（材料学专业论文）稀土锰基化合物RMnlt6gtSnlt6gt及其衍生物的结构、磁性及磁电阻效应.pdf

摘要 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r m n 6 s n 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r m n 6 s n 6 x g a x ( r 寻e r ，g d ；x = 0 2 o ) 的结构和磁性。 结果表明，g a 对s n 的替代并不改变e m h l 6 s r l 6 化合物六方的h f f e 6 g e 6 型结构； 而对于g d m n 6 s n 6 x g a 。体系，晶体结构随着g a 含量的增加发生如下转变：x = 0 0 6 为六方的h t f e 6 g e 6 型结构；当x = 0 9 和1 2 时，结构转变为正交的h o f e 6 s n 6 型； 当g h 含量增至1 5 时，结构转变为正交的t b f c 6 s n 6 型；晶胞随着g a 替代量的 增加里各向同性收缩。 h f f e 6 c 把6 结构的化合物e r m n s s n 6 x g a x 具有强的低温硬磁行为( 如化合物 x = 2 0 的矫顽力h 岔_ 2 2k o e ) 。这是由于g a 对s n 的取代改变了e r 的配位环境， 使得e r 次晶格的二级晶场系数a 2 0 符号发生改变，得到负的二级晶场参数岛d ， 从而诱导出磁晶单轴各向异性。此外，六级s t e v e n s 因子”和e r 次晶格的四级晶 场系数4 柏对这种化合物的易磁化方向也起了很重要的作用。 m n 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。m n 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m n 原子配位环境的改变而 削弱。低温下，m n 次晶格的磁晶各向异常数在1 0k 量级，相对于稀土次晶格的 磁晶各向异性可以忽略不计。 对r m n 6 s n 6 ( r - 吧o d , t b ) 和e r m n 6 s n x g a 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h f f e - 6 g c 6 型的化合物( y h o ) m n 6 s n 6 和e r m n 6 s n 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。y i v l n 6 s n 6 随着h o 的加入，发生了螺旋反铁磁一螺旋亚铁磁一( 锥形) 亚铁磁的转变；随着温度的升高，例如化合物y o5 h o o 5 m n 6 s n 6 表现出螺旋亚铁磁 一螺旋反铁磁一亚铁磁一顺磁的复杂磁行为，变温中子衍射研究表明这些磁相变 是非公度一非公度磁结构的转变；化合物e r m a 6 s n 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m n - m n 最近邻0 j ) 和 浙江大学博士论文 次近邻o ? 2 ) 的层间交换作用相关，它们之间存在如此关系：n l = 4 n e c o s 妒，其中m 为相邻层m t t - m n 间的自旋夹角。螺旋磁结构中会产生一个有效的螺旋备向异性 能如d = - d - c o s # 2 ，使磁矩倾向于面内排列。j o d 表现出与一般各向异性系数不 同的温度特性，它的作用随着温度的升高而增强。 在反铁磁态，两个体系的化合物都能在外磁场的作用下被诱导出反铁磁态 亚铁磁的变磁转变。化合物y t 。c h o 舢1 6 s i l 6 随着h o 含量的增加，用较小的磁场 ( 如化合物x - - - 0 5 ，h 6k o e ) 便可诱发变磁转变，变磁转变不存在温度、磁场 的滞后效应，为二级相变。变磁磁转交都伴随出现巨磁阻效应，例如化合物 y o5 h 0 0 5 m i l 6 s i l 6 在1 0 0k 时m r = - 1 6 ，而e 蝴n 6 s n 6 在1 3 5k 时m r = - 9 8 。此 外，化合物e r m n 6 s n 6 在亚铁磁态时表现出小的正磁电阻效应。 最后，通过在稀土位上替代部分的轻稀土元素( 如l a 和c e ) ，得到新型 h _ c f e 6 g e 6 结构的化合物y i x l a x m n 6 s n 6 ( x 如2 ) 、y t c e 。m n 6 s n 6o c 卯3 ) 和 t b l x c e 。m n 6 s i l 6 ( ) ( s o 3 ) 。少量的l a 和c e 的替代并未改变y m n 6 s n 6 的螺旋反铁磁 结构，在外磁场作用下发生变磁转变，伴随着巨磁电阻效应的出现。例如，化合 物y l 。c e 。