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稀土锰基化合物RMn_6Sn_6及其衍生物的结构、磁性及磁电阻效应

姚金雷  
【摘要】:本论文通过X射线衍射、中子衍射、磁性和输运性质测量等方法系统的研究了RMn_6Sn_6及其衍生化合物的晶体结构、内禀磁性、磁结构及磁输运性质。 首先,本文研究了化合物RMn_6Sn_(6-x)Ga_x(R=Er,Gd;x=0-2.0)的结构和磁性。结果表明,Ga对Sn的替代并不改变ErMn_6Sn_6化合物六方的HfFe_6Ge_6型结构;而对于GdMn_6Sn_(6-x)Ga_x体系,晶体结构随着Ga含量的增加发生如下转变:x=0-0.6为六方的HfFe_6Ge_6型结构;当x=0.9和1.2时,结构转变为正交的HoFe_6Sn_6型;当Ga含量增至1.5时,结构转变为正交的TbFe_6Sn_6型;晶胞随着Ga替代量的增加呈各向同性收缩。 HfFe_6Ge_6结构的化合物ErMn_6Sn_(6-x)Ga_x具有强的低温硬磁行为(如化合物x=2.0的矫顽力H_c≥22kOe)。这是由于Ga对Sn的取代改变了Er的配位环境,使得Er次晶格的二级晶场系数A_(20)符号发生改变,得到负的二级晶场参数B_(20),从而诱导出磁晶单轴各向异性。此外,六级Stevens因子γ_J和Er次晶格的四级晶场系数A_(40)对这种化合物的易磁化方向也起了很重要的作用。 Mn原子磁矩在六方结构和正交结构中都表现出易面的磁行为。Mn次晶格的磁晶各向异性随着温度的升高、晶体结构对称性和Mn原子配位环境的改变而削弱。低温下,Mn次晶格的磁晶各向异常数在-10K量级,相对于稀土次晶格的磁晶各向异性可以忽略不计。 对RMn_6Sn_6=(R=Y,Gd,Tb)和ErMn_6Sn_(6-x)Ga_x等化合物进行吸H、吸N、掺C、掺B处理,结果表明此类化合物在常规条件下并不能形成间隙化合物。 其次,本文研究了HfFe_6Ge_6型的化合物(Y,Ho)Mn_6Sn_6和ErMn_6Sn_6的磁结构、变磁转变和磁电阻效应。结果表明,化合物随着成分、温度的变化而表现出丰富的磁行为。YMSn_6Sn_6随着Ho的加入,发生了螺旋反铁磁—螺旋亚铁磁—(锥形)亚铁磁的转变;随着温度的升高,例如化合物Y_(0.5)Ho_(0.5)Mn_6Sn_6表现出螺旋亚铁磁—螺旋反铁磁—亚铁磁—顺磁的复杂磁行为,变温中子衍射研究表明这些磁相变是非公度—非公度磁结构的转变;化合物ErMn_6Sn_6随温度的升高也表现出亚铁磁-螺旋反铁磁-顺磁丰富的磁行为。螺旋磁结构的存在与Mn-Mn最近邻(n_1)和


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1 姚金雷;稀土锰基化合物RMn_6Sn_6及其衍生物的结构、磁性及磁电阻效应[D];浙江大学;2005年
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