат разослан "(О " С ЯМ у gr^^Q- 199^>г.

Ученый секретарь специализированного совета № з 04ФТ (к.оьз.05.77) в МГУ им. М.В. Ломоносова,

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы, Интерметаллические соединения редкоземельных (РЗ) металлов с за-переходными элементами м занимают особое место среди известных в настоящее время магнитных материалов. В этих соединениях сочетаются большая величина намагниченности насыщения, гигантские анизотропия и анизотропная магнитострикция, обусловленные РЗ ионами, а также высокие температуры магнитного упорядочения и гигантская объемная магнитострикция, свойственные магнетикам с за-элементами. Благодаря этому они находят широкое практическое применение в различных областях техники. Так, на основе нсо,., е?„Со,-,, ы<1„Рв,.в синте-

Э ¿11 ¿14

зированы постоянные магниты с рекордными значениями магнитной энергии до б-ю7Гс-Э. Соединения ире2 с гигантской магнито-сгрикцией при комнатных температурах (Д1/1 2-ю"3) находят применение в качестве магнитомеханических преобразователей энергии. "

Фундаментальной физике магнитных явлений РЗ интерметалли-да предоставляют большое число объектов для проверки различных теоретических моделей. Согласно современным представлениям природа магнетизма РЗ и за-подсистем в и-за интерметаллидах является различной. В соответствии с этим их описание проводится с разных позиций. Магнетизм локализованных 4г-электронов описывается с помощью атомных характеристик: таких как спиновый, орбитальный и полный магнитные моменты атома. Проблема описания магнетизма зонной <1-подсистемы оказывается существенно более сложной из-за необходимости использовать кооперативные характеристики: зависимость плотности электронных состояний от энергии, положение уровня Ферми, и т.д.

Из-за гибридизации за-зоны переходного металла с

5с1(4с1 »-ЗОНОЙ РЗ (иттрия) ПЛОТНОСТЬ <1-СОСТОЯНИЙ N„{£1 В Й-3<1

соединениях меняется очень сильно по сравнению с и3<1(е) исходного переходного металла, а отсутствие исчерпывающих сведений о форме зависимости ыаи I вблизи ер является одной из основных причин того, что магнетизм ¿1-электронов в интерыеталлидах изучен значительно хуже, чем магнетизм 4г-электронов. Поэтому проблема изучения магнетизма <1-подсистемы в й-за интерметалли-дах является сегодня актуальной как с точки зрения фундаментальной физики магнитных явлений, так и для получения новых магнитных материалов. .

Особый интерес в последние годы вызывают исследования, связанные с магнитной нестабильностью <1-подсистемы в: РЗ интер-метагоческих соединениях. Магнитная нестабильность проявляется в зонной системе, для которой произведение плотности состояний на уровне Ферми ы4(ср) на обменный интеграл I, близко к'единице, т.е. когда эта подсистема близка к критическому условию возникновения зонного ферромагнетизма (критерий Стонера) 1Шср) - 1. в таких соединениях малые изменения внешних или внутренних параметров могут существенно модифицировать магнитные свойства ^-электронов, что позволяет делать выводы о структуре ¿-зоны вблизи' уровня Ферми. Одним из проявлений магнитной нестабильности является явление зонного метамагнетизма: индуцированный полем фазовый переход первого рода из парамагнитного в ферромагнитное состояние, наблюдаемый, в частности, в обменно усиленных парамагнетиках чсо2 и ьиСо2 (кубические фазы Лавеоа типа ЫеСи2).

В РЗ-чштерметаллидах на <1- подсистему действует г-а- обменное поле, обусловленное взаимодействием между РЗ- и а-подсистемами. Исследование влияния этого взаимодействия на

магнитные свойства является эффективным способом изучения таких магнетиков. В настоящее время практически отсутствуют работы, связанные с исследованием поведения d-подсистемн соеди- • нений rco2 в f-d обменном поле, меньшим или сравнимым с .критическим полем метамагнитного перехода. В этих соединениях, кроме того, до сих пор недостаточно точно определена константа га обменного взаимодействия - важная характеристика, позволяющая оценивать величину внутреннего молекулярного поля, действующего на d-подсистему.

Цель работы. Основные цели диссертационной работа заклют чались в следующем:

- исследование основного состояния систем YiCoj_xUnx\ и

Lu( Со. Un >, .

