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 3^o. 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 I_s 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-T_c)^1/2, где chi=0.075 K^-1/2. Максимальное значение угла theta₀=45^o 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 I_s вдоль оси c; при низких температурах преобладает эффективное поле анизотропии подрешетки Dy, которое ориентирует I_s 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=45^o. 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.

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.