Luận án Tiến sĩ Vật lý: Dị hướng từ và hiện tượng tái định hướng spin trong các hệ vật liệu RFe11 Ti

MUC LUC

Trang

Lòi càm on

Mcf dau 1

Chaang 1. He vat lieu RTj ^Ti, càc tinh chat chung 9

1.1 Càu truc tinh the 9

1.2 Moment tir 12

1.2.1 Moment tvr3d 12

1.2.2 Moment tir dàt hiem 14

1.2.3 Moment tir ciia hop chat RFe^ ^Ti 15

1.3 Cac Ioai tuong tac trao doi trong vat liéu R F e ^ T i. Nhiét do Curie 15

1.3.1 Mò hình truòng phàn tir ciia càc Ioai tucmg tac trao dói 15

1.3.2 Két qua thirc nghiem ve tuong tac trao dói, nhiet dò Curie 18

trong vat lieu R T y T ix

Chuong 2. Ly thuyet mò tà di huótig tir tinh the. Cac nghién cuu ve di 22

hucmg tir va hien tuong tai dinh huóng spin trong he vàt liéu

RFeiiTi

2.1 Mò tà hien tugng luan di huóng tir tinh the 22

2.1.1 Nàng lugng di huóng 22

2.1.2 Càc qua trình tir boa 25

2.1.3 Su phu thuòc nhiet dò cùa tir dò 27

2.2 Mò tà vi move di huóng tir cùa càc hop chat R-T 29

2.2.1 Di huóng tir cùa phàn mang 3d 29

2.2.2 Dj huóng tir cùa phàn mang 4f 31

2.2.3 Càc qua trình tir hóa 39

2.2.4 Su phu thuòc nhiet dò cùa tir do . 40

43 2.3 Càc nghién cuu ve di huóng tir, hien tugng tài dinh huóng spin

trong càc vat lieu RFej jTi

50 Chucmg 3. Phucmg phàp thuc nghiem

50 3.1 Tao màu

50 3.1.1 Tao màu khoi

50 3.1.2 Tao màu bòt dinh huóng

54 3.2 He do tir do

57 3.3 Càc phép do

57 3.3.1 Do Mc(T) va Mab(T) (phàn tich tir nhiet).

58 3.3.2 Xàc dinh diém Curie

58 3.3.3 Phép do xàc dinh góc lech cùa phucfng de tir hóa khòi truc tinh the.

65 3.3.4 Do he so' tir hóa dong X^^

67 Chuong 4. Di huóng tir va hien tuong tài dinh huóng spin trong he vat

lieuDyi.xYxFeiiTi

Chuong 5. Di huóng tir va hien tircmg tài dinh huóng spin trong he vat 83

lieu Tb^.^Y^Fei j^Ti

Chuong 6. Di huóng tir va hien tuong tài dinh huóng spin trong he vat 93

liéu Tbi_xSmxFe]^iTi.

Ketluan 103

Tài liéu tham khào 105 ^

MÒDAU

QUA TRÌNH NGHIÉN OJU Cué TAO GAG VÀT LIÉU TÙ G I J NG DAT H I ÉM - KIM LOAI GHUYÉN TléP.

Mot trong càc tinh chat quan trong nhat cùa mot nam chàm vTnh cxiu là

già tri tich nàng liidng (BH)niax- Muon co già tri (BH)niax ^^^* ^^^ ^^^^

phài co càc già tri càm ling tu d\i Bj- va lij'c khàng tu H^ cao. Qua trình

nghién ciiu tìm tèi càc vat lieu mói dùng làm nam chàm vình ciiu là qua

trình di tìm càc vat lieu co Bj- va He cao. Ngoài ra cùng can nói thèm

ràng già tri nhiet do trat ti^ tu Curie T^ cùng là mot thòng so quan trong

cùa vat lieu. Nam chàm vình ciiu phài duy tri diidc càc tinh chat tu tai

nhiet do dù cao de co the làm viec dxidc trong dieu kien thiic te. Già tri

BJ- cao sé dat du!dc neu vat lieu co già tri tu do bào hòa Mg lón. Trong khi

do diéu kien can de co diidc già tri hic khàng tu cao là vat lieu co di

hxióng tu manh. Bàn chat cùa di hu'óng tu co hai Ioai, chia càc vat lieu tu

ciing làm hai Ioai, Ioai thii nhat co di hufdng tu du!dc xàc dinh tu di

hu'óng hình dang cùa càc hat tao nén khoi nam chàm, Ioai thii hai bao

gòm càc nam chàm vói ìxic khàng tu tao bdi di hi^óng tu tinh the cùa vat

lieu. Viec phàt hien ra càc hdp kim R-T dat hiem-kim Ioai chuyén tiep là

mot bu'óc ngoat lón trong lich sii phàt trién càc nam chàm vình ciiu. Ó

càc nam chàm Ioai R-T, dà ket hdp du'dc nhùng tinh chat qui bau cùa cà

dat hiem va kim Ioai chuyén tiep. Do là già tri moment tu cao cùa càc

p h àn mang R va T, tu'dng tac trao dói manh trong p h àn mang T. Càc tinh

chat do dàm bào dièu kien dat du'dc già tri Mg va Te cao. Dac biet quan

trong càc hdp kim R-T thu'dng co di hu'óng tu tinh the lón ma chù yéu

do dóng góp cùa phàn mang dat hiem.

Trong nhùng nam 60, càc hdp kim RC05 dà du'dc nghién ciiu va dUa den

ket qua là nam chàm dat hiem-kim Ioai chuyén tiep dau tién SmGo5 dà

du'dc che tao vói già tri tich nàng tu'dng (BMjj^ax^^^ MGOe [60]. Nhàm

muc dich giàm già thành, ngu'di ta dà cho ra ddi Ioai nam chàm co thành

p h àn hòn hdp Sm(Go,Gu,Fe,Zr)7_8. Trong Ioai vat lieu này, Co dà du'dc

thay the mot p h àn càc nguyén tó khàc (chù yeu là Fé) den miic tòi da

cho phép (15%) [43]. Càc nghién cùu càc hdp kim R-Fe cùng dà du'dc

thxic hien dòng thdi vói sii phàt trién cùa nam chàm Sm-Co. Càc nam

chàm Ioai R-Fe du'dc che tao thành còng sé co y nghìa kinh té rat lón bdi

vi già thành Sm va Co deu rat cao. Tuy nhién, khòng tòn tai hdp kim R-

Fe nào vói càu truc CaCu5. Hdp kim R-Fe chi tòn tai vói càu truc dòng

dang vói R2C017 (Th2Ni]^7 hoac Th2Zni7). Nhu'ng trong càc hdp chat

R2Fei7, nhiet do Curie rat thàp va di hu'óng là mat phàng day. Rat nhieu

co gang dà du^dc thij'c hien nham che tao Ioai nam chàm 2:17 giàu sat

nhvfng cuòi cùng vàn khòng dat du'dc sii thành còng nào [7]. Thdi gian

gàn day, mot so tàc già [28,39] de xuàt khà nàng che tao Ioai vat liéu

(R,R')2 (Fé,Co) 17 trén ed sd sii dung khà nàng chiem chò vtu tién cùa hai

vi tri dàt hiem trong càu truc Th2Nii7 de dat du!dc di hiJÓng ddn truc tu

phàn mang (Fé,Co), khii di hu'óng mat phàng day. Ve mat ly thuyet, tich

nàng tu'dng co the dat tói già tri 62 MGOe. Theo mot chieu hu'óng khàc,

càc nhà nghién ciiu di tìm càc hdp kim R-Fe. co sii tham già cùa mot

nguyén tó thii ha dóng vai trò òn dinh pha.

Nam 1979 Chaban va còng su' [13] phàt hien su' tòn tai cùa mot pha giàu

Fé trong he ha nguyén Nd-Fe-B. IVIài den nam 1984 Ioai vat liéu Nd-Fe-B

mói thxic s\i dxidc phàt hien nhii mot Ioai nam chàm vình ciiu bdi

Sagawa va còng sxi [55]. No co càu truc tinh the tii giàc vói thành phàn

2-

hdp thiic Nd2Fex4B. Tich nàng lu'dng cxic dai (BH)jnax *^^^ ^ ^^ chàm

Nd2Fei4B co the' lón hdn 40 MGOe. Loai vat liéu này co hai dac tinh

quan trong, tnJÓc het kim loai chuyén tiep d day là Fé, ma già thành cùa

Fé rè hdn nhieu so vói Co, thii hai là càu truc tinh the cùa vat lieu dà

du'a den he qua là Nd va Pr chù khòng phài Sm co di hu'óng ddn truc. Su'

phàt hien ra loai nam chàm Nd2Fei4 B khòng chi co y nghia ùng dung

ma con thùc day càc nghién ciiu ed bàn nhàm tìm ra càc hdp kim R-T

giàu sat khàc co khà nàng dùng làm nam chàm vình ciiu [15,8,9]. Trong

vat liéu R2Fe]^4B, boron co the du'dc thay the bdi carbon, tao nén he hdp

chat R2Fei4C [3]. Cùng ho càu truc 2:14:1, con co mot he vat liéu thù ba,

he R2C014B. Ben canh u'u diém chình là nhiet dò Curie rat cao, he so

•>

nhiet dò nhò, he vàt liéu R2Co]^4B co nhu'dc diém là tniòng di hu'óng H^

giàm nhanh khi nhiet dò tàng. Ci nhiet dò thàp vói càc dàt hiem nhat

dinh, di hu'óng cùa phàn mang dàt hiem là ddn truc co vai trò quyet

dinh. Tai nhiet dò cao, di hu!Óng mat phàng day cùa Co lai trd nén quan

trong, dà làm giàm nhanh di hu'óng tòng còng. Trong thij'c te ngu'di ta

thu'dng pha tron Fé va Co theo ti le thich hdp de tao nén nam chàm co

p h am chat tòi u'u phù hdp vói yéu càu sii dung.

Mot loai vat liéu khàc cùng du'dc quan tàm nghién cùu, do là càc hdp

chat R2F6l7Cx- CJ loai vat liéu này, càc nguyén tu carbon du!dc du'a vào

theo Cd che dièn kè giùa càc vi tri 9e cuà càu truc Th2Zni7. Nhiet do

Curie tàng manh theo nòng dò carbon, dat tói hdn 500 K khi x > 1 [26].

Tù càc nghién ciiu Mòssbauer, nhieu tàc già [25] cho thày già tri tuyét

dòi cuà he so tnióng tinh the bàc hai A2^, lién quan den di hu'óng tù

tinh the cùng dà tàng dàng ké, dat den già tri A2^ = -710Kao"^ trong

tru'dng hdp Gd2Fei7Cx [34]. Hiéu ùng này, cùng vói sxi tàng manh cùa

-3

nhiét dò Curie gay bdi carbon dà làm cho vàt liéu R2Fei7Cx trd nén co

khà nàng ùng dung nhu' mot vàt liéu tù cùng.

Dac biet thdi gian gàn day, nhieu nhóm nghién cùu trén the giói dà tap

trung nghién cùu càc hdp kim dàt hiem kim loai chuyén tiep loai

R(TM)i2 trong dò, dàng quan tàm hdn cà là loai vat lieu RT^^Ti.

VÀI NET QUA TRÌNH NGHIÉN CljfU HE VAT LIÉU R(TM) 12 CR = DAT H I É M; T = KIM LOAI CHUYÉN TlÉP ; M = CÀC KIM LOAI KHÀC )

Càc hdp chat he R(TM)i2 co càu trùc tinh thè' loai ThMni2 (hình 1.1),

dò là mang tù giàc tàm khoi vói nhóm khòng gian I4/mmm. Càc nguyén

tù Thorium chi chiem mot vi tri 2a; càc nguyén tù manganese chiem ba

vi tri 8f, 8i, 8j. Ngay tù nhùng nàm 60, càc hdp kim dàt hiem kim loai

chuyén tiep vói càu truc ThMnx2 dà du'dc nghién cùu, vi du Krichmayr

(1966) [36] nghién cùu càc tinh chat tù cùa càc hdp chat RMnx2- ^^^

nhùng nàm 70, mot so tàc già nghién cùu càc tinh chat tù cùa càc hdp

chat RFe4Al3 [3,8,17]. Dàu nhùng nàm 80, còng viec này du'dc tiep tue

bdi Felner va còng su: trén he RT5AI5 va RT5AI7 (1980) [18,19]

(T=Cr,Mn,Fe,Cu). Gàn day, Wang va còng sxi (1988) [64] dà md rong giói

han thành p h àn cùa Fé lén den x = 10 trong hdp chat GdFexAl]^2-x bang

ky thuàt p h un màng va nhiét dò Curie dà di^dc nàng lén den già tri xàp

xi 500 K so vói 345 K cùa GdFe^Als. Mac dù hdp chat RFei2 khòng tòn

tai nhu'ng mot so càc tàc già nhu' de Mooij va Buschow [44], de Boer va

càc còng sxi [4], Buschow va còng su' [9] dà thòng bào rang càc hdp chat

RFei2-xMx co the du'dc òn dinh khi x > 1 vói M = Ti, V, Cr, Mo, W va Si

de tao nén càc hgfp chat trung gian vói càu truc ThMn]^2' Nhiét dò Curie

cùa càc hdp chat này thu'dng lón hdn 500 K, riéng tru'dng hdp Gd dat

-4

den 600 K. Khi thay the mot phàn sat bdi cobalt, hiéu ùng chù yeu là

nhiét dò Curie tàng manh theo nòng dò cobalt. Trong càc hdp chat

RFe]^2-xMx' di hu'óng cùa phàn mang sàt là ddn truc [4]. He so tru'dng

tinh thè' bàc hai A2^ tai vi tri 2a cùa càc nguyén tù dàt hiem co già tri àm

[9], dò lón già tri tuyét dòi cùa nò nhò hdn so vói càc hdp chat RC05 va

R2Fei4B. Dieu này cho thày càc dàt hiem Sm, Er, Tm va Yb vói he so

Stevens bàc hai aj du'dng là co dóng góp di hu'óng ddn truc .