m n 6 s n s ( x = 0 1 7 5 ) 在5k 和5 0k o e 场下m r 值达到一3 7 a 关键词：稀土锰基化合物，非公度磁结构，变磁转变，磁电阻效应， 磁晶各向异性 摘要 a b s t r a c t s t r u c t u r e s ，m a g n e t i cs t r u c t u r e s ，i n t r i n s i cm a g n e t i c a n d m a g n e t o t r a n s p o r t p r o p e r t i e so ft h er m n 6 s n 6 f r ：r a r e e a r t he l e m e n t s ) c o m p o u n d sa n dt h e i rd e r i v a t i v e s h a v eb e e ni n v e s t i g a t e ds y s t e m i c a l l yb yl l l e a d so f x - r a yd i f f r a c t i o n ，n e u t r o nd i f f r a c t i o n ， m a g n e t i ca n d 仕a 璐p o r tm e a s u r e m e n t si nt h i sd i s s e r t a t i o n f i r s t l y , t h es t r u c t u r a la n dm a g n e t i cp r o p e r t i e so f t h er m n 6 s r l 6 x o a x ( r 爿kg d ；x = 0 - 2 o 、c o m p o u n d sh a v e b e e ns t u d i e d a c c o r d i n gt o t h es t u d y , t h eh e x a g o n a l h f f e 6 g e 6 - t y p es t r u c t u r e s t i l lr e m a i n si nt h ee r m n 6 s n 6 - x g a xc o m p o u n d sb yt h e s u b s t i m t i o ng af o rs n h o w e v e r , t h eg d m n 6 s n 6 x ( a xs e r i e ss h o w st h l ed i s t i n c t c r y s t a ls t r u c t u r e sw i t hi n c r e a s i n gt h eg ac o n t e n t ：1 ) t h eh e x a g o n a lh f f e 6 g e 6t y p ef o r x = 0 - 0 6 ，2 ) t h eo r t h o r h o m b i ch o f e 6 s i l 6t y p ef o rx = 0 9 1 2 ，a n d3 ) t h eo r t h o r h o m b i c t b f e 6 s i 】6t y p ef o rx = 1 5 2 0 i nb o t he r m n 6 s n 6 x g a xa n dg d m r l 6 s n 6 - x g a xs e r i e s ，t h e g as u b s t i t u t i o nl e a d st o 纽i s o t r o p yc o n t r a c t i o no f t h e i ru n i tc e i l s t h es t r o n gh a r dm a g n e t i cp r o p e r t i e sa tl o wt e m p e r a t u r e sh a v eb e e no b s e r v e di n t h eh f f e 6 g e 6 - t y p ee r m n 6 s n 6 x o a xc o m p o u n d s ，e g ，t h ec o m p o u n dw i t hx = 2 0s h o w s al a r g ec o c r c i v i t yf i e l dh 。2 2 2k o e t h es i g no ft h es e c o n d - o r d e rc r y s t a l l i n e e l e c t r i c - f i e l d ( c e f ) c o e f f i c i e n ta 2 0o ft h ee rs u b l a t t i c er e v e r s e sd u e t ot h ec h a n g eo f c o o r d i n a t i o nc o n f i g u r a t i o no fe p + r e s u l t e df r o mas m a l la m o u n to fo as u b s t l m t l o nf o r s n t h u st h en e g a t i v es e c o n d - o r d e rc e fp a r a m e t e rb 2 0i so b t a i n e d ，l e a d i n gt ot h e e a s y a x i a lb e h a v i o ri nt h ec o m p o u n d s m o r e o v e r , t h eh i g h e ro r d e rc e fc o e f f i c i e n t s ， i e 。