1-х х 2

- изучение влияния f-d обменного взаимодействия на магнитное состояние d-подсистемы в мп- и ai-замещенных фазах Лавеса Y(Co,A1)2, LuICo,A1)2, И Y(Co,Un)2.

Научная новизна. Получены и выносятся на защиту следующие новые научные результаты:

t. Впервые показано, что в фазах Лавеса yco2 и LuCo2 при частичном замещении кобальта на марганец возникает состояние зонного спинового стекла.

2. Впервые в соединениях на основе rco2 экспериментально обнаружены и исследованы индуцированные внешним полем неколли-неарные магнитные структуры.

3. Впервые проведены систематические исследования влияния f-d молекулярного поля, созданного частичным замещением иттрия или лютеция на гадолиний, на метамагнитные переходы в соединениях Y(Co. AI >0 И Lu(Co. AI !,.

1-х х 2 1-Х х 2

4. Обнаружено, что в соединениях Lu1.tckit(Col_xAix)2 име-

ется дополнительный вклад в объемную аномалию в области магнитного фазового перехода первого рода. Дана интерпретация этого явления с учетом возникновения магнитной гетерогенности в переходной области температур.

5. Впервые исследовано влияние г-а обменного взаимодействия на состояние спинового стекла в соединениях уссо^ыг^ 12.

Практическое значение результатов. Полученная в данной работе информация о природе и особенностях магнитного упорядочения а-подсистемы под действием г-а обменного поля может быть использована при разработке на научной основе новых магнито-стрикционных материалов с заданными характеристиками.

Апробация работы. По теме диссертации сделаны доклады на xix Всесоюзной конференции по физике магнитных явлений (Ташкент, 1991), на международной конференции "Физика магнетизма 93: сильно коррелированные электронные системы" (Познань, Польша, 1993).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 печатных работ, список которых приведен в конце автореферата.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы. Она изложена на (Л^ страницах машинописного текста и содержит таблиц, рисунка и список цитированной литературы из наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во Введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы ее основные цели, научная новизна и практическая ценность, излагается краткое содержание работы.

Первая глава диссертации является литературным обзором. В ней описаны кристаллические и магнитные структуры фаз Лавеса

rm2 . Рассмотрены основные модельные представления магаетизма локализованных tí- и зонных d-электронов. Обсукдеш явления, возникающие в зонных магнетиках из-за особенностей зависимости плотности а-электронных состояний от энергии вблизи уровня Ферми. Сформулированы условия, при которых зонный парамагнетик скачком переходит в магнитоупорядоченное состояние при наложении магнитного поля (явление зонного метамагнетизма). Показано, что в зонном метамагнетике плотность состояний на уровне Ферми растет с увеличением поля и в некотором критическом поле, в котором начинает выполняться критерий Стонера, происходит магнитный переход. Обсувдается роль спиновых флуктуация в формировании свойств зонного магнетика. В приближении молекулярного шля рассматривается влияние обменного взаимодействия на зонную d-подсистему. Сделан краткий обзор экспериментальных и теоретических работ по исследованиям магнитных свойств РЗ фаз Лавеса с за-переходными металлами. Рассмотрен характер магнитных фазовых переходов в фазах Лавеса rco2 и вмп2.

Во второй главе описаны способы и особенности синтеза образцов и методики измерений. В настоящей работе были синтезированы системы поликристаллических соединений:

- R(Co,_xMnx)2, R = Y, Lu; О S х < l .

- yj_tGdt(co,_хА1х>2, 0 < t < 0.20; 0.00 < х S 0.105.

- Lu1.(.Gdt(Co1_xAlx)2, 0 S t < 0.25; 0.00 S x S 0.105.

- Y, vGd.(Со, Un >„, x = 0.07, 0.25; 0.00 S t < 0.20.

1-tt 1-х x 2

Все синтезированные соединения, за исключением некоторых составов системы Luico1.xMn¿)2, имели кубическую структуру типа MgCu2. Соединения Lu(Co1_x«nx)2 при концентрациях О.б < х < i являются гексагональными фазами Лавеса со структурой типа ugZn2.