Trong he vat liéu RTi2Mx, càc hdp chat loai R T n Ti dxidc quan tàm hdn

cà bdi vi Ti là nguyén tò co khà nàng dóng vai trò òn dinh pha càu truc

vói ty le thàp nhàt, mot nguyén tù trong mot ddn vi còng thùc. Trong khi

do mòi ddn vi còng thùc càn ìt nhàt 1,5 nguyén tù càc nguyén te V, Cr,

Mo, W va Si. Dieu này co y nghla dàm bào già tri moment tù bào hòa it

bi giàm bdi sxi pha loàng cùa càc nguyén tò khòng tù.

Nhii dà nói d trén, trong càc dàt hiem nhe, chi co Sm co dóng góp di

hu'óng ddn truc, do vày trong ho vat liéu RT^^Ti cùng chi co SruFe^^Ti

thùc sij' co thè' du'dc su dung de che tao nam chàm vTnh cùu. Vàn de khó

khan cùa còng nghe che tao nam chàm tù loai vat lieu SmFej^iTi là làm

sao dat diJdc l^c khàng tù lón. Thu'dng phàp làm nguòi nhanh dà du!dc

càc nhà che tao su dung. Noi dung cùa phu'dng phàp nhu! sau: ngu'di ta

p h un hdp kim dà du'dc nàu chày lén thành m.ot trong làm lanh dang

quay nhanh quanh mot truc. San pham thu du!dc là càc dai bang rat

mòng. Càc dai bang này co the du'dc xù ly nhiét tixidc khi dem che tao

thành càc nam chàm ket dinh. Già tri lu'c khàng tù phu thuòc vào vat

liéu ban dàu va càc dieu kien còng nghe khàc nbu* toc dò quay cùa trong,

àp suàt phun, thdi gian, nhiét dò xù ly nhiet v.v... Sun va còng su [62] dà

dat du'dc già tri cao nhàt cùa ìxic khàng tù H^ = 0,56 T tù nguyén liéu

- 5-

hdp thùc SmFeiiTi. Trong thi^c te, khi dàt trong tàm nàng cao ìxic khàng

tù, mot so tàc già dà xuàt phàt tù nguyén liéu khòng hdp thùc. Nhieu tàc

già cùng dà su dung còng nghe nitdrit hoà hoac carbon hóa de tao nén

càc vat lieu loai RFe^iTiNx hoac RFenTiCx- Bang càch do nhiét dò Curie

dà du'dc tàng lén dàng ké.

DÓI Tt/dNG CÙA LUÀN ÀN.

Nhìn vào qua trình nghién cùu, che tao càc nam chàm dàt hiem- kim

loai chuyén tiep chùng ta thày do là mot qua trình phàt trién rat nhanh

chóng, trong do càc nghién cùu ed bàn dà dóng mot vai trò vò cùng

quan trong. Nghién cùu ed bàn dà cung càp nhùng thòng tin hiéu biet

quy bau, giùp cho càc nhà còng nghe dinh hu'óng tìm tòi càc vat liéu

mói. Càc nghién cùu ed bàn con du!dc thiic hien rat ty mi ngay cà trén

càc loai vat liéu dà du^dc tìm ra, qua do càc nhà khoa hoc dà làm giàu

thém kho tàng kien thùc ve vat lieu. Càc ed che vi mò lién quan den càc

tinh chat cùa vàt liéu du'dc dac biet quan tàm, chùng giùp cho viec cài

tien còng nghe, nàng cao chat liidng, giàm già thành san pham. Tnidng

hdp loai vat liéu R2Fex4B là mot vi du dién hình, tù khi du'dc phàt hien

ra nàm 1984, loai vat liéu này trd thành dòi tu'dng nghién cùu cùa rat

nhieu nhà khoa hoc trén the giói, cho den nay dà co hàng nghìn còng

trình nghién cùu dà dxidc còng bò.

Loai vàt lieu RT^^Ti cùng là mot loai vàt liéu dàng quan tàm. Nò co

nhiJng dac tinh cùa mot vat liéu tù cùng. Ve mat nghién cùu ed bàn, vàt

liéu RTiiTi cùng là mot dòi tu'dng hàp dàn. Càc bài toàn khào sàt dóng

góp cùa p h àn mang dàt hiem co the co do tin cay cao do dàt hiem chi

chiem mot vi tri tinh the. Do co he so tnidng tinh thè' bàc hai A2O àm vói

già tri tuyét dòi khòng cao, trong nhieu tnidng hdp ngu'di ta quan sàt

thày hien tu'dng tài dinh hu'óng spin xày ra do sxi canh tranh di hu'óng

giùa hai phàn mang dàt hiem va kim loai chuyén tiep. Hien tu'dng tài

dinh hu'óng spin nhxi se thày sau này là mot dieu kien thuàn Idi tinh

toàn càc thòng so vi mò mò tà vàt lieu. Tuy nhién, loai vat liéu RFei^^Ti

con là mot vàt liéu rat mói, cho den nay so lu'dng càc còng trình lién

quan den loai vàt liéu này con rat han che. Tham chi mot so thòng tin

con dang trong trang thài khòng thòng nhàt giùa càc nhóm tàc già.

Tòi bàt dàu thxic hien chiidng trình nghién cùu sinh dùng vào thdi diém

loai vat liéu R T ^ Ti du'dc phàt hien. Phòng thi nghiem Vat ly Nhiet do

thàp dà nhan thày càc nghién cùu ve vàt lieu này là rat càn thiet de mot

mat hòa nhip càc hoat dòng khoa hoc trén the giói, mat khàc chuàn bi

kien thùc cho còng nghe che tao sau này. Càc yeu tò nói trén dà dàt vàn

de cho tòi dxidi sxi giùp dd cùa càc giào vién hu'óng dàn chon R T ^ Ti làm

dòi tu'dng cùa luan àn. Luàn àn du'dc thùc hien tai Phòng thi nghiem Vàt

ly Nhiét do thàp, Dai hoc Tòng hdp Ha nói. Trong pham vi khà nàng ve

thiet bi cùa phòng thi nghiem, chùng tòi khòng khào sàt tàt cà càc tinh

chat cùa vàt liéu ma tap trung nghién cùu ve di hxióng tù va hien tu'dng

lién quan mat thiet vói nò, hien tu'dng tài dinh hu'óng spin. Cu the ba he

màu dà du'dc che tao va nghién cùu:

Tbi-xYxFenTi

Dyi-xYxFeuTi

TbixSmxFeiiTi

d day Dy va Tb co di hxióng àm. Khi thay the mot p h àn Dy (hoac

Tb) bdi mot dàt hiem khàc khòng tù (Y) hoac co di hu'óng diidng (Sm),

di hu'óng cùa vàt liéu sé thay dòi dàn den sxi thay dòi cùa hien tu'dng tài

dinh hxióng spin. Trén ed sd càc phép do tù dò, he so tù hóa dòng thij'c

hien trén càc màu khòi va màu già ddn tinh thè, chùng tòi khào sàt

nhùng sxi thay dói do. Càc mò hình ly thuyet mò tà di hxióng tù dà du'dc

àp dung de ly giài càc ket qua thxic nghiem. Bang càc qua trình làm khóp

giùa càc ket qua thùc nghiem va tinh toàn, chùng tòi dà rùt ra càc thòng

so vi mò mò tà vàt liéu.

Ngoài p h àn md dàu va ket luan, bàn luàn àn gòm 6 chu!dng, 10 hình ve,

22 dò thi, 7 bang biéu va 74 tài liéu tham khào.

CHtfdNG 1: HE VÀT UÉU RTuTi, CÀC TINH CHAT CHUNG

1.1. CAU TRÙC TINH THÈ

Càc nghién cùu nhiéu xa tia X va nhiéu xa ndtron dà cho thay càc hdp

chat loai R(TM)i2 ^ói chung hay loai RTex^Ti nói riéng co càu trùc tinh

the' loai ThMni2- ^ ^^ ^ ^^ ThMn]^2 diidc trình bay trong hình 1.1 là càu

trùc tù giàc vói nhóm khòng gian I4/mmm va Z = 2. Bang 1.1 là càc ket

qua thxic nghiem va tinh toàn ve góc va cu'dng dò nhiéu xa tia X cùa hdp

chat GdFe]^o^2' do càc tàc già de Mooij va còng sxi dvta ra [45].

Su' chiem vi tri tinh the cùa càc nguyén tù dà du'dc mot so nhóm tàc già

thu:c hien, (Helmhold va Buschow trén he RFeioV2 (R=Y,Tb,Er) [27],

Moze va còng sij' trén vàt liéu YFej^^Ti [47]). Càc ket qua cho thày càc

nguyén tù dàt hiem chiem vi tri 2a cùa Th, vi tri co tinh dòi xùng cao

nhàt, 4 / m m m. Trong khi dò càc nguyén tò kim loai chuyén tiep p h àn bò

tai ba vi tri cùa Mn, 8f, 8i, 8j. Càc nguyén tù sàt hàu nhu' chiem hoàn

toàn hai vi tri 8f va 8j, con vi tri 8i co su phàn bò cùa cà hai loai nguyén

tù Fé va IVI (d day là V hoac Ti).

Trong vàt liéu YFe^j^Ti, khoàng càch giùa càc nguyén tù sat làn can thay

dòi tù 2,4 A dòi vói 8f - 8f den 2,97 A dòi vói 8i -8i [47].

Sò liidng càc vi tri làn can là (0; 8; 4; 8) dòi vói vi tri 2a, (2; 2; 4; 4) dòi vói

8f va (1; 4; 5; 4) dòi vói 8i. Ò day càc chù sò trong ngoàc thù tu' the hien

càc vi tri làn càn 2a, 8f, 8i, 8j [29] .Càc ket qua quan sàt dxidc ve do chiem

chò trong he vàt lieu RFe]^2-xMx du'dng nhu' khó du'dc giài

0 2a

€ 8f ® 8Ì © 8i

Hình 1.1: Cau trùc tinh thè hai ThMniz-

10-

Thytc nghi ém

Tinh

toàn

I

e 10, 59

9,4

e 10, 58

8, 5

14, 65

7,5

14, 65

3,0

14,85

23,1

14, 86

20,2

16, 44

14,0

16, 43

16,5

18, 21

72, 0

18, 22

72,3

18,70

28, 0

18,71

25,2

20, 96

64,5

20, 96

65,3

21, 08

110, 5

21, 11

116, 2

21,55

92, 0

21, 55

82, 3

22, 32

19,7

22, 30

15, 8

23,57

21, 0

23,58

19, 2

23,7:,

21, 0

23,71

21,0

24, 12

35, 0

24,11

34,0

25,32

10,2

25,32

9,9

•"

28, 37

6,7

28, 37

2,9

29, 81

13,3

29, 80

15, 5

30, 48

6, 6

30,51

7,3

30,84

7,2

30, 85

7,7

31, 45

17, 0

31, 44

12, 6

33,42

11,4

33, 43

12, 3

33,89

6,7

33, 89

5,1

35, 40

24,2

35, 40

24, 4

37,75

14,5

37,76

14, 9

38, 40

31, 0

38, 40

29, 9

38, 65

29, 0

38, 70

2 5., 2

39, 90

13,4

39, 91

10, 8

Bang 1.1: Càc ket qua thitc nghiem va tinh toàn ve góc va citòng dò nhiéu xa tia

X cùa hdp chat GdFejoV2 [45].

thich dxiB. vào kich thxióc nguyén tù. Khoàng càch R-T ngàn nhàt là giùa

vi tri 2a va càc vi tri 8i, mat khàc bàn kinh nguyén tù cùa càc nguyén tù

M ìdn hdn dàng ké so vói bàn kinh nguyén tù cùa Fé. TÙ hai dieu kien

trén, vi tri 8i le ra phài là vi tri khòng thuàn Idi nhàt cho càc nguyén tù

M. Chùng ta chi co thè giài thich du'dc sxi chiem vi tri 8i cùa càc nguyén

tù IVI neu cho ràng khoàng càch giùa càc nguyén tù kim loai chuyén tiep

dóng vai trò quyet dinh. That vày, khoàng càch trung bình T-T, tinh tù

càc vi tri 8i là Idn.

Dò chiem chò u!u tién vi tri 8i cùa càc nguyén tù IVI con co thè du'dc giài

thich bang hiéu ùng enthanpy, tue là hiéu ùng thu (tòa) nhiet khi tao

thành hdp chat, lién quan den tu'dng tàc Culong giùa càc ion. Ta biet

ràng, he tu'dng tàc giùa d'^t hiem va càc kim loai IVI là ìxic day, nhiét

lu'dng tao hdp chat là du'dng. Nhiét liidng này thàp nhàt khi càc nguyén

tù M chiem vi tri 8i do d vi tri này, su' lién ket giùa càc nguyén tù IVI va

dàt hiem là nhò nhàt.

1.2 MOMENT TÙ

1.2.1. Moment tù 3d

Moment tù cùa kim loai 3d phu thuòc mot càch phùc tap vào mat dò

dinh xù cùa càc trang thài dién tù, phàn ành bàn chat, sò lu'dng, khoàng

càch va càu hình khòng gian cùa càc nguyén tù làn can.

