稀土-过渡族金属间化合物GdMnGe和RMnSn(R=Tb、Dy、Ho)的磁性研究

摘要

由于特殊的晶体结构和磁相互作用性质,稀土-过渡族金属间化合物GdMn<,2>Ge<,2>及RMn<,6>Sn<,6>(R=Tb、Dy、Ho)表现出丰富的磁性和磁相变.本文运用分子场理论,建立了描述GdMn<,2>Ge<,2>及RMn<,6>Sn<,6>(R=Tb、Dy、Ho)化合物磁学性质的理论模型,在此模型基础上研究了GdMn<,2>Ge<,2>和RMn<,6>Sn<,6>(R=Tb、Dy、Ho)化合物中的各种交换相互作用能、晶场能、磁晶各向异性能以及它们之间相互竞争对化合物磁特性的影响.通过拟合实验数据,估算了诸如交换分子场系数、晶场参数、Mn次晶格磁晶各向异性常数等内禀磁参数,并对这两类化合物的磁特性进行了理论分析和大量计算,得到以下结论:(1)稀土-过渡族金属间化合物GdMn<,2>Ge<,2>存在五种可能的磁结构;RMn<,6>Sn<,6>(R=Tb、Dy、Ho)化合物存在四种可能的磁结构.当磁参数以及外界条件如温度或磁场发生变化时,GdMn<,2>Ge<,2>和RMn<,6>Sn<,6>(R=Tb、Dy、Ho)化合物由一种磁结构转变为另一种磁结构,发生相应的一级或二级磁相变.研究表明,GdMn<,2>Ge<,2>化合物中层面间Mn-Mn交换相互作用与层面内Mn-Mn间距离的关系对GdMn<,2>Ge<,2>化合物的磁性起着重要的作用.(2)计算了GdMn<,2>Ge<,2>和RMn<,6>Sn<,6>(R=Tb、Dy、Ho)化合物饱和磁化强度随温度的变化关系M(T)以及不同温度下磁场沿不同方向时的磁化曲线M(H),在此基础上给出了外场沿不同晶轴方向时的H-T磁相图.(3)从能量角度分析了RMn<,6>Sn<,6>(R=Tb、Dy、Ho)化合物自旋重取向相变机制.TbMn<,6>Sn<,6>的自旋重取向来源于稀土和锰这两种磁次晶格磁晶各向异性能之间的竞争;而对于DyMn<,6>Sn<,6>和HoMn<,6>Sn<,6>,除了上述原因,稀土次晶格内部不同阶次磁晶各向异性常数之间的竞争也是产生该相变的原因之一.(4)通过最佳拟合各种实验数据,确定了GdMn<,2>Ge<,2>和RMn<,6>Sn<,6>(R=Tb、Dy、Ho)化合物的磁特性参数.

目录

文摘

英文文摘

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引言

第一章文献综述

1.1 RMn2Ge2的研究进展及其特性

1.2RMn6Sn6的研究进展及其特性

第二章相关的基本理论

2.1稀土R次晶格

2.1.1稀土次晶格的哈密顿量

2.1.2稀土磁晶各向异性能

2.1.3稀土次晶格交换相互作用

2.2过渡族金属T次晶格

2.2.1巡游电子模型

2.2.2过渡族金属次晶格交换相互作用

2.3稀土过渡族金属间化合物的磁相变

2.3.1自旋重取向转变

2.3.2场诱导磁相变

第三章RMn2Ge2及RMn6Sn6(R=Tb，Dy，Ho)的理论建模

3.1 RMn2Ge2的理论模型

3.2 RMn6Sn6(R=Tb、Dy、Ho)的理论模型

第四章GdMn2Ge2的磁性研究

4.1热磁曲线

4.2磁化曲线

4.3小结

第五章RMn6Snn6(R=Tb、Dy、Ho)的磁性研究

5.1 HoMn6Sn6的磁性研究

5.1.1热磁特性

5.1.2自旋重取向

5.1.3磁化曲线

5.2 DyMn6Sn6的磁性研究

5.2.1热磁特性

5.2.2自旋重取向

5.2.3磁化曲线

5.3 TbMn6Sn6的磁性研究

5.3.1热磁特性

5.3.2自旋重取向

5.3.3磁化曲线

5.4 RMn6Sn6(R=Tb、Dy、Ho)的磁性比较

第六章结论

参考文献

致谢

攻读硕士期间的主要研究成果