Намагниченность образцов в статических полях до 60 кЭ исследовалась с помощью вибрационного магнитометра. Намагниченность в импульсных магнитных полях до зоо кЭ измерялась индукционным методом. Намагниченность части образцов измерялась в статических магнитных полях до 75 кЭ в лаборатории Луи Нееля (Гренобль, Франция) методом выдергивания образца.

начальная восприимчивость исследовалась в переменных слабых магнитных полях о.з+зо Э мостовым методом.

Измерения теплового расширения выполнялись рентгеновским методом на дифрактометре "Гейгерфлекс" с низкотемпературной камерой CF-100 ("Oxford Instruments"), ПОЗВОЛЯЮЩвЙ ПОЛуЧЭТЬ температуру в интервале 5,5<-зоо к.

В третьей главе диссертации приводятся результаты экспериментальных исследований магнитных свойств и теплового расширения синтезированных соединений.

В первом и втором параграфах изучено влияние f-d обменного взаимодействия на основное состояние зонных магнетиков y(Co1_xaixi2 и Lu(Содi2 путем частичного замещения y или Lu на Gd. Для исследований были выбраны составы, которые в отсутствие гадолиния являются зонными метамагнетиками. Наш измерения показали, что низкотемпературные магнитные свойства этих систем резко зависят от содержания алюминия. Изученные системы можно разбить на две группы с малым (х = о.оо и о.оэ> и большим (х = 0.07, 0.085 и 0.105) содержанием алюминия.

На рис. 1 в качестве примера приведены зависимости намагниченности от поля некоторых составов системы yl_tGdt(Co0 95ai0 05 )2 при 4.2 к. Видно, что при малых замещениях гадолиния (t < 0.12) спонтанная намагниченность отсутствует. Увеличение содержания гадолиния приводит к возрастанию

М,дБ/ф.ед.

и.о

0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0*

Т=4.2К а о-ыо.оо л о О о 0 0 °

+ -1=0.02 л О О 0

х-1=0.04 о0° _хХх

д—1=0.06 00° „ х * * Х

х—1=0.08 л о ° * х х лЛд

0-1=0.10 00 ж« лдл^ЛЛЛ

л° X * Лд^л * X X X X

х*х**Х + + + +

0 0 0 °°°°

0 X л

о X д

а 2 X X X

X X

£ X + + о о + + +

X + □ + □ □ _1 о □

О 50 100 150 200 250

Н.кЭ

0.5, ь/

0.4 0.3 0.2 0.1

Т=4.2К

О о О

□

о □

о а и.

□ оо

а о □

о а 0

+ + + 2 а-1=0.12

Йххххххх ^ + -Ы0.14

^Х X . л о X л л х-1=0.15

х д-1=0.16

X Х х-1=0.18

Xх 0-1=0.20

X

0^-*

0 50 100 150 200 250

Н,кЭ

Рис.1. Изотермы намагничивания соединений

восприимчивости в слабых полях, а кривые намагничивания становятся нелинейными и испытывают тенденцию к насыщению в сильных полях (рис. 1а ). Анализ показывает, что эти составы являются кластерными спиновыми стеклами.

Составы с содержанием гадолиния г > 0.12 обладают спонтанным моментом (рис. 16 ). Величина этого спонтанного момента уменьшается с ростом содержания гадолиния, проходит через минимум при ^1соып:5; 0.17+0.18, а затем снова возрастает. В составах вблизи (точка компенсации по составу), на кривых намагничивания наблюдаются изломы, характерные для перехода из коллинеарной фарримагнитной в неколлиноарную фазу. В этом классе соединений такие переходы ранее не наблюдались.

На рис. 2, показаны кривые намагничивания системы с боль-

1.2

1

0.8 0.6 0.4 0.2 О

М,/гв/ф-ед.