Moment tù trung bình cùa phàn mang 3d trong mot hdp chat R-T nào

dò co the du'dc xàc dinh tù càc phép do tù dò cùa càc hdp chat vdi R là

dàt hiem khòng tù. bao gòm cà Y. Càc phép do tù dò trén he YFei2-xMx

cho thày m o m e nt tù phàn mang 3d giàm nhanh theo nòng dò x tàng. Ò

- 12-

B A ( T)

Ms(tlB/F.U)

4.2

C(À)

a (A)

Tc(K)

19.0

4.0

2.0

524

16.6(2

4, 78

8, 51

)

547

4,78

8, 56

16. 8

10.5

4,78

584

8,54

17.1

4,77

607

8, 50

12.5

9.7

554

4,77

8, 51

10.6

9.7

2.3

4,77

534

8, 48

11.3

4,77

520

8, 47

4,77

9.2

8.3

3.6

505

8, 46

12.4

4,77 ,

8, 46

496

2.2

8, 46

4,77

488

15.7

4.2 K 290 K K 290 K R

Bang 1.2: Tóng két càc so lieu ve tinh thè hoc va mot so tinh chat tù ed bàn

cùa càc hdp chat RFejjTi, diidc difa ra bài Hu va cgng su' [29].

hdp chat YFeiiTi, do nòng do nguyén tù Ti giàm den 1, do dò già tri

moment tù bào hòa dat den già tri |j.s = 19 ng/f.u. Sii p hu thuòc thành

p h àn cùa moment tù cùa càc nguyén tù 3d cùa hai hdp chat Y(Fe]^.

xCox)iiTi va Y(Fei.xNix)iiTi dà diidc nghién cùu bdi Yang va còng su

[65]. Ket qua cho thày d cà hai tru'dng hdp, du'dng cong M-3d(x) dat cu'c

dai tai x - 0,28 dòi vdi Co va x = 0,07 dòi vdi Ni. Hien tu'dng này co the

diigfc giài thich bang càu truc vùng 3d. Theo du'dng Slater-Pauling, co sxi

giao nhau giùa sàt tù yeu va sàt tù manh trong hdp kim hai nguyén Fe]^.

xCox va Fei_xNix khi ^àng x.

De tinh toàn moment tù cùa càc kim loai chuyén tiep 3d, ngu'di ta

thu!dng su dung mò hình hóa tri tù. Mò hình này bò qua càc chi tiet ve

mòi tnidng tinh thè hoc, d\idc thxic hien trén càc vat liéu sàt tù manh

ma tinh chat xàc dinh cùa no là càc vùng 3d spin-up hoàn toàn trén

hoac du'di m ùc Fermi. Cho den nay, phiidng phàp này dà khà thành

còng khi giài thich sxi phu thuòc thành p h àn cùa càc moment tù trong

nhieu hdp kim hai nguyén, trong do co hdp kim lién kim loai R-T.

Khi àp dung mò hình này cho YTe^Ti, già tri mò ment tù quan sàt du'dc

khà thàp hdn so vdi tinh toàn, cho thày YTe^iTi là chat sàt tù yeu. Tuy

nhién, khi thay the mot phàn Fé bdi Co, già tri mò ment thiic nghiem

tien dàn den cùng càc già tri tinh toàn cho mot sàt tù manh.

1.2.2 Moment tùf dàt hiem

Moment tù cùa càc ion dàt hiem co nguòn gòc Idp vò dién tù 4f khòng

day. Càc dién tù 4f co tinh dinh xù cao do bi che chàn bdi càc Idp vò

ngoài. Tu'dng tàc spin-qul dao giùa càc dién tù là tu'dng tàc manh nhàt

dòi vdi càc dién tù cùa mot ion dàt hiem trong hdp chat R-T, nò tao càp

càc spin sj va mò men qui dao ì[ cùa càc dién tù riéng biet, du'a tdi

nguyén ly Hund S = S ^ ax = S sj, L = Lj^ax = ^ li- Cùng tù nguyén ly

Hund, moment tù tòng còng J co già tri S = L - S dòi vdi càc dàt hiem

nhe, J = L + S dòi vdi càc dàt hiem nàng. Moment tù cùa càc ion dàt

hiem, khàc vdi càc kim loai chuyé'n tiep, co dóng góp tù cà moment

ML ='MB^

( 1 . 1. a)

spin va m o m e nt qui dao.

Ms-~

'^^B^

( 1 . 1. b}

[^ = I^L+f^s =-[^BÌL + 2S)

{ 1 . 2 . a)

Trong tru'dng hdp J khòng suy bien

- 14-

[i=-gjf^BJ

( 1 . 2 . bl

gj=

( 1 - 3)

trong do

*' 27(7+1)

là thùa sò Lande.

1.2.3 Moment tù cùa hdp chat R F e n Ti

TÙ càc phép do tù dò d nhiét dò thàp cùa càc vat liéu he RFe^^Ti, ngu'di

ta co the ket luan ràng si^ tao càp giùa càc moment dàt hiem va moment

3d là dòi song dòi vdi càc dàt hiem nàng va song song dòi vdi càc nguyén

tò dàt hiem nhe, co nghià là su' tao càp giùa càc spin dàt hiem va kim

loai chuyén tiep là dòi song. Hu va càc còng su' dà tòng ket càc sò lieu ve

tinh the hoc va mot sò tinh chat tù ed bàn cùa càc hdp chat RFe^^Ti

[29], ket qua dxidc du'a ra trong bang 1.2.

1.3. CAC LOAI TtfdNG TAC TRAO DÓI TRONG VAT UÉU RFenTL NHIÉT DÒ CURIE

1.3.1 Mò hình tnfdng phàn tù cùa càc Ioai txióng tac trao dòi.

Khi khào sàt tu'dng tàc trao dòi trong mot chat ràn, chùng ta

thiidng già thiet càc spin dinh xù d mòi ion va dùng mò hình trao dòi

Heisenbeg de mò tà. Theo mò hình này Hamiltonian trao dòi du'dc viet

du'di dang :

Viec lày tòng du'dc thiic hien vdi tàt cà càc ion tù trong mang, Jjj là tich

p h àn trao dòi giùa càc ion thù i va thù j va SJQ*) là spin tòng cùa ion tai vi

tri i(j). Phép gàn dùng tru'dng phàn tù là sxi thay the tàt cà càc mò ment

spin (trù vi tri thù i) bang già tri trung bình cùa nò. Trong he R-T, xày ra

ba loai tu'dng tàc T-T, R-T va R-R. Goi tich phàn trao dòi trung bình cùa

càc ti^dng tàc trao dòi T-T, R-T, va R-R làn ìxidt là ]YY> JRT ^à JRR, chùng

ta co the tàch riéng 3 sò hang. Hamiltonian (1.4) co the du'dc viet nhii

r

R

T

R

R'

Trong thij'c te de thuàn tién ngu'di ta su dung moment tù cùa nguyén tù

thay vi su dung moment spin. Goi sò nguyén tù kim loai chuyén tiep va

dàt hiem trong mot ò mang là Nj va NR, mò ment tù mòi phàn mang

A/y. = Nj. - -2NJ.JUQ

( 1. 6a}

^R =^R =-gj^R^B

f l - 6 b)

cùa mot ò mang là:

The 1.6a, 1.6b va 1.5, chùng ta co Hamiltonian tiidng tàc trao dòi cho

mot ò mang :

Ò day phép lày tòng dùdc thùc hien trong toàn ò mang.

Càc sò hang Bxr^^, BRX^^> ^ R R ^^ du'dc goi là càc tru'dng p h àn tù, chùng

(1.8a)

- n^Mjj

(1.8b}

B^j =-Yn^j.Mj

Ódày

lién he vdi mò ment tù càc phàn mang bdi càc biéu thùc

r-'-^S^ s.

16-

va nxT' riRT ^^ ^RR ^ti'dc goi là càc he sò tnfdng trao dòi, chùng lién he

^ ~ì

( l . l Oa

vdi càc tich phàn trao dòi bdi càc biéu thùc

« 7T

I:A. i-^o Oboe

_

J ^j

N.^W/^3 i

{ 1 . l O b)

"RT

^KB

_

"^ RR

l . l O c,

"RR

Thòng thuidng IxT > ^'^ JRT "^ ^'y JRR < ^I ^^ ^ho càc he sò tnidng trao dòi

giùa NRR va JRR.

du'dng, dàu trù xuàt hien trong càc biéu thùc lién he giù'a nj^x va JRT,

( 1 - 1 1)

••"

Tu!dng tàc R-T trong phiidng trình 1.7 co the viet theo càch khàc

Y.[^R^RT=Y.^T^^ R

T

( 1 - 1 2)

v ói

B^ =-rf^TR^R

ÌPTR =^RT)

Già tri y = 2(gj-l)/g the hien mòi quan he moment spin va moment qui

dao cùa m ot ion dàt hiem. Cd che tao càp càc moment tù cùa tiidng tàc

R-T p hu thuòc già tri y; JIR song song vdi |j.j dòi vdi dàt hiem nhe (y < 0)

va jiR p h àn song song vdi ji-j dòi vdi dàt hie m nàng (y > 0). Cd che này

cùng dà du'dc néu lén tù càc ket qua thiic nghiem do moment tù bào

hòa cùa he vat liéu RFei^Ti (muc 1.2.3).

Dxia vào dinh luat Curie, ngu'di ta dà xày dving du'dc mòi lién he giùa

nhiet dò Curie va càc hàng sò tu'dng tàc trao dòi

1 . 13

T^=l[T,^T,^^(T,^T,y+4T,,]

17- ...:;r:^..

I r«;

Ò day T j, TR va TRX thè' hien sxi dóng góp cùa càc tttdng tàc T-T, R-R, R-

( 1. 1 4 a)

Tj. = Hj^Cj.

( 1 . 1 4 b)

^r ^V'^^RRCR

( 1 . 1 4 C)

'^RT ^ f^lrCnC,

T va chùng dxidc tinh bdi càc biéu thùc

trong dò

4N,gjJiJ.Ì)Ml 3k,

là càc hàng sò Curie, 2[S*(S*+l)]^/2^g là mò ment tù hiéu dung cùa mot

nguyén tÙT trong trang thài thuàn tù.

Doi vdi mot he vat liéu R-T, n jj co the du'dc xàc dinh tù vat lieu dòng

càu trùc trong dò dàt hiem là khòng tù, tu'dng tu' URR CO the du'dc xàc

dinh tù vat liéu dòng càu trùc trong dò kim loai chuyén tiep là khòng tù.

Do tifdng tàc R-R rat yeu, URR thu'dng du'dc bò qua. Tù càc già tri dà biet

nj^j=-

( 1 . 16

cùa n xx va URR, ta co the xàc dinh du'dc n Rj theo còng thùc

1.3.2 Ket qua thiic nghiem ve tiidng tàc trao dói, nhiét dò Curie trong

vat Ueu RTuTix-

Tifffng tàc R-R

Khàc vdi he R2T14B khòng tòn tai hdp chat ma d dò T là khòng tù. trong

he KIi2y co rat nhieu hdp chat vdi T là kim loai khòng tù nbu* RZn]^2'

18-

RMngAle, RCU4AI8 .v.v. Tù càc già tri nhiét dò Neél do du'dc trén he

ùng.

RCu4Al8> càc tàc già Felner va Nowik [17] dà dxia ra càc già tri nRR tu'dng

DÒi vdi càc dàt hiem nàng, nRR hàu nhu' khòng dòi vdi càc già tri trung

bình 30 [XQ, trong khi dòi vdi dàt hiem nhe nRR tàng nhanh ve phia La.

Tiidng tàc Fe-Fe

Tu'dng tàc trao dòi sàt-sàt trong he RFei^Ti co thè du'dc rùt ra tù nhiét

dò Curie cùa càc hdp chat vdi dàt hiem khòng tù (R=Y hoac Lu, theo mò

hình dà trình bay d trén).

Moment tù hiéu dung cùa sàt 2 [S*(S*+I)]'/2 ^g ^^idc lày là 3.7 I^B ti sxi

so sành dò càm thuàn tù cùa càc hgfp chat lién quan (RFe2, R2Fe]^7 [10]

va R2Fei4B [6]). Lày già tri thè tich trung bình cùa ò mang là 173 À^

cho cà Jay RFenTi, tàc già Hu du'a ra già tri npeFe - 231|ao cho YFenTi

(Tc=524K) hoac npefe = 215|io cho L u F e n Ti (Te = 488K [29]). Khi so

sành nhiét dò Curie cùa YTe^^Ti vdi càc hdp chat Y(Fex2-x^x) (^ - ^'

Cr, Mo, W) Buschow va de Mooij [11] cho thày s\i thay the mot p h àn Fé

bdi kim loai khòng tù dàn den sii giàm T^. Tuy nhién nhiét dò Curie T^

sé tàng neu thay the Fé bdi Co hoac tham chi Ni trong càc hdp chat co

càu trùc 1:12. Vi du Yang va còng su' do du'dc già tri T^ = 943 K dòi vói

YCoiiTi [65].

Theo ly thuyet tru'dng phàn tù, dòi vdi mot hdp chat R-T, trong do R là

dàt hiem khòng tù, nhiét do Curie du'dc quy dinh bdi hai dai lu!dng: He

sò tu'dng tàc trao dòi n jx va moment tù trung bình <|J.X> tai O^K hoac

moment tù hiéu dung i^eff ^ trang thài thuàn tù.

Nhiét dò Curie du'dc tinh bdi biéu thùc:

{ 1 . 1 7 a}

_N^n^l —

3k,

Tc=

( 1 . 1 7 b)

T T —^ àfCg

hoàc:

Khi khào sàt su phu thuòc T^ vào <^j>^, ngiidi ta quan sàt thày d

càc hdp chat vdi Co hoac Ni, T^ ty le vdi <]i'j>^, trong khi dò dòi vdi hàu

het càc hdp chat Y-Fe, nhiet do Curie thàng giàng trong khoàng 500-600

K. Dieu này cho thày d càc hdp chat Y-Fe, he sò npeFe giàm khi <[ipe>^>

tàng.

Tifcfng tàc R-Fe

^ ; ^ .= ^^

( 1 . 1 8)

Tio'dng tàc R-Fe co the du'dc rùt ra tù còng thùc:

Càc tàc già Hu va còng sxi dà thùc hien càc phép do nhiét dò Curie va

tinh toàn hang sò tij'dng tàc trao dòi, ket qua diJdc du'a ra trong bang

[1.3]. Bang này cùng du'a ra ket qua tinh nj^pg khi bò qua tu'dng tàc trao

dòi R-R.

Trong càc tinh toàn này, già tri nhiét dò trat tù cùa phàn mang sàt là Tpe

~ 488 K lày tù LuFe^iTi, cùa phàn mang dàt hiem TR lày tù day

RCU4AI8, the tich trung bình cùa ò mang cùa day RFe^^Ti là 173 A*^.

