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变磁性化合物RCo_2的晶体结构、磁性及轻重稀土的混合效应研究

欧阳钟文  
【摘要】: 本文通过X射线粉末衍射、中子粉末衍射和磁性测量系统地研究了变磁性化合物RCo_2的晶体结构、磁性质以及轻重稀土的混合效应。主要结果概括如下: 在Nd_(1-x)Tb_xCo_2中,x=0.4~1.0的化合物在居里温度以下存在菱方晶格畸变,空间群为R3|-m。化合物在临界含量xc≈0.33(磁化强度最小值所对应的Tb含量)附近表现出非常复杂的磁性行为:饱和磁化强度MS的跳变、磁晶各向异性常数的最小值、磁性补偿点、场诱导的顺磁性到铁磁性的磁相变以及场诱导的共线-非共线磁结构转变。在含量x0≈0.19(Nd磁矩和Tb磁矩的抵消点)附近,交流磁化率存在双峰,但这种双峰并不意味着化合物在TC附近发生一级相变。Landau相变理论证明它仍然为二级相变。最后我们构造了可能的磁相图。在Nd_(1-x)Gd_xCo_2中,MS在整个Gd含量范围内线性变化,其磁性行为也相对比较简单。与Nd_(1-x)Tb_xCo_2之间磁性行为的差别可以通过考虑低温时的立方晶格的畸变以及Tb和Gd的磁晶各向异性的差别来加以解释。 中子粉末衍射结果表明,随着温度的降低,NdCo_2在TC附近发生从立方到四方(空间群I41/amd)的二级结构相变,在T≈42K附近发生从四方到正交(空间群Fddd)的一级结构相变。晶格常数、磁矩和各向异性磁致伸缩常数在42K都有一个迅速跳变,这与一级结构相变密切相关。这些结果显示了磁性质和晶体结构之间的强烈耦合。TbCo_2在TC附近发生了从立方到菱方(空间群为六角R3|-m)的二级结构相变。Co1(3b)和Co2(9e)的磁矩几乎相等。Tb磁矩随温度的变化满足J=6的Brillouin函数。Nd_(0.67)Tb_(0.33)(Co_(1-x)Fe_x)_2化合物的研究结果表明,Fe替代Co不利于立方Laves相的形成,Fe在Nd_(0.67)Tb_(0.33)Co_2中的固溶度大约为xs≈0.57。在低温时观察到自旋重取向。化合物的饱和磁化强度在x=0.5时达到最大,这可以用刚带模型来解释。自发各向异性磁致伸缩和磁场取向样品的各向异性磁致伸缩λ111均在x=0.4存在一个最大值。考虑到磁晶各向异性常数,x=0.3的化合物有最佳的各向异性磁致伸缩性质。 Nd__(0.67)Tb_(0.33)(Co_(0.6)Fe_(0.4))_2的磁致伸缩常数λ111在165K附近突然减小,这与自旋重取向密切相关。


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