□~ь=о.оо +.-1=0.02 Д-Ч=0.03 О-4=0.04 1-х-1=0.06

х х XX

Т=4.2К

оо

Я- + + +

'ддд д ооооооооооо

^хх^иххххрххх

Л Л ' ~

и I

о о о о

д д дд

о о ллд

■ с?0

Щ

00 ' аа

О

50

100

150 200

250 300

Н,кЭ

Рис.2. Изотермы намагничивания соединений

^-ЪС<Ч'Со0.915А10.085

ШИМ количеством ЭЛШИНИЯ (X = 0.085) при 4.2К. Видно, что по мере увеличения концентрации гадолиния поле метамагнитного перехода ^ уменьшается. При концентрациях t й о.о4 эти соеди-' нения обладают спонтанной намагниченностью. При этом в магни-тоупорядоченной области при сравнительно малых концентрациях гадолиния (о.о4 < t < о.об) спонтанная намагниченность мала, и в поле наблюдается метамагнитный переход из слабоферримагнит-ного в сильноферримагнитное состояние. При большем содержании гадолиния (t > о.об) метамагнитных переходов не наблюдается: такие соединения в нулевом поле находятся в сильноферримагнит-ном состоянии.

Из экспериментальных значений полей перехода в неколлине-арную фазу Нкр1 и намагниченности Мкр1 в этом поле определялся коэффициент молекулярного поля f-d обменного взаимодействия xfd. Этот коэффициент определялся также по значению критического поля метамагнитного перехода в зависимости от f-d обменного поля (см. рис. 2 ) по формуле

HH(t> = нм.о> - xfdt^f, (1 )

где нм( 11 и нм( о) - критические поля метамагнитного перехода при соответствующих концентрациях гадолиния. Оказалось, что в пределах ошибки коэффициент x(d, определенный различными способами, для всех составов совпадает и равен

Xfd = -(640 ± 20) КЭ/(УБ ф.ед.

На рис. з показаны зависимости температур магнитных фазовых переходов от концентрации гадолиния t для систем с различной концентрацией алюминия. Видно, что температуры переходов возрастают при увеличении ъ, причем это возрастание происходит тем быстрее, чем больше концентрация алюминия. При этом в составах с большим содержанием алюминия (х = o.o?, o.oss и

t

т,к

t

t

I

Рис. з. Температуры магнитных фазовых переходов систем у,.1о<111Со1.ха1х>2 в зависимости от содержания гадолиния t. О - переход в сильноферримагнитную фазу, Л - переход в слабоферримагнит-ную фазу, □ - переход в состояние спинового стекла. Сплошные линии -теоретический расчет.

0.Ю5) при малых t это переходы из слабоферримагнитного, а при больших t - из сильноферримагнитного в парамагнитное состоя-

-и-

ние. В составах с малым количеством алшиния (х = о.оо и 0.05) при понижении температуры наблюдается переход в состояние спинового стекла, а в системе с х = о.о5 при увеличении содержания гадолиния - переход в сильноферримагнитное состояние. Линиями на рис. з показаны рассчитанные в приближении молекулярного поля теоретические зависимости температуры Кюри от концентрации гадолиния изученных систем у)_кса1(Со1_хА1х)2-

Качественно аналогичные результаты были получены и в системах Ь1. „си,(Со, А1 )0. Отметим, что в системах с лютецием

1 - Ь 1 1 - х х 2

среднее значение л = 4оо ± юо кЭ/^Б примерно на 40* ниже, чем в иттриевых соединениях.

Было обнаружено, что в соединениях с х = 0.07 и о.085 систем ^1_|.со1(.(Со1.хА1х )2 при мали концентрациях гадолиния (до t = 0.01 и 0.02 соответственно) основное состояние изменяется после приложения и снятия магнитного поля. По мере увеличения внешнего поля в образце происходит "непрерывный" метамагнитный переход, т.е. все большая его часть переходит в сшпьноферрима-гнитную фазу. Вследствие широкого гистерезиса этого перехода в образце после снятия поля количество сильноферримагнитной фазы оказывается больше, чем до его приложения. Поэтому кривые шн> при увеличении поля проходят ниже, чем при его уменьшении (рис.4). Такое поведение, наблюдавшееся ранее в некоторых составах системы 1_и( Со4 _ХА1Х >2, обусловлено тем, что вблизи концентрации х = ол исследованные соединения представляют собой негомогенную в магнитном отношении смесь составов с различными значениями критического поля метамагнитного перехода.

Магнитной гетерогенностью объясняются также необычные температурные зависимости параметра решетки этих соединений (Рис. 5). В системе ы^см^ со0 915а10 085 >2 до ь = о.оз маг-

М,/хБ/ф.ед.