-20

So sành càc ket qua tinh toàn trong hai tru'dng hdp tinh den va khòng

tinh den tùdng tàc R-R, ta thày sxi sai khàc rat nhò, chùng tò ràng tùdng

tàc R-R trong càc vàt liéu càu trùc 1:12 co thè du'dc bò qua.

547

607

584

554

534

505

496

Tc(K)

520

157

351

296

178

156

157

156

163

^RFe

157

158

358

303

183

159

164

"^ R Fe

Nd Sm Gd Tb Dy Tm Ho

Bang 1.3 Càc già tri nhiét do Curie

thi/c nghiem va càc he so tu'dng tàc trao

dói njipQ (ddn vi/UQ) cùa càc hdp chat RFejjTi, he so n'j^p^ dudc

tinh vài viec bò qua tiidng tàc R-R.

He sò tu'dng tàc trao dòi n^-pe giàm theo thi^ tù day dàt hiem dòi vói

càc dàt hiem nhe, trong khi lai hàu nhu' khòng dòi vdi dàt hiem nàng. Sxi

thay dòi cùa n ^ . pe lén day R F e ^ Ti tuJdng t\i vdi nhieu hdp kim lién Idm

loai R-Fe khàc, nò du'dc giài thich chù yeu do su' thay dòi cùa bàn kinh

Idp vò 4f dàn den sii thay dòi cùa tùdng tàc 4f-5d.

CHÙdNG 2: LY THUYET MÒ TA DI H L / Ó NG TÙ TINH THÈ. CÀC NGHIÉN CliU VE DI HÙÓNG Tt/ VÀ HIÉN T L / Ò NG TÀI DINH HL/ÓNG SPIN TRONG HE VAT UÉU R F e n Ti

2.1. MÒ TÀ mÉN TÙdNG LUAN DI H Ù Ó NG TÙ TINH THÈ

2.1.1. Nàng li:rdng di hiidng

Càc tinh chat tù cùa mot vàt lieu sat tù hay ferri tù nói chung co tinh di

hu:dng, txic là nàng lu'dng noi tai phu thuòc hu!dng cùa véc td tù dò so vdi

hu'dng cùa càc truc tinh the. Trong tru^dng hdp nàng liidng di hi^dng gay

bdi tinh dòi xùng tinh thè cùa vat liéu, ngu'di ta goi là di hu'óng tù tinh

thè'. Di hiidng tù tinh the co nguòn gòc tù su ket hdp càc hiéu ùng tiidng

tàc spin - qui dao va su' dich chuyén cùa càc suy bien qui dao cùa càc

trang thài dién tù do tu'dng tàc vdi tru'dng tinh the. Càc mò hình ly

thuyet vi mò co thè giài thich thòa dàng nhieu ket qua thiic nghiem. Tuy

nhién, mò tà hien tu'dng luan cùng co thè du'a den nhùng giài thich ddn

giàn, trùc tiep, dinh tinh càc qua trình tù hóa va càc chuyén pha tù ma

khòng càn den nguòn gòc vi mò cùa hien tu!ofng.

Nàng lu!dng di hu'dng tù tinh thè E^ co the du'dc viet du!di dang chuòi càc

lùy t h ùa cùa càc cosin chi phu'dng cùa véc td tù dò vdi càc truc tinh the.

Do tinh dòi xùng dac tru'ng cùa mòi loai càu trùc tinh thè, chuòi này co

the du'dc ddn giàn hóa thành càc phu'dng trình ddn giàn.

Dòi vói mot tinh thè ddn truc co dòi xùng lue giàc, E^ co the d\ióc viet •

E^ = K^ sin" 0-^K^ sìn^ O+K^sìn^ 0+K^ sìn^ Ocosócp [2. la)

^

trong khi dò, dòi vdi cau trùc tu' giàc ta co:

E^ = K^ sin" O-^K-, sin^ 0-^K^sìn^ 0-\-{K^sm^ 0-\-K^ sin^ ^cos4^ {2.ib)

22

d day, 9 là góc giùa véc td tù dò va truc e, (p là góc giùa hình chieu cùa

véc td tù dò lén mat phàng ab va truc e, Kj (i = 1, 2, 3...) là càc hàng sò di

hu'dng.

Nhùng phu'dng trong tinh thè tu'dng ùng vdi ci^c tiéu cùa EA goi là

phu'dng de tù hóa, con nhùng phiJdng tu'dng ùng vdi cu'c dai cùa E/^ goi

là phu'dng khó tù hóa. Lày cu'c tié'u càc phu'dng trình (2.1) ta sé xàc dinh

du'dc phu'dng de tù hoà cùa tinh thè'. Trong càc hang sò di hu'dng, hang

sò bàc hai Ki co vai trò quan trong hdn cà, tiep do là hàng sò bàc bòn

K2. Càc dieu kien cùa hang sò K^, K2 dòi vdi mot hu'dng di tù hóa nhàt

dinh trong mot tinh the ddn truc dxidc trình bay trong bang 2.1. Hình 2.1

trình bay giàn dò phc cùa mot chat sat tù ddn truc vdi hai hàng sò di

K3_>0

K i <0

K;i_<0

K;L>0

-Kx>K2>-oo

- ^ K i > K 2 > - oo

oo>K2>-Ki

co>K2>-^K]_

H u ó ng de

9 = 0

e = 90O

9 = a r s i n(

K 1 / 2 K 2)

tù h óa

T r uc

Mat p h à ng d ay

hu:dngKi,K2.

Bang 2.1: Hu'dng de ti/hóa dói vài càc tinh thè lue giàc va ti/giàc [48].

Trong m ot tù trudng ngoài HQ, nàng lu'dng tu' do cùa mot chat sàt tù co

thè dxidc viet.

( 2 . 2)

F^E.-Mfl,

d day ngoài nàng lu'dng di hu'dng E^» co thèm p h àn nàng lu'dng tinh tù

MsHo-

23

Ddn

trac

Ooc

Hình 2.1: Gian dò pha càu trùc tù cùa mot. chat sàt tù ddn truc vài hai hàng so

di hi/àng Kj va K2_

Hit phèhg day

Trong mot vat liéu sat tù loai feri tù vdi hai p h àn mang Mj trd lén

(i=l,2,3....n), vàn de sé phùc tap hdn. Nàng lu'dng txi do tòng còng trong

tru'dng hdp này khòng chi co tòng càc nàng li:^dng di hu'dng va nàng

lu'dng tinh tù cùa càc phàn mang ma phài bao gòm cà nàng lu'dng tu!dng

tàc giù'a càc phàn mang này.

DÒi vdi tru'dng hdp n phàn mang, ta co:

( 2 . 3)

;

1=1

/ =!

d day nij là he sò tu!dng tàc trao dòi giù'a càc phàn mang i va j, 9j va cpj là

góc tà va góc vi cùa véc td tù do Mj vdi càc truc [001] và[100]. Trong

tru'dng hdp vàt liéu co hai phàn mang a va b, phu'dng trình trén trd

-24

thành:

F = E:{G^,(p^)^E',{e,^cp,)^n^MM,-{f^^ + M,)H, ( 2 . 4)

Phu'dng trình (2.3) va (2.4) cho he nhieu phàn mang du'dc gidi han trong

tnidng hdp nàng lu'dng tao càp giùa càc phàn mang là rat Idn.

Nàng lu'dng di hufdng tù dóng mot vai trò quan trong trong viec xàc dinh

di hu'dng tù cùa càc vàt liéu tù cùng, dac biet trong càc qua trình tù hóa

dàng nhiét va sii thay dòi cùa tù do theo nhiét do. Mat khàc càc dai

lu'dng dac tru'ng cùa di hu'dng tù tinh thè cùng thu!dng du'dc rùt ra tù càc

qua trình này.

2-1.2 Càc qua tiình tù hóa

DÒi vdi he m ot phàn mang, su' biéu hien cùa /du'dng cong tù hóa

nói chung là ddn giàn. Du'dng cong tù hóa do theo phu'dng khó tù hóa

tiem can den già tri bào hòa Mg tai mot tù tru'dng H^, goi là tru'dng di

hu'dng.

Mò tà hien tu'dng luàn càc qua trình này co thè du'dc thiic hien

bang càch cxic tiéu hóa phu'dng trình (2.3) theo góc 9. Neu chi tinh d en

càc hàng sò di hu'dng bàc hai K^ va bàc b òn K2, càc ket qua cùa qua

trình này là còng thùc Sucksmith-Thompson [61]. DÒi vdi he di hu'dng

ddn truc, còng thùc co dang:

+ —-^Ml ( 2 . 5) Mj_ M: M

— =

—y—~+~r-;T^ii

( 2 .6

con dòi vdi he di hu!dng mat phàng day, ta co:

25-

d day Mg là tù dò bào hòa, M_j_ va M// theo thù tu' là tù dò do theo hai

phu'dng vuòng góc va song song vdi truc e. TÙ càc phu'dng trình 2.5 va

2.6 ta co the tinh dxidc già tri tru'dng di hu'dng H^ = 2(Ki+2K2)/Ms cho

tru'dng hdp di hu!dng ddn truc va H^ = -(2Ki/Ms) cho tnJdng hdp di

hu'dng mat phàng day .

Càc hàng sò di hu'dng Kj va K2 co thè dxidc rùt ra tù du'dng Sucksmith-

Thompson (H/M_L phu thuòc M_i_2 hoac H/M// phu thuòc M//^) bang

càch tìm dò dòc va giao diém cuà du'dng vdi truc tung.

Khi do du'dng cong tù hóa theo phiidng khó, dòi khi ngu'di ta quan sàt

thày hien tu'dng diidng cong tù hóa co sxi nhày bàc, du'dc goi là qua trình

tù hóa bàc I (FOMP) [2]. Nguyèn nhàn cùa hien tu'dng nay là sxi canh

tranh cùa càc hàng sò di hiJdng dàn den su tòn tai hai cu'c tiéu trén

du'dng cong nàng lu'dng txi do nhu' mot hàm cùa tù do.

Qua trình tù hóa dòi vdi he nhieu phàn mang phùc tap hdn nhieu so vdi

nhùng diéu dà trình bay d trén. Du'di tàc dung cùa tù tru'dng già thiet ve

càu trùc còng tuyén cùa moment tù giùa càc phàn mang khòng thòa

man, tù tru'dng co thè gay nén mot góc lech nhò giùa chùng. Hien tu'dng

này ành hu'dng dàng ké den di hu'dng tù vi mò.

Mot tron*' càc dàc tru'ng cùa he nhieu phàn mang là co càc chuyén pha

càm tru'dng trong qua trình tù hóa. Càc chuyén pha này co thè du'dc mò

tà khà tòt bang mò hình hien tu'dng luan. Trong càc vàt lieu tù cùng R-T

hai phàn mang, ngu'di ta thu'dng quan sàt thày loai chuyén pha càm

tru'dng do. sii phà vd càu trùc dòi song cùa hai p h àn mang (FOMR) [20].

Tinh toàn cho qua trình này co thè thxic hien trén ed sd phu'dng trình

(2.4) cùa mot he hai phàn mang trong dò càc sò hang nàng lu'dng di

-26-

hiióng E/^} (i = a, b) chùa càc hàng sò di hu'dng K4I (i = a, b). Qua trình

làm khdp càc du'dng cong tù hóa thij'c nghiem va tinh toàn giùp chùng ta

khà nàng xàc dinh di hu'dng cùa càc phàn mang va he sò tu'dng tàc trao

dòi.

2.1.3. Sii phu thuòc nhiet dò cùa tù dò

Do su phu thuòc nhiét dò cùa di hu'dng tù tinh thè khà phùc tap, su thay

dòi theo nhiét dò cùa càc hàng sò di hiidng cùa càc phàn mang là khàc

nhau co thè gay nén mot si^ thay dòi ve hu'dng cùa véc td tù dò. Loai

chuyén pha càm nhiét này thu'dng dxidc goi là hien tu'dng tài dinh hu'dng

spin (SRT).

DÒi vdi mot chat sàt tù ddn truc ddn giàn (he mot phàn mang) hien

tu'dng tài dinh hxióng spin xày ra tai nhiét do T SR ma tai do, càc hang sò

di hu'dng K]^ va K2 nàm trén càc du'dng pha tù trén giàn dò pha dxidc

trình bay trén hình 2.1.

Bang càch so sành dò Idn cùa càc nàng lu'dng txi do cùa phu'dng trình

lién quan den càc pha càu trùc tù khàc nhau, ta co thè chi ra càc diéu

Don truc-Mat phang

K2_ + K2 = 0

K]_>0

Don truc-Góc (cone)'

K]_ = 0

K2>0

Mat p h à n g - G óc

(cone)

Ki + 2K2 = 0

K^L^^

kien cùa sii chuyén pha càu trùc nhxi sau:

Ngiidi ta dà chùng minh rang sxi chuyén càu trùc tù ddn truc sang cone

va tu' mat phàng sang cone là càc chuyén pha loai II, trong khi dò su'

chuyén tù ddn truc sang mat phang day là chuyén p ha loai I [58].

27-

v àn de trd nén khà phùc tap trong càc he nhiéu phàn mang. Trong càc

tru'dng hdp này, nàng It^dng tu' do phài du'dc mò tà bang phu'dng trình

(2.3) hoac (2.4). De ddn giàn hóa, chùng ta khào sàt mot he hai phàn

mang, chi tinh den càc hàng sò di hu'dng bàc hai Kji (i = a, b). Khi khòng

co tnidng ngoài, nàng lu'dng tij' do co thè du'dc viet nhu' sau:

F^n^MM^cos{e^ + e,) + K:sxn'e^-vK\sxn~9, (2.7)

d day 9a, 9b theo thù tu' là góc tao bdi càc moment IVI^ va M^ vdi truc e.