t h ef o u r t h - o r d e rc e fc o e f f i c i e n ta , oa n ds i x t h - o r d e rs t e v e n sf a c t o rmp l a ya n i m p o r t a n c er o l ei nt h e d e t e r m i n a t i o no f t h ee a s ym a g n e t i cd i r e c t i o ni nt h es e r i e s t h em nm a g n e t i cm o m e n tp r e f e r se a s yp l a n a ra l i g n m e n ti nb o t hh e x a g o n a la n d o r t h o r h o m b i cs t r u c t u r e s t h em a g n e t o c r y s t a l l i n ea n i s o t r o p yo fm ns u b l a t t i c e s 啪b e w e a k e n e dw h e nt h et e m p e r a t u r ei n c r e a s e s ，o rt h es y m m e t r ya n dt h ec o o r d i n a t i o n c o n f i g u r a t i o no fm na t o m sc h a n g e a tt o wt e m p e r a t u r e s ，t h em a g n e t o c r y s t a l l i n e a n i s o t r o p yc o n s t a n to fl v i ns u b l a t t i c ei si nt h eo r d e ro f 一1 0k w h i c hi sc o n s i d e r a b l y 浙江大学博士论文 s m a l lc o m p a r e dw i t ht h a to ft h ers u b l a t t i c e t h e r e f o r e ，t h e m a g n e t o c r y s t a l l i n e a n i s o t r o p yo f m ns u b l a t t i e ec a l lb en e g l e c t e da tl o wt e m p e r a t u r e s d o p i n go fh ，n ，ca n db h a sb e e nc a r r i e do u ti nt h e 砌慨s n 6o b y g d ，t b ) a n d e r v l n 6 s r l | ；x g a xc o m p o u n d s h o w e v e r , t h ef o r m a t i o no fr 1 m 1 6 s i l 6 b a di n t e r s t i t i a l c o m p o u n d sh a s n o tb e e no b s e r v e d s e c o n d l y , t h e m a g n e t i cs t r u c t u r e s ，m a t a m a g n e t i c t r a n s i t i o n a n d m a g n e t o r e s i s t a n c e ( m r ) e f f e c th a v eb e e ns t u d i e di nt h eh f f e 6 g e 6 - t y p e ( y ，h o ) m n 6 s n 6 a n de r m 趣s n 6c o m p o u n d s 。