О

1=0.05

Т=4.2К

50 '100 150. 200

250 Н.кЭ

Рис.4. Изотермы намагничивания соединения

нитный переход в точке Кюри является фазовым переходом первого рода и после его начала вплоть до 5К, магнитоупорядоченная и парамагнитная фазы сосуществуют. В этой переходной области параметр решетки парамагнитной фазы существенно меньше, чем ожидается при обычном дебаевском ходе. Одновременно величина положительной магнитообъемной аномалии магнитоупорядоченной фазы является сильно завышенной, если считать ее обусловленной поляризацией а-зоны (лу/у - ы^к в соединении

*"ио. ээ^о.о»'Соо. 915А1о.о85 'г * в частности, отрицательная объемная аномалия достигает при низких температурах 1.1-ю-3, а в ферримагнитноЯ фазе скачок объема составляет при юк примерно 5.8-1 о-3, тогда как, согласно оценкам, положительная объемная аномалия в этом соединении не должна превышать

Т,к

Рис.5. Температурная зависимость параметра кристаллической решетки некоторых соединений системы

Ьи!-1С<Ч«Со0-в15А10.0в5)2.

3.9-10 3.

Главной причиной наблюдаемых дополнительных аномалий является то, что при концентрации алюминия * = 0.09 система 1и1Со)_хА1х)2 скачком переходит в ферримагнитнное состояние: составы с х < 0.09 являются парамагнетиками, тогда как соединения с х >0.09 являются ферримагнетиками. Из-за существенного различия ионных радиусов А1 и Со в многокомпонентных составах возникают статистические неоднородности по параметру решетки. В этих соединениях дисперсия по составу приводит к дисперсии по параметру решетки, причем участки с повышенным содержанием алюминия имеют больший параметр решетки, чем среднее значение, а участки образца с меньшим содержанием этого элемента - меньший параметр решетки.

В третьем параграфе приведены результаты экспериментальных исследования магнитных свойств соединений ¥(Со1 Ип >2 и 1.и( Со 1 _х"пх 'г в широком интервале концентраций и температур. Измерения показали, что в обеих системах имеются составы, восприимчивость * которых немонотонно зависит от температуры и проходит через максимум. Максимумы восприимчивости наблюдаются в ограниченной области концентраций марганца: ~ 0.04 < х < о.4 в системе с иттрием и ~ 0.04 < х < о.5 в системе с лютецием. Вне этой области * слабо меняется с температурой. Внутри указанных областей кривые шн) нелинейны и в сильных полях имеют тенденцию к насыщению. При низких температурах процесс намагничивания происходит с гистерезисом. Намагниченность остальных соединений меняется с полем линейно.

Анализ кривых намагничивания этих соединений проводился с использованием феноменологического подхода, развитого Барбарой и др. (1982) и Омари и др.И983). Вблизи температуры максимума на *(Т) намагниченность этих соединений можно представить в виде разложения

м(н> = ^н + *3н (2 )

При возникновении дальнего магнитного порядка доминирующую роль в (2) играет первый член, поскольку в точке Кюри восприимчивость первого порядка расходится. В то же время * остается конечной при переходе в состояние спинового стекла, однако при этом расходятся восприимчивости высших порядков. Именно такая картина наблюдается во всех исследованных соединениях систем у1со1_хыпх)2 и 1.11 (со1 _хыпх )2 в области концентраций 0.04 5 х £ 0.4 и 0.04 < х < 0.5, соотввтстввнно.

В работе показано, что вблизи характеристической температуры максимума восприимчивости полевая зависимость намагничен-

ности этих систем описывается уравнением

и/и = а + в и1'2, <з >;

что является свидетельством существования спин-стекольного состояния ниже характеристической температуры тсс.

Отметим отличие состояния спинового стекла в зонных магнетиках y (Со, Мп >„ и Lui Со. „«п ), от такого состояния в

1-х х 2 1-X х 2

магнетиках с локализованными магнитными моментами. В последнем случае спиновое стекло образуется в результате замораживания поперечных спиновых флуктуации. В зонных магнетиках ниже температуры тсс замораживаются как поперечные, так и продольные спиновые флуктуации.