Trong tru'dng hdp co canh tranh di hu'dng giùa hai phàn mang (K^^ va

K^b là ngu'dc dàu) bang càch ci^c tiéu hóa phifdng trình (2.7) theo Q^ 0b

ta sé thu dxidc càc nghiem

^. = ^. = 0^1 (2.8a)

cos(^, + e,) - -n^B^MA-^^-^] (2 . 8b)

Nghiem (2.8b), tiJdng ùng vdi su' dinh hiidng cùa moment càc phàn

mang lech khòi truc e cùng nhxi giùa bàn thàn chùng. Càu trùc này tòn

Tvèl

/ • A ., A.,

I T^a \K^ +KA =

tai trong khoàng ma d dò thòa man diéu kien

A—y- (2.9)

Càc nhiét do chuyén pha TsRi va TsR2 lién quan den su' bat dàu va két

thùc qua trình quay véctd tù dò co thè diidc xàc dinh bdi su! phu thuòc

nhiét do cùa càc moment tù Ma, Mb cùng nhu! càc hàng sò di hu!dng

K i^ Kib.

Phifdng trình (2.9) chùng tò rang mòi quan he giù'a di hu'dng tù va tu'dng

tàc trao dòi là càn thiet de giài thich SRT trong he nhiéu phàn mang.

28

Trong vùng nhiét dò chuyén pha, ngoài su léch cùa véc td tù dò tòng

còng khòi càc truc tinh thè, co thè xày ra su' tao góc giùa moment càc

p h àn mang.

2.2. MÒ TÀ VI MÒ VE DI HUfÒNG TÙ CLFA CÀC HÒP CHAT R-T

Trong càc hdp chat loai R-T, tòn tai hai phàn mang tù - phàn mang dàt

hiem va p h àn mang kim loai chuyén tiep. Di hu'dng tù tinh thè toàn

p h àn cùa he du'dc coi nhu' tòng sxi dóng góp riéng biet cùa phàn mang

dàt hiem va p h àn mang kim loai chuyén tiep. Di hu'dng tù cùa phàn

mang dàt hiem rat Idn va phu thuòc manh vào nhiet dò. Di hu'dng phàn

mang kim loai chuyén tiep nhò hdn nhu!ng quan trong d nhiét dò cao do

it p hu thuòc nhiét dò. Tu!r'ng tàc R-T màc dàu nhò hdn ed mot bàc so

vdi tu'dng tàc T-T nhu'ng dóng mot vai trò quan trong trong viec xàc dinh

sxi p hu thuòc nhiét do cùa di hu'dng phàn mang dàt hiem va trong hàu

het càc vat lieu tù cùng no làm cho di hu!dng p h àn mang dàt hiem trd

nén quan trong ngay cà d nhiét do phòng.

2.2.1. Di hxióng tù cùa p h àn mang 3d

Cùng giòng nhu! tù dò, di hu'dng cùa phàn mang 3d cùa mot hdp chat R-

T du!dc xàc dinh tù di hu'dng cùa càc hdp chat dòng càu trùc trong dò R

là dàt hiem khòng tù (La, Lu, Y). Càc két qua thxic nghiem cho thày phàn

mang cobalt va sàt trong càc vat lieu này co di hu'dng tù tinh thè Idn hdn

trong càc kim loai thuàn cobalt, sàt. Vi du hàng sò di hu'dng K^cùa YC05

d 4,20K khoàng 7,4x10^ J/m3 so vdi 7,9x10^ J/m^ cùa cobalt kim loai.

Ngoài ra, di hu'dng tù dò khà Idn cùng du'dc quan sàt thày trong nhiéu

hdp chat R-T.

Nhu'ng két q ua thu!c nghiem trén cho thày dóng góp Idia Idn cùa

m o m e nt qui dao tdi moment tù 3d trong càc vat liéu R-T, khàc vdi trong

càc kim loai thuàn 3d, moment tù chi co nguòn gòc spin. Két qua cùa

viec m o m e nt qui dao khòng bi dóng bang hoàn toàn bdi hiéu ùng tnidng

tinh thè (CF) là tiidng tàc spin-qui dao Idiòng thè bò qua trong càc tinh

toàn càu trùc vùng dòi vdi càc vàt liéu R-T. Tuy nhién, day là vàn de rat

khó khan do sxi p h ùc tap cùa càu trùc.

Mac dù bàn chat tap thè cùa càc dién tù 3d, trong nhiéu tru'dng hdp

ngiidi ta co thè mò tà tù do va di hu'dng tù cùa phàn mang 3d trong càc

vat liéu R-T bang mò hình dinh xù. Trong mò hình này, ngu'di ta khào sàt

tù dò va di hxióng ti riéng chò cùa càc ion tai càc vi tri xàc dinh, co tinh

den do chiem chò u'u tién cùa tùng vi tri tiiih thè.

Nàng lu'dng di hu'dng tù gay bdi tu!dng tàc spin-quì dao cùa mòi nguyén

E,^Esoi^)-E,o(f/) = ^y\^^' ^^'^

( 2 - 1 0)

tù tai vi tri nhàt dinh du'dc viet nhxi sau:

Trong dò E so (//) "^à £50(-L) là nàng liidng tu!dng tàc spin-quT dao (£50=-^

LS) trong hai tnidng hdp càc moment tù song song va vuòng góc vdi

truc e. A|j.L - (<1^L>// " ^M-L^x) là dò lech cùa càc già tri moment qui dao

trong hai tniòfng hdp trén. Nàng lu'dng di hu!dng tù tinh thè tòng còng,

1 '" E,^-Y^n^E\

trén Cd sd mò hình di hu'dng tù riéng chò d\idc viet du'di dang.

(2.11)

Ò day ni là sò ion 3d tai vi tri i trong mot ò mang, E^^ là nàng lu!dng di

hu'dng riéng chò

-30

2.2-2. Di hxióng cùa phàn mang 4f

Trong càc hdp chat R-T, tru! tru'dng hdp T là Ni co tinh chat tù yéu va

dàng hu!dng, con sàt va cobalt co di hu'dng tù tinh thè dàng ké. Su' phàn

tich vi mò di hu'dng tù R trong càc hdp chat này trd nén phùc tap do

mot mat phài két hdp su' dóng góp di hxióng tù tinh thè (MCA) cùa cà

hai p h àn mang, mat khàc phài tinh den vai trò cùa nàng ìxidng tu'dng tàc

trao dòi R-T. Tuy nhién nhùng hiéu biet gàn dùng ve di hu'dng cùa phàn

mang R tham chi con rò hdn ve di hu!dng cùa phàn mang 3d. Ly do là su!

dinh xù cùa càc dién tù 4f dà làm cho mò hình di hu'dng ddn ion du'dc

àp diing rat tòt, va hdn nùa sò vi tri tinh thè khà di cùa càc ion R trong

mot càu trùc nào dò thu'dng nhò hdn sò vi tri tinh thè cùa càc ion T.

Ion 4f trong mot hdp chat R-T co thè du'dc mò tà trong gidi han mot ddn

761^ = ^ SO "*" ^exc ~^ '^CF

( 2 . 1 2)

ion bdi Hamiltonian sau:

Tudng tàc Spin-quT dao (SO) thu!dng manh hdn nhiéu so vdi càc tu'dng

tàc khàc. Khoàng càch giù'a càc mùc nàng lu'dng bi tàch bdi tu!dng tàc

spin-qui dao Idn hdn nhiéu so vói toàn bò su' tàch m ùc gay bdi tu'dng tàc

trao dòi va tu!dng tàc tru'dng tinh thè. He qua cùa vàn de này là nói

chung ngu'di ta chi càn khào sàt mùc J thàp nhàt (mùc ed bàn).

(2'. 13)

^ r, = ^ R

+ ^ / - zr exc CF

Hamiltonian cùa mot ion R d mùi ed bàn co thè du'dc viet

SÒ hang thù nhàt là tu'dng tàc trao dòi, thu'dng du'dc trình bay trong gàn

^e.C=gjMB^^rr,

( 2 . 1 41

dùng tru'dng phàn tù

d day Hjn là tru'dng phàn tù tàc dung lén moment tù dàt hiém gj^-B-^» ^^

bao gòm cà tu'dng tàc R-R va tu'dng tàc R-T. Tu'dng tàc R-R rat yéu nén

dò Idn Hm du'dc xàc dinh chù yéu bdi tu'dng tàc R-T. Trong nhiéu tru'dng

hdp, thay vi tnidng phàn tù Hj^ tàc dung lén moment tù dàt hiém,

ngu'di ta du'a vào dai lu!dng tru'dng trao dòi Hgxc ^^^ dung lén spin dàt

( 2 . 1 5)

hiém. MÒi quan he giùa H^ va Hgxc 1^:

^ . = ^ ^ ^ ^ ^ ^ .. gj

^e..=gMsJH^

^e.c^^igj-'^ÌMB'^e.c

dxidc rùt ra tù sxi so sành hai phu'dng trình cùa Hamiltonian trao dòi:

Già thiet tu!dng tàc trao dòi là dàng hu'dng va chi tinh dén tu!dng tàc giùa

f S 7

^^^^:^RT^T£RJL

(2.17)

càc ion làn can nhàt, ta co:

d day JRX là tich phàn trao dòi giùa càc spin 3d va 4f va Zj^j là sò càc

spin Sj làn can gàn nhàt cùa ion R.

SÒ hang TÓCF trong Hamiltonian cùa phu'dng trình (2.13) mò tà tnidng

tinh thè tàc dung lén ion dàt hiém. Nò co nguòn gòc tù tiidng tàc qui

dao bàt dòi xùng càu cùa ion 4f vdi tru!dng tinh dién cùa mòi tnidng

xung quanh cùng là bàt dòi xùng càu. Yéu tò tnidng tinh the thiidng

du'dc viet thòng qua càc toàn tù tu!dng du'dng O n^ goi là càc toàn tù

Stevens, chùng là hàm cùa càc toàn tù moment góc J2, J^., J_. Phiidng

32-

phàp này cùa Stevens di^dc mò tà chi tiét bdi Hutching [32]. Tu'dng tàc

( 2 . 1 8)

^cF=T^:o: n.m

tnidng tinh thè nhxi vày co thè du'dc biéu dièn

Trong phu'dng trình trén càc he sò B^"^ diidc xàc dinh bdi mòi tru'dng

cùa vi tri dàt hiém cùng nhii bdi càu hình trang thài ed bàn cùa ion R^"^

B^ = 0^ A'^

( 2 . 1 9)

va co thè du'dc viét

Ò day 9n là càc he sò Stevens aj, Pj, yj dòi vdi n = 2, 4, 6, là trung

thè.

bình cùa r^ trong dò r là bàn kinh 4f, va A^^^ là càc he sò tru'dng tinh

Càc hàng sò dac tning tù cùa càc ion dàt hiém diidc diia ra trong bang

2.2. Càc già tri dvidc lày tù Freeman va Declaux [21].

He sò An"^ do tnidng tinh dién bat dòi xiing cau cua mòi tru'dng cua ion

dàt hiém ma ta khào sàt va thu!dng du'dc dành già qua tinh toàn dién

tich diém. Trong càch tinh ddn giàn này càc dién tich tinh dién gay bdi

càc ion xung quanh du'dc xem nhu! càc dién tich diém. Tuy nhién hien

nay mò hình dién tich diém co nhùng vàn de càn xem xét lai. Gàn day,

càc tinh toàn càu trùc vùng cùa càc thòng sò tru'dng tinh thè A2^ chi ra

ràng sò hang này co nguòn gòc chù yéu tù mat dò dién tich bàt dòi xùng

càu cùa càc dién tù hóa tri cùa càc yéu tò dàt hiém va sii dóng góp cùa

mat dò dién tich cùa càc nguyèn tò xung quanh chi dóng vai trò thù yéu.

Khó khan trén ve sii hiéu biét cùa nguòn gòc càc thòng sò tru'dng tinh

thè tuy nhién khòng gidi han khà nàng su dung cùa mò hình biéu dién

bang phu'dng trình (2.18). Ngu'di ta dà chùng minh ràng sò lu'dng càc sò

33 -

R3-h4fn 2S-HlLj S L J gj

gjj ajxlO^ pjxlO^ YjxlO^ aj02oPj<:'*>04oYj06o y

- 0.748

1.510

l ^^5/2 2 ^ 27

^-^"^^ '^-^^"^ ^^-"^^

1_ 3

Pr 2 ^H^

l 5 4

3.200 -2.101 -7J46 60.99

-0.713 -0.713

-2.121 -2.121

5.893 5.893

^Hj

5 1^ 5.167 -1333-2_565 7.400

- 0.727 -0.727

-2222 -2.222

5.362 5.362

Ni 3 %f2

2 ^ 2 n" ^••^'^^ -0.243-2.922-37.99

-ìn-rn

« n^

.