i th a sb e e nf o u n dt h a tt h ec o m p o u n d ss h o wav a r i e t yo f m a g n e t i cb e h a v i o r sw i t ht h ev a r i a t i o no fc o n s t i t u e n te l e m e n t sa n dt e m p e r a t u r e t h e m a g n e t i cs t r u c t u r e so f h o ) m n 6 s n 6d i s p l a yah e l i c a la n t i f e r r o m a g n e t i cc a f ) - s p i r a l f e r r i m a g n e t i c ( f d - ( c o n i c a l ) f it r a n s i t i o nw i t ht h ei n c r e a s eo fh oc o n t e n t a n ds h o w t h e s p i r a l f i h e l i c a l a f f i t r a n s i t i o nw i t h i n c r e a s i n gt e m p e r a t u r e ，e g y 0s h o o 5 m n s s n 6 ，w h i c hi so fa ni n c o m m e n s u r a t e - i n c o m m e n s u r a t em a g n e t i ct r a n s i t i o n ， i n d i c a t e db yt h en e u t r o nd i f f r a c t i o nm e a s u r e m e n t s e r m n 6 s n 6a l s od i s p l a y st h e c o m p l i c a t e dm a g n e t i cb e h a v i o r s ，i e ，t h ef i ，h e l i c a la f , a n dp a r a m a g n e t i co r d e r i n g w i t hi n c r e a s i n gt e m p e r a t u r e t h es p i r a lm a g n e t i cs t l l l c n u e $ a r er e l a t e dt oi n t e r l a y e r m n - m n c o u p l i n g ，i e ，n o to n l yt h en e a r e s ti n t e r p l a n a rm n - m ni n t e r a c t i o n ( 拧j ) b u ta l s o t h en e x tn e a r e s to n e ( n 2 ) s h o u l db et a k e ni n t oc o n s i d e r a t i o n t h ee x c h a n g ei n t e r a c t i o n s o b e yt h er e l a t i o n s h i p 丹j = 一4 t a c o s 硝, w h e r e i st h ed e g r e eb e t w e e ni n t e r p l a n a rm n m a g n e t i cm o m e n t s i nt h o s em a g n e t i cs p i r a ls t r u c t u r e s ，t h e mi sa ne f f e c t i v em a g n e t i c a n i s o t r o p yx “- l - c 0 5 # ) 2 ) w h i c hd r i v e st h em o m e n t sa l i g nw i t h i np l a n e s k 女e s h o w s a nu n u s u a lt h e r m a lb e h a v i o r , i e ，i ti ss t r e n g t h e n e dw i t hi n c r e a s i n gt e m p e r a t u r e i nt h ea fs t a t e ，t h ea f - f it r a n s i t i o nc a l lb ei n d u c e db ya na p p l i c a t i o no fe x t e r n a l m a g n e t i c f i e l di nt h e s et w os e r i e s i nt h ey 1 x h o x m n 6 s n 6 c o m p o u n d s ，t h e m e t a m a g n e t i ct r a n s i t i o nc a nb ea c h i e v e di naf a i r l y $ i n a l lf i e l dw i t hi n c r e a s i n gh o c o n t e n t ，e g x = o 5 ，凰 2 8 5 时表现 为铁磁性，当r 。胁抽 2 甜时则为反铁磁性。例如s m m n 2 g e 2 室温的r ，拍 锄8 5 ，随着温度的降低，帮肘m 发生变化，从而出现铁磁一反铁磁一铁磁的转 变( 见图1 9 ) 8 7 , 8 8 , 8 9 , 9 0 , 9 1 在高压下，由于最，胁的减少，s m m n 2 g e 2 逐步向反 铁磁转变，详细的变化参见图1 8 8 3 。