Издателям
Вышедшие номера
Исследование спин-переориентационных фазовых переходов в монокристалле DyFe11Ti
Терешина И.С.1, Телегина И.В.1, Скоков К.П.1
1Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Москва, Россия
Поступила в редакцию: 10 октября 1997 г.
Выставление онлайн: 19 марта 1998 г.

В настоящей работе изучено явление спиновой переориентации в соединении DyFe11Ti, обладающем тетрагональной кристаллической структурой типа ThMn12. Экспериментально измерялись кривые вращающего механического момента, действующего на монокристаллический образец, помещенный в магнитное поле. Литературные данные о температурах спин-переориентационных переходов (СПП) в данном соединении и о характере спиновой переориентации достаточно противоречивы [1-6]. Так, например, Хью и др. [2] обнаружили, что в DyFe11Ti существуют СПП второго рода при T1=200 K и СПП первого рода при T2=58 K. Кудреватых и др. [1] сообщили, что второй переход имеет место при T2=120 K. Только один СПП был обнаружен в работе [3]. Анализ других работ [4-6] также дает несогласующиеся сведения, поскольку измерения выполнялись чаще всего на ориентированных порошковых образцах методами, не позволяющими дать однозначный ответ на вопрос о природе СПП (в основном изучение температурных зависимостей магнитной восприимчивости и намагниченности). Это побудило нас провести исследования СПП на монокристалле DyFe11Ti. Технология получения монокристаллов и методика измерений описаны ранее в [7,8]. Для магнитных измерений были взяты образцы с разориентировкой кристаллографических осей в монокристаллических блоках не более 3o. Образцы, вырезанные в кристаллографических плоскостях (010) и (110), имели вес около 30 mg; им придавалась форма дисков диаметром ~4 mm и толщиной ~0.5 mm. Кривые механического вращающего момента L(theta), где theta --- угол между кристаллографическим направлением [001] и полем H для монокристалла DyFe11Ti, снимались на магнитном анизометре в интервале температур 78--300 K в магнитных полях до 13 kOe. Данное магнитное поле было недостаточным для насыщения вдали от оси легкого намагничивания (ОЛН), в то время как в полях H=13 kOe вблизи ОЛН кривые намагничивания [2] и механического вращающего момента достигают насыщения. Применение более сильных магнитных полей приводит к такому нежелательному эффекту, как нарушение коллинеарности магнитных моментов подрешеток диспрозия и железа, что затрудняет анализ экспериментальных данных. [!b] Экспериментальные кривые вращающего момента для монокристалла DyFe11Ti при разных температурах. T (K): 1 --- 300, 2 --- 250, 3 --- 235, 4 --- 205, 5 --- 165, 6 --- 125, 7 --- 118, 8 --- 78. На рис. 1 представлены экспериментальные кривые L(theta), измеренные в плоскости (010) при различных температурах в поле H=13 kOe. При T=300 K кристаллографические направления [001] (L=0 и d L/dtheta<0) и [100] (L=0 и d L/dtheta>0) являются ОЛН и ОТН соответственно. При уменьшении температуры СПП имеет место при T1=250 K, далее проявляются небольшие дополнительные максимумы и минимумы около направления [001]. Из наблюдаемых кривых L(theta) можно определить положение ОЛН (угол theta0, который составляет намагниченность Is с осью c), исследуя точки пересечения о осью абсцисс. В интервале температур 125--250 K значение угла theta0(T) (рис. 2) изменяется плавно и зависимость угла theta0 от приведенной температуры следует закону theta0=chi(T-Tc)1/2, где chi=0.075 K-1/2. Максимальное значение угла theta0=45o достигается при T2=122 K. Из наших результатов следует, что в соединении