J_

- 0 2 58 -0.258 r..c^ - 0 2 52

- 8.633 -8.633 . .. - 3.724

-1281 -1.281 . . .. - 1.126

4T 'I11/2

^ . ,^ Ì Ì 1 3 8. C ^ ^O T T 4T ^-^^^ -0.412 -0.977 -2.979

-5

Sm 5 6H5/2 f 5 I y o.714 4.127 25.01

0.398 0.398

0.339 0.339

0 0

^^7/2

T il 2.889 1.651 -2,021 152.5

0.334 0.334

-0.192 - 0.192

2.027 2.027

^H9/2

I -^ 4.818

I.OIO -0.845 23.46

0.350 0.350

-0.289 -0289

3.742 3.742

-0241

0.414

5.50

^^U/2 ^^'•^

T'TTT 6.615 0.782 -0.027 6.267 0.414 -0241 5.50 2 143

Eu 6 "^Fi

3 3 1 I

1.500 -20.00 0

-0.184 -0.184

0 0

Ì| 86 |

TT) 8 "^Fg

3 3 6 I

9.000 -1.010 1.224 -1.121

-1.278

-0.548 1.201 - 0.548

1.201

-1.278

'^^5

5 I

7.500 -0.741 -1.924 12.33

-0.274 - 0.274

-0.800 -0.800

3.19 3.19

-0.521 - 0-521

-1.459 - 1.459

5.639 5.639

^ Dy 9 ^Hi5/2 f

' y 5 ^

j r

10.00 -0.635-0.592 1.035 10.00 -0.635-0.592 1.035

^^13/2

y H 7.750 -0.684-0.377 -1.207

-0.417 -0.417

-0.486 - 0.486

-2.26 -2.26

Ho 10 ^Ig

2 6 8 I

10.00-0222-0.333-1.294

-0.199 - 0.199

-1.003 - 1.003

-10.03 -10.03

1 II 8.250 -0256-0.353-0.431

- 0.174 -0.174

-0.585 - 0.585

-1.25 -1.25

11 "^115/2 f ^ ^ f

^-^^ ^-^^ ^•'^'^ 2*^'^^

0.190 ^-1^^

0.924 ^-^^"^

8.981 ^-^^1

0.171

0.616

2.69

^Il3/2

y g| 7.200 0.308 0.565 1.811 0.171 0.616 2.69

1.138

-4.047

Tm 12 ^Hg

1 5 6 y 7.000 1.010 1.633 -5.606

0.454 0.454

1.138

-4.047

3H5

5 1^ 5.167 1.333 2.565 -7.4 0.408 0.408

0.759 0.759

-1.21 -1.21

Yb 13 2F7/2 5" ^ 2

^-^^

^•^'^^ '^"^-^^ ^"^^'^

0.435 ^'"^^^

-0.792 '^•^^•^

0.733 '^•'^^^

0.373

-0.415

2F5/2

y y 2.143 5.714 -63.49

'^ "-'^

' ^ ' '^

Bang 2.2; Càc liàng so dac tn/ng cùa càc ion dat hiem (tai nhiét dò CPK)

- 3 4-

hang khàc khòng cùa phu'dng trình (2.18) du'dc gidi han dàng ké bang

tinh dòi xiing diém cùa vi tri dat hiem. Dòi vdi dòi xiing lue giàc rihu" cau

trùc CaCu5 va Th2Nii7, tnidng tinh thè du'dc biéu dién bdi bòn sò hang

76,, = Bpl ^BlOl+BlOl + BlOl (2,20)

DÒi vdi dòi xùng trùc thoi nhii cau trùc Th2Znx7, ta can den càc thòng

sò tru'dng tinh thè

^cF = ^Pl + BlOl 4- BlOl + BlOl + BlOl + BlOl ( 2.21 )

DÒi vdi he tù giàc rihu" cau trùc Nd2Fe]^4B, ThMni2 ta co:

^cF = ^Pl + KOI + B^Ol + BlOl + BlOl + BlO; + 5;0; + BjOl + BlOl (2.22)

Dio'di tàc dung cùa tru'dng trao dòi va tnidng tinh thè, m ùc nàng liidng

ed bàn bi tàch ra. Dò tàch mùc nàng lu!dng phu thuòc dò Idn tu'dng dòi

cùa càc tàc dung này. Hình 2.2 trình bay sxi so sành hiéu ùng tru'dng tinh

thè va hiéu ùng tru'dng trao dòi dòi vdi càc ion dat hiem khàc nhau trong

day RC05 [53]. Ta co thè thay tu'dng tàc trao dòi chiem u'u the so vdi

tu!dng tàc tnidng tinh the dòi vdi hàu het càc ion 4f. Nói chung, tinh

hình này chung cho hàu het càc vàt liéu R-T. Mot vi du ve tàc dung cùa

tu!dng tàc trao dòi va tiidng tàc tru'dng tinh thè lén trang thài ed bàn cùa

vat lieu R-T du'dc trình bay trén hình 2.3 cho tru'dng hdp ion Nd^"^ (

j=9/2) tai càc vi tri 4f va 4g trong cau trùc Nd2Fe]^4B [22] . Tai mot vi tri

nào dò, sxi chénh lech giùa mu'c thap nhat tu'dng u'ng vdi tru'dng trao dòi

doc theo hu'dng truc de (d day là truc e) va hu'dng truc khó (d day là truc

[100] trén mat phàng day) chinh là nàng liidng di hu'dng tai nhiét dò OK.

Khi nhiet dò tàng lén, càc mùc cao hdn co khà nàng bi chiem chò do

kich thich nhiét, ket qua di hu'dng tù giàm di. Càc hàng sò di hu'dng Kj

cùa p h àn mang dàt hiem tai mot nhiét do nào do co mòi lién he vdi già

35-

• *\

t g

f

*

-

/

• \

^ ^ Qj £ 1000

\EX

RC05

—

* ! •

\ *

/"HF

/-\

/

I

II

1 .

1 i

Pr

Tb Ho Tm

Ce Nd Sm Od Dy Er Yb

Hình 2.2: So sành hiéu i/ng tn/òng

tinh thè (CF) va hièu

lìng tn/òng

trao dói

(EX) dói vài càc Ìon dat hiém trong day RCo^. Càc già tri àm rùa CF

phàn ành mot di hi/óng mat phàng cùa ion 4f trong day này [53]

tri trung bình nhiét cua toàn tu' < 0 n ^> trong Hamiltonian dat hiem.

( 2 . 2 3 a)

Trong tru'dng hdp càu trùc tù giàc [54]

2 . 2 3 b}

K' = --B^ < O^ > -5B', < 01 > - — Bl < Ol >

( 2 . 2 30

K' =^B', <0: >+—Bl <0l >

( 2 . 2 3 d)

K' ^B^<0'.> 16

K,'^^B:^^BI

( 2 . 2 3e

K^^JiBt

- 36

Ufsite

kjsife

1000

500

-500

-1000

ailcàxis Bl 1(100] \BIÌC3xis SII[100]

Hình 2.3: Càc miìc nàng Ii/dng tai OK doi vói ion Nd "^-^ tai hai vi tri 4f va 4g

trong cau trùc Nd2Fei4B vói tn/òng

trao dói nàm dgc theo hi/óng dà

tùhóa

va dpchi/óngkhó

tù hóa {100} trong mat phàng day [22].

37

Dàng chù y ràng trong càc hdp chat R-T vdi càu trùc ddn truc, già tri

thòng sò tru'dng tinh thè bàc hai 6 3^ thiidng Idn hdn nhieu so vdi càc

bàc cao hdn. Nhu' vày, nàng lu'dng di hiidng tù tinh the cùa phàn mang R

co thè u'dc lu'gfng gàn dùng.

E', ^ K^ ^ -^BUO', > = -^a,4 <0^_ > (2.24)

Mat khàc, d du'di nhiet do phòng, nàng lu'dng di hUdng tù tinh thè' cùa

phàn mang R quan trong hdn nhieu so vdi phàn mang T. Ket qua là

trong mot day vàt liéu R-T dòng càu trùc ma d do thòng sò A2*^ co the

diidc coi nhu! giòng nhau cho càc dàt hiem khàc nhau, sii dinh hu'dng tù

dò cùa mot hdp chat R-T nhàt dinh là do dàu cùa hàng sò K j^ hay nói

càch khàc do dàu cùa he sò Stevens bàc hai aj cùa ion dàt hiem [24].

Khi co tàc dung cùa tru'dng ngoài, ta phài du'a vào Hamiltonian cùa ion

dàt hiem sò hang mò tà nàng lu'dng tù tinh. Nhii vày, Hamiltonian cho

vach bòi thàp nhàt J cùa mot ion R trd thành:

rt.m

76,='ZB:0:^2{g,-l)MsJH^.^g.MB^ (2.25)

Ta thu diidc càc tri riéng Es (s=l,2,3, ... 2j+l) bang càch chéo hóa

Hamiltonian trong phép biéu dién - Càc già tri Eg co thè du'dc dùng

de dành già nàng lu'dng tii do cùa phàn mang dàt hiem:

1 = 1

F^{H,T) = 'kTY,\nZ{i) (2.26)

Z ( / ) = X e ^ P ( - ^) ^2.27)

-38

d day, phép lày tòng du!dc tinh cho tàt cà càc vi tri i cùa R trong phàn

mang R.

Nàng liidng tii do cùa hdp chat R-T gid day co thè' thu diidc nhu' là tóng

cùa càc nàng lu'dng tu' do cùa cà hai phàn mang R va T.

1 = 1

F^(H,T) = -kTY,\nZii) + El-M,H (2.28)

SÒ hang thù hai va thù ba theo thù tii là nàng lu'dng di hu'dng tù tinh the

va nàng lu'dng tinh tù cùa phàn mang T. De thuàn tién sò hang E^T

thu'dng diidc dành già mot càch hien tiidng luan thòng qua hàng sò di

•3

•

hu'dng Kj nhii trình bay trong phàn 2.1.1.

Biet du'dc nàng lu'dng tii do nhii mot hàm cùa nhiét dò T va tù tnidng H,

ta co thè mò tà càc qua trình tù hóa cùng nhii sii phu thuòc nhiét do

cùa tù dò.

2.2.3 Càc qua trình tù hóa

Càc p h àn tich vi mò nàng lu'dng di hiidng tù trong càc hdp chat R-T cho

thày MCA cùa phàn mang R diidc xàc dinh hoàn toàn bdi càc già tri cùa

càc thòng sò tru'dng tinh the va tnidng trao dòi cùa ion R. Diidng cong tù

hóa do theo càc hiidng khàc nhau cùa mot ddn tinh the, dac biet trong

càc tiì tru'dng cao, co the diidc su dung de rùt ra càc dai lu'dng này.

Cùng càn liiu y ràng càc qua trình làm Ichdp diidc sii dung de tài tao càc

qua trình tù hóa cùa càc hdp chat R-T khòng thè diia den mot bò duy

nhàt càc thòng sò tnidng tinh thè' va tnidng trao dòi. Sii ho trd tù thòng

tin cùa càc phép do khàc nhii nhiéu xa ndtron, tàn xa ndtron khòng dàn

hòi, hiéu ùng Mòssbauer... là càn thiet. Ngoài ra do sii p h ùc tap cùa

-39

nguòn gòc vi mò cùa MCA cùa phàn mang 3d, phàn dóng góp này vào

MCA thu'dng diidc khào sàt theo phu'dng phàp vi mò trén ed sd càc sò

lieu quan sàt du'dc d càc vat liéu R-T dòng càu trùc ma d dò dàt hiem là

khòng tù.

De p h àn tich càc qua trình tù hóa, ngu'di ta xày diing mot du'dng cong

tù hóa bang càch chon mot bò càc thòng sò tnidng tinh the va tnidng

trao dòi. Tai nhiet do T nhàt dinh, trong tù tru'dng H tao vdi truc e mot

góc nhàt dinh, ta xàc dinh nàng lu'dng tii do F(H,T). Nàng liidng tii do

F(H,T) diidc Clic tiéu hóa theo góc tà va góc vi dòi vdi truc e cùa Mj- Vi

tri Clic tieu cùa F(H,T) cho ta xàc dinh tù dò MR cùa ion dàt hiém tai vi

tri thù i. TÙ dò tòng crng cuòi cùng diidc xàc dinh bang:

M = 2^M^(/) + M^ " •' (2.29)

Du'dng cong tù hóa diigfc xày diing khdp nhàt vdi két qua thiic nghiem

cho ta mot bò A^"^ va Hgxc *3àc tru'ng cho MCA cùa phàn mang dàt

hiém trong vat lieu khào sàt [46,23]. Càc tinh toàn sé trd nén phùc tap

néu co sii dóng góp tdi nàng lu'dng tii do tù càc m ùc bòi bàc cao. Thiic

nghiem cho thày ành hiidng cùa càc mùc kich thich là khòng dàng ké'

dòi vdi càc hdp chat vdi dàt hiém nàng nhiing khà quan trong dòi vdi

càc dàt hiém nhe [46,56,12].

2.2.4. Sii p hu thuóc nhiet do cùa tù dò

Ve m at nguyén tàc sii phu thuòc nhiét dò cùa tù dò co the diidc mò tà

bdi phu'dng phàp vùa néu d trén. Qua do góc tao bdi véc td tù do tòng

còng va truc e co thè diidc xàc dinh nhii mot hàm cùa nhiét do va hien

tiidng tài dinh hu'dng spin néu tòn tai cùng co the diidc mò tà mot càch

dinh tinh.

-40

Tuy nhién trong nhiéu tnidng hdp, ngu'di ta Idiòng co cAc sò liéu thiic

nghiem ve diidng cong tù hóa d càc nhiét do Idiàc nhau ma chi co sii

phu thuòc nhiét dò cùa góc tao bdi tù do va truc e. Viec phàn tich ly

thuyet càc sò liéu thiic nghiem co the diidc thiic hien bang con diidng

ddn giàn hdn. Mot gàn dùng tru'dng phàn tù hai chieu thiidng du'dc dùng

cho tiidng tàc trao dòi, trong do tnidng trao dòi bi gidi han trong màt

phàng x-z hay [010]

Phu'dng phàp này sé diidc trình bay chi tiét d càc chiidng 4, 5, 6.

Sii phu thuòc nhiét dò cùa tnidng phàn tù tàc dung lén ion dàt hiém co

the diidc già thiét là:

HST)-HSo)[\-OXjf] (2.30)

e

Trong do Hni(O) là tru'dng phàn tù tai nhiet do OK

Sù dung mot bò Bn"^ va Hni(O) diidc già thiét dà biét, nàng lu'dng tii do

cùa p h àn mang dàt hiém thu diidc bang càch chéo hóa ma tran cùa

Hamiltonian (2.25) va du'dc viét

F^(d,T) = -kJ\nZ{0,T) (2.31)

Tiép dò nàng liidng tii do tòng còng

F(0,T) = F^(0,T)^F^(0,T) (2.32)

Cuòi cùng sii phu thuòc góc cùa nàng liidng tii do tòng còng dxidc xàc

dinh. Góc 9 tiidng ùng vdi ciic tiéu cùa nàng liidng này cho biét sii dinh

hiidng cùa véc td tù dò tòng cong. Phu'dng phàp này co the diidc àp

dung thành còng cho cà nhùng he phùc tap nhii he già ba nguyén

(ErxDyi.x)2F^14B (xem chiidng 3). Qua trình làm khdp góc dinh hUdng

41 -

cùa m o m e nt tù dò nhxi mot hàm cùa nhiét dò trong vùng nhiét dò tài

dinh hiidng spin là mot phép thù chat che dò tin cay cùa càc thòng sò

CF diidc chon.