На рис. 6 показана зависимость температуры замерзания спин-стекольного состояния тсс исследованных систем от концентрации марганца х. Видно, что в обеих системах спин-спиновые корреляции сначала возрастают с увеличением х, а затем резко уменьшаются. Сделан вывод, что в yco2 и LuCo2 малые замещения на марганец приводят, как и при замещениях на алюминий, к возрастанию плотности состояний а-электронов. В модели жесткой а-зоны это связывается с наличием пика на кривой плотности состояний несколько ниже уровня Ферми. Это возрастание приводит, однако, к ферромагнетизму в системах с алюминием и спин-стекольному состоянию в системах с марганцем. Последнее обстоятельство связано, по-видимому, с тем, что в системах с марганцем возникновению дальнего магнитного порядка с ростом х препятствует конкуренция между положительным Со-Со и отрицательным Мп-Мп (а, возможно, и Мп-со> обменными взаимодействиями.

В четвертом параграфе исследовано влияние f-d обменного поля на состояние Co-Un матрицы в соединениях Y(Co0 g3nn0 07i2

X

Рис.б. Температура замерзания спин-стекольного состояния систем у (Со, ип ), и 1.и<со. ип ), в зависимости

1МХ X ^ XX X ь

от концентрации марганца х.

(тсс = юк) и *<Со0 75Кп0 25 )2 (Тсс = зек). При замещении иттрия на гадолиний в этих системах возникает дальний магнитный порядок: составы С 1 - 0.2 < X =0 .07) И 1 г 0.05 (х = 0.25) обладают спонтанным магнитным моментом. Этот переход, обусловлен подаагничиваищиы действием со стороны г-а обменного поля на Со-мп подсистему а-электронов. При этом в системе с сильными корреляциями, х = 0.25, магнитное упорядочение возникает существенно раньше.

Для магнитоупорядоченных ферримагнитных составов в предположении ' коллинеарного упорядочения магнитный момент насыщения (мл > )

м = м - ьи„ (4 )

я Л НС<1

По этой формуле, считая, что при 4.2 к г-подсистема насыщена ((/Gd = 7), определялась из экспериментальных данных по намагниченности зависимость Md(t). Показано, что магнитный момент а-подсистемы монотонно возрастает при увеличении содержания гадолиния, что обусловлено возрастанием внутреннего молекулярного поля, действующего со стороны f-подсистемы на d-подсистему этих соединений.

На рис.7 приведена зависимость магнитного момента а- подсистемы соединения y<co0 75мп0 25>2 от величины действующего на нее эффективного поля, построенная по измерениям намагниченности системы Yj_lGdfc(Co0 75ып0 25 >2. Видно, что в пределах

2.5 2 1.5 1

0.5 0

0 200 400 600 800 1000 1200

Нэфф, кЭ

Рис.7. Магнитный момент а- подсистемы соединения yiСоЛ ,смпЛ к в зависимости от величины эффек-

О . 1 D О.¿Ъ ¿

тивного поля, создаваемого частичным замещением иттрия на гадолиний и внешним полем. Черные символы обозначают спонтанную намагниченность.

Т=4.2К

,00

об0

.Xх'

хв°

.□o**0

ДА

ДЛ^

£

+-t=0.00 x-t=0.01 □ -t=0.05 A-t=0.10 O-t=0.15 o-t=0.20

0

не-

точности эксперимента значения ) различных образцов ло-

жатся на одну кривую, т.е. намагничивание ¿(-подсистемы внешним полем эквивалентно намагничиванию внутренним молекулярным, создаваемым замещением немагнитного иттрия на магнитную редкую землю. Вследствие зонного характера подсистемы а-электронов системы У1_1си1(со0 75Мп0 25 >2 магнитного насыщения в этой подсистеме не наблюдается даже в полях ~1000кЭ.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

Изучено влияние г-л обменного взаимодействия на магнитные свойства зонных метамагнетиков у(Со1_ха1х)2 и ьи(Со,_ха1х)2 и спиновых стекол У(Со нп >2.

Основные выводы этих исследований можно суммировать следующим образом.

1. Теоретически показано и экспериментально продемонстрировано, что в системах У1.4са1(Со1_хА1х)2, и Ьи1_1о<11.1Со1_хА1а< )2 при малых концентрациях гадолиния, до ю ат.х, характер намагничивания во внешнем магнитном поле зависит от относительной величины намагниченностей подрешеток: если намагниченность а-подсистемы ил больше намагниченности • г-подсистемы иг, то замещение иттрия или лютеция на гадолиний приводит к уменьшению критического поля метамагнитного перехода, если же < и{, то внешнее поле размагничивает а-подсистему и метамагнитного перехода не наблюдается.