在反铁磁区域，s m m n 2 g e 2 有大磁电阻效 应( 掀5 ) 的发生，研究表明发生在1 0 0k 和1 5 0k 附近的铁磁一反铁磁 转变为一级相变9 0 ，9 1 。更为有趣的是，在化合物l a m n 2 g e 2 中发现低温下具有 1 0 0 的正磁电阻效应9 2 ，第一性原理计算表明这种效应是由于非线性磁结构对 电子的散射引起的9 3 。 图1 8 ( a ) r m n 2 x 2 c a = g e ，s j ) 化台物t c - n 随酽m ( = d ) 和晶格常数口的变化“：( b ) s m m n 2 g e 2 高压下的磁相图“；( c ) y 鼍l a l x m n 2 s h 的磁相图“，”；其中f ：f e r r o m a g n e t i c ，a f a n t i f e r r o m a g n e t i c ，p ：p a r a m a g n e t i c ，f r n c ：c a n t e d f e r r o m a g n e t i c ，a f i ：p l a n a r a f , a f l ：a x i a l a f , a f m c ：c a n t e d a fa n df c o m c ：ac o n i c a lm a 鲫e d ca r r a n g e m e n t 。 1 0 一 墨! 塞堕堡 表1 3r m n 2 x 2 ( x = g e ，s i ) 4 9 合物的磁性参数8 8 r m n 2 s h r m n z g e 2 r m a g n e t i c t c , n p m a g n e t i ct c , n 血k 1 l o r d e r i n g( 岫)o r d e r i n g ( k ) ( ) ( e r g c m 3 ) ya f4 6 0 2 4a f4 2 7 2 2 3 l a f 3 l o1 5 4 f3 1 03 0 1 2 2 c ea f 3 7 9 2 3 f3 1 6 p r a f 3 4 82 4 8f3 2 9 2 8 05 3 n d a f 3 6 52 5 7f 3 3 62 7 0 s m蛏3 9 8 f ，a f ，f1 0 0 ，1 5 3 ，3 4 8 1 7 e u f ，a f9 ，3 3 0 g d f ，a f6 5 ，4 5 3f ，a f 9 5 ，3 6 5 2 0 5 4 t b f ，a f6 5 ，5 5 0 1 7 f ，a f1 0 5 ，4 1 4 2 38 4 d yf ，a f3 7 ，4 7 3f ，a f4 0 ，4 3 8 2 21 3 0 h o畦4 5 3 f ，a f4 2 ，4 5 92 3 8 1 3 0 e r f ，a f1 0 ，5 0 8 2 3 f ，a f 8 5 ，4 7 5 2 3 - 4 2 0 t ma f4 9 8a f4 8 7 2 2 8 1 na f5 1 3a f 3 3 8 l ua f4 6 4皤453 图1 9s m m n 2 g e 2 磁化率( a ) 、电导率( b ) 及磁电阻( c ) 随温度的变化9 1 l l 嚣嚣嚣j；篙a。 吾； 营皂i 警呈薯口岳一 浙江大学博士论文 1 3 2r m n 6 x 6 化合物 近十余年来，人们对具有天然层状结构的稀土锰基化合物r m n 6 x 6 ( x = s n ， g e ) 进行了广泛的研究。r m n 6 x 6 体结构为c o s nb 3 5 的衍生结构。 当r = m g 、z r 、s c 、y 、g d - t m 、l u 时，r m n 6 x 6 化合物具有六方h f f e 6 g e 6 结构 ( 见图1 1 0 和表1 4 ) 。这种结构中r 原子形成六角形的面( h ) 、m n 原子形成 k a g o m e 网( k ) ，含有r 原子与m n 原子的( 0 0 1 ) 层沿c 轴按k - h k - k - h k - 交 替排列，层内最近邻m n 原子间距约为2 8a ，层间最近邻m n 原子间距约为4 ，5 k 9 4 ，9 5 , 9 6 , 9 7o 当r = p r 、n d 、s m 时，m a l a m a n 认为是y c 0 6 g e 6 型结构( 见图1 1 0 和表1 5 ) 9 4 , w e i t z e r 认为是h o f e 6 s n 6 型结构9 8 ，而i d r i s s i 等人认为退火温度不 同，化合物的晶体结构也不同9 9 ，1 0 0 0y b m n 6 s n 6 被认为是h f f e 6 g e 6 型和y c 0 6 g e 6 型的中间结构( 见表1 6 ) ，在y c 0 6 g e 6 型结构中m n 原子也形成k a g o m e 网， 而r 原子则随机分布在a 位1 0 1 。 (a)(b) 图1 1 0 ( a ) h i f e 6 g e 6 型r m l l 6 x 6 ( x = s n ，g e ) 化合物晶体结构；( ”y c 0 6 g e 6 型晶体结构 表1 4h f f e 6 g e 6 型褂吐n 6 ) ( 6 ( x = s n ，g e ) 化合物的原子占位( s gp 6 m m m ，# 1 9 1 ，z = i ) 蔓! 兰堡垒 表1 5y c o e g e 6 砌血6 ) ( 6 化合物的原子占位( s gp 6 m m m ，# 1 9 1 ，z ；l ，s o ：占有率) 表1 6y b m n 6 s n 6 化合物的原子占位1 0 ( s p 6 n u m n ，# 1 9 1 ，z = i ) 对r m n 6 s n 6 化合物而言( 见表1 7 舛r 1 0 2 , 1 0 3 , ) ，当r 为非磁性稀土元素( r = s c 、y 、l u ) 时，化合物室温上均为反铁磁性，n 6 e l 点随r 半径的增大而减 小，在外加磁场的作用下会向铁磁相转变，同时伴随者磁电阻效应的出现( 例 如y m 蕊s n 6 在5k 和5 0k o c 时m r = - 5 ) 旧5 ；当r 是重稀土元素( r = g d - h o ) 时，化合物在磁有序温度范围内表现为亚铁磁性，在磁有序温度以下有一 个明显的易面到易轴( 易锥) 的自旋重取向( 除了g d m n 6 s n 6 ) ；当r = e r 、 t i n 时，化合物随着温度的升高而经历了反铁磁态、铁磁态的变化；当r - - - - m g 、n d 、p r 、s m 时，化合物表现出铁磁性，这在稀土锰基化合物是比较少见 13 浙江大学博士论文 的。r m n 6 g e 6 化合物的磁性也列在表1 7 5 b ，有趣的是非线性磁结构在锰基化合 物经常观察到1 0 6 ，1 0 7 1 0 8 ，啪，可能与锰基化合物中较小的m n m n 、r - m n 层间距 相关。值得一提的是r m n v 化合物m n 原子磁矩远大于r m n 2 x 2 的。 对化合物r m n v x 6 的研究兴趣部分是由于t b m n 6 s n 6 在室温下呈单轴各向异 性，但只表现出微弱的矫顽力( 约0 3k o e ) 1 0 3 。t b m n 6 s n 6 的硬磁性在快淬条 带和机械球磨样品可得到明显改善1 1 q1 1 1 ，特别是在晶粒为1 4n n l 的球磨样品在 室温矫顽力达到1 2k o e ( 见图1 1 1 ) ，这来自单畴晶粒的一致转动、形状各向 异性、磁弹性各向异性等效应1 1 1 1 1 2 。另外大量实验表明g a 、h l 等元素对x 的 部分取代也有助于提高r m n 6 x 6 化合物的硬磁性1 1 3 。 i 伊蹦爿： 曩 ! 一：= 一i n g o l p 口n m i l l e d m r 3ha n di l r l n a a l m d 砒7 2 3 k 图1 1 1t b m n 6 s n 6 铸锭和退火后机械台金化纳米晶磁粉的退磁曲线“ 作为稀土过渡族金属间化合物，r m n v ) ( 6 化合物中的磁交换耦合作用必然是 个研究重点1 1 4 ，1 15 1 1 6 , 1 1 7 。大量的中子衍射实验表明，r m n v ) ( 6 化合物及衍生物 存在大量非线性的磁结构，而在铁基、钴基化合物中并不常见，这是m n - m n 、 r - m n 间独特的交换耦合作用的结果。非磁性元素对m n 位的部分替代( 例如 c r 、t i ) 1 1 4 , 1 1 5 , 1 1 7 和x 的部分取代( 例如g a 、h a ) 1 1 3 都会削弱m n - m n 、r m n 间的交换耦合作用，从而较小的外磁场就能诱发出变磁转变。如5k 时 y m r t 6 s n 5 8 g a o 2 的变磁转变场为1 0k o e ，而y m n s s n s 的则达2 0k o e ，同时观察 到有高达3 2 的g m r 效应1 0 5 。 1 4 表1 7r 1 6 x 6 ( x = g e ，s n ) 化合物的磁性参数9 4 1 ”1 “ r m n 6 s n 6 r m n 6 g e 6 rm a g n e t i c t c , n m a 弘e t i ct c n 脚咖 o r d e r i n g( k )( 岫)o r d e r i n g ( k ) ( ) z r a f5 8 0 3 1 5a f6 4 03 ，2 7 m g f2 9 0 3 2 7 s ca f 3 8 43 4 8a f 5 1 63 0 5 ya f3 3 3 3 6 1 a f 4 7 33 0 0 p r f3 4 03 3 n df3 4 0 3 2f4 1 73 1 6 s mf 3 8 03 0f4 4 13 0 9 g df i4 3 53 8 0f i 4 6 3 t b f i4 2 33 5 8 f i ，a f9 0 ，4 2 7 d y f i3 9 33 7 9 f i ，a f ，f i ，a f5 6 ，2 5 8 ， 3 