Mot phu'dng phàp khàc de xàc dinh sii phu thuòc nhiet dò cùa góc 9

giiia véc td tù dò truc tinh thè' là khào sàt càc hàng sò di hu'dng. Bang

càch tinh trung bình nhiet cùa toàn tù Stevens < O n ^> d mòi nhiet dò,

sii p hu thuòc nhiét do cùa càc hàng sò di hiidng Kj^ (i=l,2) co the du'dc

tinh bdi càc phu'dng trình (2.23) va qua dò sii phu thuòc nhiét dò cùa

phiidng dinh hu'dng co thè du'dc tinh toàn. Vi trung bình nhiet cùa 0^"^

diidc biéu dién bang hàm mù cùa tù dò phàn mang dàt hiém Mj{, vi du:

<0:>r = <0:>,[a{r)Y" (2.33)

a =-ìi(rì-\-\)

(2.34)

trong dò

M^(7) ^^3^^

chùng ta co the phàn biét ba khoàng nhiét dò khàc nhau ve sii dóng góp

cùa càc hàng sò di hiidng cùa càc phàn mang (hình 2.4)

Tinh hình này dàn dén hai loai hien tiidng tài dinh hu'dng spin khàc

nhau trong càc vàt liéu R-T. Loai thù nhàt do sii canh tranh di hu'dng

giùa hai p h àn mang R va T. Nhiét dò tài dinh hu'dng spin loai mot diidc

xem nhu' nhiet dò tai dò, càc hàng sò di hiidng Ki^^ va KiT bù trù nhau.

Loai thù hai gay nén bòi sii canh tranh di hu'dng cùa hàng sò di hiidng

bàc hai vdi càc hàng sò di hxióng bàc cao hdn.

-42

N h i èt dò

t à ng

di huóng phàn

di huóng

phàn

mang dàt hiém

mang T

bàc 2,4,6

bàc 2

•^Àh

s r2

s rl

Hình 2.4: Biéu dò ve vai trò dóng góp vào di hi/óng

tù cùa càc hang so diì

hu'óng à càc vùng nhiet do khàc nhau

Tai vùng xày ra tài dinh hu'dng spin, sé co mot sii nhày bàc cùa tù do tii

phàt. Hien tiidng này gay nén bdi sii thay dòi tù dò cùa cà hai phàn

mang kim loai chuyén tiép va dàt hiém tai nhiét dò tài dinh hiidng spin

khi tnidng p h àn tù quay tù mot truc tinh thè này sang mot truc tinh thè

khàc. Trong càc hdp chat ma d do di hiidng tù tinh thè cùa hai phàn

mang là ngu'dc dàu thi di hiidng tù dò cùa chùng cùng ngiidc dàu. Vi vày

néu hdp chat là feri tù, ta sé quan sàt thày dò nhày bàc Idn cùa tù dò là

tòng dóng góp cùa di hu'dng tù dò hai phàn mang 3d va 4f. Néu hdp

chat là sàt tù, dò nhày bàc sé nhò hdn vi trong tnidng hdp này, di hxióng

tù dò cùa hai p h àn mang bù trù nhau.

2.3. CAC NGHIÉN Cl?U VÈ DI H Ù Ó NG T Ù, HIÉN TUÒNO TÀI DINH

HLfÓNG SPIN TRONG CAC VÀT LIÉU RFei iTi

Càc phép do thiic hien trén màu YFenTi cho ta càc tinh chat cùa phàn

mang sàt [47,29,16]. Hang sò di hiidng Ki diidc tinh bdi phiidng phàp

Suckmith-Thompshon co tinh dén do bàt dinh hiidng cùa màu bòt dinh

hu'dng. Hình 2.5 biéu dién sii phu thuòc nhiét do cùa tù do bào hòa Mg

va hàng sò di hiidng K^ cùa phàn mang sàt diidc tinh bang phiidng phàp

Sucksmith - Thomson co tinh dén do bàt dinh hiidng cùa càc màu bòt

43

dinh hiidng. Càn nói thèm ràng hàng sò di hu'dng K^ cùa YFenTi cùng

du'dc n h óm tàc già Moze va còng sii khào sàt bang phiidng phàp SPD

[47]. Hai két qua khà phù hdp vdi nhau.

Trong khi dò, di hiidng cùa hdp chat YConTi dang con là vàn de chiia

thòng nhàt giùa càc nhóm tàc già Solzi va còng sii [59], Yang va còng sii

[65] cho ràng YConTi co di hiidng mat phàng day con Cheng va còng sii

[14] lai diia ra két luàn di hu'dng cùa YPei^Ti va YConTi déu là di hu'dng

ddn truc. Nhóm tàc già Cheng con diia ra nhùng két qua nghién cùu di

hiidng cùa càc hdp chat loai GdFeii_xCoxTi va YFeii_xCoxTi. Bùc tranh

di hu'dng cùa càc hdp chat này khà phùc tap, nhóm tàc già N.P. Thùy

giài thich tinh trang trér bdi sii dóng góp ngiidc dàu ve di hiidng tù cùa

ion sàt va cobalt tai cùng vi tri cùng nhii bdi s i chiém chò liu tién cùa

càc ion cobalt tai càc vi tri 8f va 8j (hoac cùa ion sat tai vi tri 8i [63]). Cho

dén nay, chiia co mot tàc già nào diia ra két qua chinh xàc sii phu thuòc

nhiét do cùa hang sò di hiidng K^cùa cobalt trong hdp chat YCoj^iTi. Di

hiidng cùa càc hdp chat loai Y(Coi.xF^x)llTi dà diidc nhóm tàc già C.V.

Thàng nghién cùu [74]. Càc két qua dà diidc thào luàn trén ed sd mò

hình di hiidng riéng chò.

DÒi vdi càc hdp chat RFej^xTi» trong dò R = Nd, Tb, Dy va Ho là càc dàt

hiém vdi he sò aj àm, di hu'dng u'u tién cùa phàn mang dàt hiém là di

hiidng mat phàng day, trong khi do di hiidng cùa phàn mang sàt là ddn

truc. Nhii vày trong càc hdp chat này co sii canh tranh di hu'dng giùa hai

p h àn mang, nghla là co thè xày ra hien tiidng tài dinh hiidng spin. ]VIót

sò n h óm tàc già dà diia ra nhùng két qua nghién cùu hien tiidng tài dinh

hiidng spin trén vàt liéu NdFej^iTi. Càc tàc già co chung mot két luan

theo chieu nhiét dò giàm, tai nhiét dò khoàng.220 K, moment tù bàt dàu

- 4 4-

i

—'

1 9

2 5

1 8 w

2 0

• N.

Kl

ul

1 7

1 5

r

.

1

' 1 00

2 00

3 00

T( K)

Hình 2.5: Si/ phu

thuóc nhiet do cùa tù do bào hoà M^ va hàng so di hu'óng

Kj^^ cùa phàn mang sàt lay tù càc nghién cùu màu YFejjTi

theo Hu

va cgng si/ [29]

l

'

7~

^

' t- »*

j»

»n

9 0

6 0

CI 0)

\ • * » - - ^^

t

3 0

^ • " V ^^ (b)

1 ' 1

( 1 00

< 2 00

30 e

T( K )

Hình 2.6: Si/phu

thuóc nhiét do cùa góc léch 0 giùa véc td tù do va truc e cùa

màu DyFejjTi

thu di/cfc tù càc phép do du'dng cong

tù hóa

trén

màu ddn tinh thè (di/dng Hèn net là càc icét qua tinh

toàn)[30].

- 45

léch khòi truc e va tao vdi truc e mot góc nào dò [29]. Nhóm tàc già Kou

va còng sii khi do du'dng cong tù hóa màu bòt dinh hiidng NdFexiTi d

vùng nhiét dò thàp hdn 150 K vdi tù trudng song song vdi phiidng dinh

hiidng màu dà quan sàt thày hien tu'dng FOMP. Tai O^K tù tnidng gidi

han Ber cùa FOIVIP du'dc xàc dinh tù ky thuàt SPD là 32 KOe [37].

Càu trùc tù cùa DyFenTi du'dc nghién cùu bdi nhóm tàc già Hu trén

màu ddn tinh the [30]. Bang càch do diidng cong tù hóa theo càc

phu'dng khàc nhau, càc tàc già trén dà xàc dinh phiidng dinh hiidng cùa

moment tù. Sii phu thuòc nhiét dò cùa góc dinh hiidng 9 cùa moment tù

so vdi truc e du'dc trình bay trén hình 2.6. Phu'dng cùa tù do song song

vdi truc e d nhiét dò trén 200K va vuòng góc vdi truc e d nxiiét dò du'di 58

K. Trong dai nhiét do tù 58-200 K, vàt lieu này co càu trùc góc. Thòng

qua qua trình làm khdp cùa càc du'dng cong thiic nghiem va tinh toàn,

càc tàc già trén dà diia ra he càc thòng sò tru'dng tinh the B^"^ va càc he

B44

R^O

R 0

B6°

B6^

l l . O x l O "^

- 1 0 5 x 1 0 '^

1 6 . 0 x 1 0 "^

4 . 0 x 1 0 '^

0 . 16

A4 4

AO^

A 6°

AS^

- 3 2 .3

- 1 2 .4

1 1 .8

2 . 56

0. 64

sò tnidng tinh the tu'dng ùng, diidc trình bay trong bang 2.3.

Bang 2.3: Càc thóng so tru'dng tinh thè Bj/^

(ddn vi K/ion)

thu du'dc tù viéc

iàm Idióp càc du'dng cong tù hóa màu ddn tinh thè DyFejjTi,

va càc

he so tn/dng

tinh thè tu'dng ùng (ddn vi Kag'^) [30].

vói bò càc he sò tnidng tinh thè này, Hu dà tinh toàn sii chuyén càu trùc

tiì cùa mot sò càc hdp chat RFe^iTi (R - ND, Tb, Dy, Ho va Er). Ket qua

diidc néu ra trong hình 2.7.

I

1 i

'

I

9 0

•

6 0

•

QJ •a

3 0

f

.

1

' 5 0

1 50

2 00

I 1 00 T( K)

Hình 2.7: Két qua tinh toàn su' phu thuóc nhiét do cùa góc léch 6 cùa càc véc

td tù do vói truc a cùa mot so hdp chat RFejjTi

(R = Nd, Tb, Ho, Er)

[30].

DÒi vdi Ho ngiidi ta khòng quan sàt thày mot sii chuyén pha càu trùc

nào trong toàn dai nhiét do. Dieu này diidc giài thich bdi già tri aj nhò

cùa Ho. Hay nói càch khàc, di hu'dng cùa phàn mang sàt chiem liu the

trong toàn dai nhiét dò.

Trong tnidng hdp cùa vàt liéu TbEex^Ti, cho den nay vàn con mot sò

vàn de chu'a thòng nhàt giùa càc nhóm tàc già ve hiidng de tù hóa, trong

vùng nhiét dò diidi nhiét dò Curie. Hu va còng sii [29] còng bò T b F e ^ Ti

co mot chuyén pha hiidng tù hóa de ddn truc-màt phàng day tai 450 K

va mot chuyén pha mat phàng day - góc tai 220 K theo chieu nhiét dò

4 7-

giàm, trong khi do Boltich va cong sii [5] cho rang chi co mot sii chuyén

R ( F e n Ti ) ( e x p t .)

:::;>:::;:;:::;:::;:;:;:;:;:;:;:i:;::x;:;:;;;:i:;;;

,.

.

, • , • , • . • ••

1 —'

• -

1—

• : ' - \ : : ' - : - : ^ -:

•

200

^00

500

T (K )

M II c-axis Mj-C-axis complex

Hình 2.8: Su'phu thuóc nhiét do cùa cau trùc tù cùa he RFejjTi

hiidng tù hóa di ddn truc - mat phàng day tai nhiét do ed nhiét dò

phòng va di huJdng mat phàng day tòn tai cho den nhiét dò gàn OK.

DÒi vdi càc hdp chat R F e n Ti trong do R là càc dàt hiem co he sò

Stevens diidng (Sm,Er,Tm,Yb) di hiidng cùa phàn mang dàt hiem là ddn

-48-

truc, t h ém vào do dóng góp di huidng ddn truc cùa Fé làm he hdp chat

cùng co di hu'dng ddn truc. Nhu' vày chùng ta dii doàn hien tu'dng tài

dinh hu'dng spin khòng xày ra trong càc hdp chat này. Tuy nhién dòi vdi

ErFeiiTi, mot sò tàc già vàn quan sàt thày hien tiidng tài dinh huidng

spin xày ra d nhiét dò 55 K. Càc tàc già N.H. Lu'dng va còng sii [68],

Andreev va còng sii [1] giài thich hien tu'dng tài dinh hiidng spin xày ra

do dóng góp cùa càc thòng sò tnidng tinh thè bàc cao qui dinh sii phu

thuòc nhiét dò cùa di hiidng phàn mang Er. BÙc tranh chung ve càu trùc

tù cùa he RFe^iTi dà diidc Hu va càc còng sii trình bay trén hình 2.6

[29].

Nhu* dà nói d p h àn ly thuyet, muòn nghién cùu chi tiet ve di hiidng tù,

chùng ta càn màu ddn tinh thè, ma viéc che tao màu dór tinh the khòng

phài lue nào cùng che tao diidc. De khàc phue nhùng khó khan cùa viéc

thieu màu ddn tinh thè, nhàt là dòi vdi he RFe^j^Ti, nhóm nghién cùu

cùa Phòng thi nghiem Nhiét dò thàp dà àp dung phiidng phàp thay the

tùng p h àn mot loai dàt hiem này bang mot loai dàt hiem khàc khòng tù

hoac ngu!dc dàu di hu'dng. N.H. Lxidng va còng sii [41,42] dà nghién cùu

he Nd^.xYxFexxTi- Thòng qua viéc làm khdp giiJa càc già tri tinh toàn va

già tri do du'dc cùa nhiét dò tài dinh hiidng spin Tgj^, càc tàc già trén dà

còng bò mot ho càc he sò tnidng tinh thè: A2^ = - 57 Kag"^, A4O = - 14,3

Kao-4; AQ'^ = 0.