г. При концентрациях гадолиния, превышающих ю ат.х, в системах ^1_(.с<11.(Со1_ха1х)2 и ш,_ъои1.(Со1.ха1х)2 возникает дальний ферримагнитный порядок. Показано, что вблизи ъ = о.16-0,20 происходит магнитная компенсация по составу.

3. В соединениях, близких к условию магнитной компенсации, экспериментально наблюдались индуцированные полем некол-линеарные магнитные структуры.

По величине критического поля возникновения неколлинеар-ной структуры нхр1 а также по концентрационным зависимостям нмт определены константы молекулярного поля са-со обменного взаимодействия х(<1: х1.4 = 640 ± 20 кЭ/^Б ф.ед. в системе

У, .И. (Со, А1 )_ И Л,„ = 400 ± 100 кЭ/р_ ф.вД. В СИСТвМв

1~I ь 1 "X X л Iи Ь

Ьи, .&1.1Со, А1 )„.

4. Обнаружено, что в системе ы 1са1(Со1.хА1х>2 вблизи критической концентрации возникновения Дальнего магнитного порядка хкр = 0.08 при низких температурах возникают магнитно гетерогенные фазы с сосуществованием парамагнитной и ферримаг-нитной фаз в объеме образца. Это позволило объяснить появление дополнительных положительной и отрицательной объемных аномалий, соответственно в ферримагнитной й парамагнитной фазах, в переходной области непрерывным изменением состава этих фаз в зависимости от температуры.

5. Исследовано магнитное состояние систем у<Со, Мпх>2 и ^(Со1_х«пх )2. Обнаружено, что в ограниченном интервале концентраций 11п, 0.04 5x5 0.40 ДЛЯ У И 0.04 5x5 0.50 ДЛЯ 1.11, в этих соединениях возникает состояние зонного спинового стекла, обусловленное отрицательным ып-ип обменным взаимодействием.

6. Исследовано влияние малых замещений иттрия на гадолиний на состояние спинового стекла в системе у(с01_хипх)2. Показано, что г-а обменное взаимодействие индуцирует в этих соединениях дальний ферримагнитный порядок. Построена кривая намагничивания соединения У(Со0 75Мп0 25 )2 в полях до юоо кЭ,

создаваемого совместным действием f-d обменного и внешнего полей.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Гамижидзе З.М., Левитин Р.З., Ыаркосян А.С., Снегирев В.В. Влияние малых замещений Gd на зонный метамагнетизм и ферромагнетизм системы у(с01.хА1х>2. Тезисы докладов xix Всесоюзной конференции по физике магнитных явлений (Ташкент, 1991 ).

2. Баллу Р., Гамшшдзе З.М., Лемер Р., Левитин Р.З., Мар-косян А.С., Снегирев В.В. Влияние f-d взаимодействия на магнитное состояние d-подсистемы в зонных магнетиках y(c0i_xaix)2: исследование соединений y1_tGdtico1_xaix>2. ЖЭТФ, Т.102, Вып. 6(12), 1992, стр. 1936-1950.

3. Ballou R., Gamishidze Z.U., Lemaire R., Levitin R.Z., Markoayan A.S., Snegirev V.V. Intersublattice f-d exchange interaction in the Inter-metallic Laves phase compounds Y1_tGdt(Co1_xAlx)2. J. Uagn. Uagn. Mater., 118, 1993, 159-164.

4. Ballou R. , Barbara В., Gamishidze Z.U., Lemaire R. , Levitin R.Z., Uarkosyan a.s. A spin-glass state in the itinerant magnet systems Y(Co1_x4lnx)2 and Lu< Coi _xMnx >2. J. Uagn. Uagn. Mater., П9, 1993, 294-298.

5. Dubenko I.S., Gamishidze Z.M. , Levitin R.Z., Markosyan A.S., Snegirev V.V., Sokolov A, Yu. Field induced non-collinear magnetic structures in the HCo2~ based cubic Laves phases. Abst." Conf. "Physics of Magnetism 93: strongly correlated electron systems", IPoznan, Poland, 1993).