5 0 ，4 2 7 h of i3 7 63 6 4 a f ，a f2 0 0 ，4 6 6 e r f i ，a f7 5 ，3 5 2 3 5 2 a f ，a f6 0 ，4 7 5 t m f i ，a f5 8 ，3 4 7 3 4 8 f i ，a f ，a f3 5 ，8 5 ，4 8 2 y b f3 0 03 6 6 a f 4 8 0 2 7 5 l ua f3 5 33 4 7 a f 5 0 93 0 0 1 3 3 其余的稀土锰基化合物 四方t h m n l 2 结构( s g 1 4 m m m ) 的r m n l 2 是研究较早的稀土锰基金属间化 合物1 1 “1 1 9 , 1 2 00r m n l 2 ( r = g d e r ) 存在两个磁转变点：低温( 疋 j 固为稀土次晶 格的铁磁有序态，较高温是锰次晶格的反铁磁扪j u ( t ：_ r 1 6 0 目，具体数据见表 1 8 。r m n l 2 中锰原子磁矩并不是很大，例如y m n l 2 的不会超过o 5 。 r m n x ( ) 【= g a ，a 1 ) 化合物是立方的l a v e s 结构( s ，g f d 3 m ) ，当x = g a 时化合 物低温时有自旋玻璃行为( 见表1 8 ) 1 2 1 , 1 2 2 , 1 2 3 * 浙江大学博士论文 当r 为重稀土元素时，r m n s i 化合物的结构是正交t i n i s i 型f s g p n m a ) ； 当r 为轻稀土元素时，结构是四方c e f e s i ( s g p 4 n m m ) ，这个系列的化合物绝 大部分为反铁磁性( 见表1 8 ) 1 24 1 2 5 , 1 2 6 , 1 2 7 。 正交t b f e s i 2 结构( s g c m c m ) 的r m n s i 2 化合物，其轴各向异性来自m n 次 晶格，例如l a m n s h 各向异性场达到1 2 0k o e ，室温下h c 在2k o e 左右，m n 次 晶格如此大的轴各向异性很可能与长的b 轴有关( b a b c 4 ) 1 2 8 , 1 2 9 , 1 3 0 , 1 3 1 , 表1 8 稀土锰基化合物的磁性参数”2 ，其中峋为一个分子式的磁矩 y m i i l 2 g d m n l 2 t b m n l 2 d y m n l 2 h o m t l l 2 e r m n l 2 t m m n l 2 n d m n g a d y m n g a t b m n a i e r m n a l y m s i g d 血s i t b m n s i d y m n s i h o m n s i l u m u s i l a m n s i c e m n s i p r h l s i t h v r 1 2 t h m i i l 2 i m 1 v l 。n 1 2 t h 伍1 2 t h m - 1 1 1 2 t h m n l 2 t h m n l 2 m g c u 2 m g c u 2 m g c u 2 m g c u 2 t i n i s i t i n i s i t i n i s i t i n i s i t n 、丁i s i t i n i s i c e f e s i c e f e s i c e f e s i a f f a f f a f f a f f a f f a f f s p i ng l 鹤s s p i ng l a s s a f 皤 a f f f 陋 皎 a f a f a f a f 皤 1 2 0 5 1 6 0 4 7 1 0 8 2 2 1 0 0 1 7 ，9 0 1 9 ，8 7 d 时，h a m i l t o n i a n 量的基态是铁磁性的：当j , j 另t l 是r 原子的t 原子近邻数目和t 原子的r 原子近邻数目，岍和啪为t - t 和r - t 交换作用系数，s t 为磁性过渡族元素的自旋7 。由于r - r 交换作用与t - t 、r - t 交换作用相比很弱，可以忽略，式2 7 可简化为： 3 k e t 。：+ 2 + l 2 若稀土元素是没有磁矩( 如y 、l a 等) ，则r - t 化合物中不存在r - r 及r - t 交换作用，可进一步简化为： 3 k s t ：m = 2 岛如昌( 昌+ 1 ) ( 2 1 1 ) 通过式2 。1 1 ，可据y 或l a 的金属间化合物的居里温度t c p 计算得到i r r a 若假定具有相同晶体结构的r - t 化合物的i r t 是完全相同的，则利用相应的 j r r 和式2 1 0 可求得j 盯。 次晶格之间的耦合强度可由以下几种不同的实验方法决定8 ，9 ，1 0 ：中子散射、 低温等温磁化曲线( 单晶) 、m 6 s s b a u e r 谱、磁有序温度和高场自由粉末法o f p ) 。 2 3 2 晶场作用与磁晶各向异性 2 3 2 1 磁晶各向异性的表示 磁性材料沿不同晶体方向被磁化时，其难易程度各不相同，这种现象称