DyFe11Ti при понижении температуры происходит СПП второго рода типа ОЛН--конус ОЛН. При T<122 K изменение угла theta0 происходит скачком, что указывает на перескок магнитного момента соединения в базисную плоскость. Подобная температурная зависимость L(theta) получена также для образца, вырезанного в плоскости (110). [!tb] Температурная зависимость угла theta0 отклонения магнитного момента от кристаллографической оси c монокристалла DyFe11Ti. [!tb] Экспериментальные угловые зависимости энергии магнитной анизотропии монокристалла DyFe11Ti в плоскости (010) при 300 (1), 235 ( 2), 205 ( 3), 165 ( 4), 125 ( 5), 121 ( 6) и 118 K ( 7). Известно, что вращающий момент связан с энергией магнитной анизотропии следующим выражением: L(theta)=-d E(theta)/d(theta). Значения энергии магнитной анизотропии для плоскости (010) были получены путем интегрирования экспериментальных кривых вращающего момента L(theta). На рис. 3 показаны угловые зависимости энергии при разных температурах от 118 до 300 K. Из рис. 3 видно, что на кривой зависимости E(theta) наблюдаются минимумы. В интервале температур 300--125 K они располагаются симметрично относительно оси ординат и постепенно сближаются при понижении температуры, что указывает на плавное "раскрытие" конуса ОЛН ниже температуры T1=250 K. Однако при T<125 K скачком возникает один минимум, что указывает на наличие фазового перехода первого рода вблизи T2=122 K. Таким образом, исследование, проведенное на монокристаллических образцах методом анализа температурной зависимости L(theta), позволило выявить сложное температурное поведение магнитокристаллической анизотропии и сделать следующие выводы. 1) СПП возникает в результате конкуренции магнитной анизотропии двух подрешеток (подрешетки Dy и Fe). При высоких температурах (T>250 K) преобладает эффективное поле магнитной анизотропии подрешетки Fe, которое ориентирует Is вдоль оси c; при низких температурах преобладает эффективное поле анизотропии подрешетки Dy, которое ориентирует Is в базисную плоскость. 2) В соединении DyFe11Ti при T1=250 K существует плавный СПП типа ОЛН--конус ОЛН, при котором магнитный момент соединения при охлаждении отклоняется от оси c в плоскость (010), достигая значения theta0=45o. 3) При T1=122 K наблюдается скачкообразная переориентация магнитного момента в базисную плоскость (фазовый переход первого рода). В заключение авторы выражают благодарность С.А. Никитину и В.В. Зубенко за помощь при обсуждении результатов. Данная работа была поддержана грантами Российского фонда фундаментальных исследований N 96-02-18271 и 3/97-52.
  • Н.В. Кудреватых, М.И. Барташевич, В.А. Реймер, С.С. Сигаев, Е.Н. Тарасов. ФММ 70, 11, 53 (1990)
  • B.-P. Hu, H.-S. Li, J.M.D. Coey. Phys. Rev. B41, 4, 2221 (1990)
  • P.H. Quang, N.H. Luong, N.P. Thuy. J. Magn. Magn. Mater. 128, 67 (1993)
  • K.Yu. Guslienko, X.C. Kou, R. Grossinger. J. Magn. Magn. Mater. 150, 383 (1995)
  • B.-P. Hu, H.-S. Li, J.P. Gavigan, J.M.D. Coey. J. Phys.: Condens. Matter 1, 755 (1989)
  • X.C. Kou, T.S. Zhao, R. Grossinger, H.R. Kirchmayr, X. Li, F.R. de Boer. Phys. Rev. B47, 6, 3231 (1993)
  • О.А. Золотухин, В.В. Зубенко, Т.И. Иванова, С.А. Никитин, В.В. Сергеев, И.В. Телегина, И.С. Терешина. Вестн. МГУ. Сер. 3. Физика, астрономия 34, 5, 80 (1993)
  • К.П. Скоков, М.Б. Ляхова, Ю.Г. Пастушенков, Т.И. Иванова, И.В. Телегина, В.В. Зубенко. В сб.: Учен. зап. ТГУ. Тверь (1996). Т. 1. С. 138
  • Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

    Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.