-49

CHddNG 3: PHÙdNG PHÀP THÙC NGHIEM

ft

3.1. TAO MÀU

3.1.1. Tao m àu khòi

Càc màu du'dc tao tù càc nguyèn tò co do sach cao. Càc dàt hiem co do

sach 99,9%, Fé va Ti co dò sach 99,99%. Màu diidc nàu bang phu'dng

phàp ho quang trong mòi tnidng khi trd (Ar). Trong qua trình nàu màu,

càc nguyèn tò dàt hiem thuidng bi hòc bay vi vày càn bù mot lu'dng

khoàng 2%. Riéng Sm càn bù den 5%. Luidng bù này du'dc quyet dinh bdi

sii thòng kè càc thiic nghiem ve sii hao hut trong qua trình nàu màu. De

màu co dò dòng deu chùng tòi lat trd màu tdi 3 làn. Càc màu sau khi

n àu du'dc ù d 950OC trong 48 gid d mòi tnidng chàn khòng, sau do làm

nguòi n h a nh trong niidc ve nhiét dò phòng. Chat lu'dng màu dxidc kiém

tra bang nhiéu xa Rdnghen va phàn tich tù nhiét.

3.1.2 Tao màu hot dinh hiidng

Nghién cùu di hiidng tù tinh the là nghién cùu quan trong ve vàt liéu tù.

Càc nghién cùu này càn phài co màu ddn tinh the. Tuy nhién, viéc tao

màu ddn tinh thè là rat khó khan va tòn kém. De thay the màu ddn tinh

thè, ngiidi ta diia ra phu'dng phàp làm màu già ddn tinh the, phu'dng

phàp này trong nhieu tnidng hdp dà dàp ùng diidc yéu càu nghién cùu.

Noi dung cùa phu'dng phàp diidc trình bay chi tiet trong tham khào [73].

Phu'dng phàp này nói chung khà ddn giàn. Càc hdp chat sau khi dà xù ly

nhiet cho ddn pha diidc nghién nhò min thành nhùng hat bòt co dò Idn

Cd 50)j.m. Bòt min thu du'dc dem tron deu vdi epoxy (khòng co tù tinh)

50

theo ty le 30% epoxy 70% hot. Hòn hdp này cho vào khuòn teflon (hình

hop hoac hình tru) sau do diidc dinh hiidng va hóa cùng trong tù tru'dng

10 KOe d nhiét dò thich hdp vdi thdi gian 2-3 h. Nhiét do thich hdp d

day co nghla là nhiét do tai dò di hiidng cùa hdp chat là ddn truc manh.

Thiidng càc màu du'dc dinh hxióng ngay d nhiét dò phòng, nhu'ng dòi vdi

càc hdp chat co nhiét do tài dinh hu'dng spin cao (ed nhiét dò phòng)

chùng tòi phài dinh hu^dng d nhiét dò cao khoàng lOO^C. Thiet bi tao

màu d nhiét dò cao diidc trình bay trén hình 3.1.

Trong qua trình hóa cùng, tù tnidng làm quay càc hat bòt sao cho

m o m e nt tù cùa mòi hat trùng vdi hu'dng tù tnidng ngoài, do dò màu bòt

dinh hiidng co hai phu'dng tù hóa rò rét: phu!dng de va phiidng khó. Di

hiidng tù cùa màu hot dinh hu'dng phàn ành di hiidng tù cùa tinh thè.

Phiidng tù hóa de thiiòng trùng vdi phu'dng truc e cùa tinh thè hoac nam

trong mat phàng day cùa mang tinh thè, phu thuóc vào trang thài di

hiidng cùa hdp chat là ddn truc hay mat phàng day tai nhiét dò ta thiic

hien viec dinh hu'dng va hóa cùng. De kiém tra di hu'dng cùa màu là ddn

truc hay mat phàng day ngu!di ta dùng nhiéu xa Rdnghen. Neu vàt liéu tù

co di hu!dng tù ddn truc, càc moment tù cùa mòi hat bòt hiidng song

song vdi truc e cùa tinh thè, do do càc hat tinh thè trong màu dinh

hu'dng co truc e nàm song song vdi phiidng cùa tù tru'dng dinh hxióng.

Khi chieu chùm tia Rdnghen vào mat phàng vuòng góc vdi phu'dng dinh

hu'dng thi cu'dng dò càc vach nhiéu xa gay bdi càc mat phàng tinh thè co

chi sò h, k = 0 duidc tàng cu'dng, trong khi càc vach tùdng ùng co chi sò 1

= 0 bi triet tiéu. Tnidng hdp di hu'dng tù cùa vat liéu là di hu'óng mat

phàng day, truc e cùa càc hat hot nam vuòng góc vdi tù tru'dng dinh

hu'dng. Cu'dng dò càc vach nhiéu xa Rdnghen sé dùdc tàng ciidng ùng

-51 -

N

1 mau bpt tron epoxy

2 3

khuon thùy tinh day lo dien fra

lóp ca'ch dJGa nhjet

nam cham .dien •

cap nhiet dien

Hình 3.1: Thiét bi tao mau bót dinh hiióng nhiét dò cao.

52

vdi càc màt phàng tinh the co chi sò 1 = 0 va bi suy giàm ùng vdi càc màt

phàng co chi sò h, k thàp hdn va bang khòng.

Khi sù dung càc màu bòt dinh hu'óng rihu" mot màu già ddn tinh thè, dò

bàt dinh hu'dng là mot yeu tò càn du'dc quan tàm. Màu bòt dinh hiidng

du'dc xem nhxi mot tap hdp càc hat ddn dò men vdi sii phàn bò Gauss

cùa càc truc e quanh phuidng dinh hu'dng. Dò bàt dinh hu'dng du'dc dinh

nghla là góc 5 tao bdi vector moment tù tòng còng cùa càc hat co truc e

(ve cùng mot phia so vói phu'dng dinh hxióng) vói phu!dng dinh hxióng

màu.

De dành già dò bàt dinh hifdng, ngu'di ta thiidng so sành ket qua nghiéu

xa Rdnghen giùa màu bòt rdi va màu hot dinh hu'dng. Mot vi tlu ve viéc

kiém tra dò dinh hu'dng bang nhiéu xa Rdnghen sé diidc trình bay d

chu!dng 4. Ngoài ra Hu [31] dà dxia ra mot phu'dng phàp khàc bang viéc

do du'dng cong tù hóa theo phu'dng vuòng góc vdi phu'dng dinh hùdng

cùa màu, sau dò xày diing du'dng Sucksmith-Thompson y/a phu thuòc

vào a^ dxidc biéu dién trén hình 3.2. d day y = H / H^ là tù tnidng rùt

gon, a = M_L/M// là tù dò rùt gon

Trong khoàng 0.35 < a^ < 0.75 du'dng y/a{a^) khà tuyen tinh, biéu dién

bang còng thùc:

(3.1)

^ = a(S)c/^b(S) a

Ò day a(5) va b(5) là càc hàng sò chi phu thuóc vào 5 (5 tinh theo dò)

Trong khoàng 5 = 0O-30O

b(5) = 1.000 - 0.01933 5

a(5) = 0.040 - 0.000435 5

53

Màu hoàn toàn khòng dinh hxióng ùng vói tru'dng hdp

b= -0.2835; a= 1.6235

Trong dieu kien cùa Phòng thi nghiem Nhiét do thàp khòng co tù tnidng

cao, viéc sù dung phu'dng phàp trén khòng thè thiic hien diidc.

Hình 3.2: Du'dng cong Sucksmith - Thompson dói vói càc do bàt dinh hu'óng

khàc nhau cùa màu bót dinh hu'óng

Tuy nhién, chùng tòi dà du'a ra mot phiidng phàp thù ba ddn giàn hdn

de xàc dinh dò bàt dinh hu'dng. Phu'dng phàp này diia trén viéc do thành

- 5 4-

p h àn vuòng góc vdi tù tru'dng cùa moment tù, sé diidc trình bay d trong

p h àn 3.3.3.

3.2. HE DO TÙ DÒ

Càc phép do moment tù diia trén nguyén ly càm ùng. Sd dò he do du'dc

mò tà trong hình 3.3. Màu diidc dich chuyén trong tù tnidng cùa nam

chàm, tue là dich chuyén tù tàm càp cuon Helmholtz này den càp cuon

Helmholtz khàc. Moment tù cùa màu gay ra trong cuon day mot suàt

dién dóng càm ùng

( 3 . 2) ^ MdH, dr ^^na^—-r~ / dr dt

Vdi r là càc truc toa dò x, y, z

H2 dac tning cho ket càu cuon càm ùng, du'dc xàc dinh là tù tnidng theo

phiidng z do he cuon càm ùng sin^i ra khi co dòng dién càm ùng chay

trong nò.

Trong he do hai cap cuon càm ùng Helmholtz màc xung dòi dóng vai trò

cuon day thu tin hiéu. Tich phàn tin hiéu càm ùng do ta thu diidc tin

hiéu ty le tnic tiep vdi moment tù M:

( 3 . 3)

U = A E,^,dt^-M[H^(x,)-H^{x,)]

trong dò A - He sò cùa mày tich phàn

XI, X2 là vi tri cùa màu tai thdi diém tj^ va t2 khi dich chuyén theo truc

XQ. Càc vi tri này hiéu chình sao cho tin hiéu thu diidc là ciic dai. Tin

hiéu U diidc ghi lai trén mày ghi x-t. DÒi vdi phép do M//, he sò

55 -[//..(x,)-W.(x,)]

dxidc xàc dinh thòng qua phép do vói màu chuan Ni co tù dò riéng dà

biét.

1d

1b le cac cuon day càm ling tich phàn dien mày fi/ ghi x -f

lei

dàu do Hall vói he dien fd nam chàm dien nguo'n nuoi 2a 2b

buòng óo lo dien frd 3a 3b

cap nhief dien bang van chàn khong

ka 4b bdm chàn khong

kc bóng chiia khi' fro"

Hình 3.3: Sd dò he do tù do.

- 5 6-

He do tù dò tnióc day cùa P.T.N. Vàt ly Nhiét dò thap chi cho phép do

thành p h an song song vdi tù tnidng ngoài cùa moment tù (M//) [67].

Nhu'ng phép do thành phan moment tù vuòng góc vdi tù tnJdng ngoài sé

suy ra du'dc già tri gòc léch cùa moment tù khòi truc e. De thxic hien

phép do này, chùng tòi dà làp thém càc cap cuon Helmholtz co truc

vuòng góc vdi tù tru'dng de do M_L [69] (càc màt cùa cuon day này song

song vdi phu'dng cùa tù tru'dng), hình 3.4a. So vòng, kich thxióc, vi tri cùa

càc cuon day rat chình xàc. Viéc chuan tin hiéu M_L du'dc thiic hien bang

càch so sành vdi tin hiéu M//do trén cùng mot nam chàm vTnh cùu

trong dieu kien hoàn toàn khòng co tù tru'dng ngoài. Ngoài ra thành

p h àn M_L co the xàc dinh du'dc nhd mói lién he giùa M_j_ va moment

xoàn ed hoc L de giù cho màu d trang thài ma moment tù M cùa màu

tao vdi tù tnidng H mot góc a :

L = MH sin a = A4^H (3.4)

Ó day Mj_ là thành p h àn vuòng góc vdi tù tru!dng cùa moment tù M

3.3. CAC PHÉP DO

3.3.1. Do Mc(T) va Mab(T) (phàn tich tù nhiet)

Mc(T) va Mab(T) là tù dò theo hai phu'dng song song va vuòng góc vdi

phu'dng dinh hu!dng cùa màu. Nhd he lo bao quanh bubng màu càc phép

do Mc(T) va Mab(T) co the thiic hien d dai nhiét dò tù 77 K den 1000 K

trong tù tru'dng lén den 7,5 KOe.

Tuy nhién trong thxic te, dói vdi càc màu hot dinh hxióng, nhiét dò cao

nhàt ma m àu co the chiù diidc tùy thuòc vaò vat liéu ket dinh diidc sù

dung khi che tao màu (thiidng tù 77 K den 500 K). Bang phép do, chùng

tòi dà thu du'dc hai diidng cong Mc(T) va Mab(T) nhxi h àm cùa nhiet dò.

- 5 7-

Dang cùa hai diidng cong này cho chùng ta biet mot so thòng tin. Neu

trén hai diidng Mc(T) va Mab(T) xuàt hien mot so diém di thiidng, co

nghla là càc màu dò co sii chuyén pha tài dinh hu'dng spin tù càu truc

ddn truc sang càu truc cone hoac sang màt phang day. Ó vùng nhiet dò

chuyén pha tài dinh hu'dng spin, phu'dng de tù hóa chuyén thành

p h a d ng khó tù hóa va ngu'dc lai. Diém càt nhau cùa Mc(T) va Mab(T)

tiidng ùng vdi trang thài 9 = 45°.

Càc phép do Mc(T) va M^bCT) giùp ta xàc dinh sd ho sii thay dói càu

trùc tù khi nhiet dò thay dói.

3.3.2. Xàc dinh diém Curie

Nhiét dò chuyén pha trat tii tù Curie du'dc xàc dinh mot càch chinh xàc

qua phép do tù dò cùa màu khòi d tù tnidng tù 1 den 1,5 KOe trong giài

nhiét do tù 200 K den 600 K bang càch ngoai suy ve 0 phàn tuyen tinh

cùadu:dngM2(T).

3.3.3. Phép do xac dinh góc lech cùa phiidng de tù hóa khòi truc tinh the.

Già sù tai nhiét dò nào dò, phu'dng de hóa léch ra khòi truc e mot góc 9

nào dò, nghla là vat liéu co càu trùc góc.

M // ((p) là h àm biéu d i ln thành phàn song song cùa moment tù theo góc

tao bdi truc e va phiidng tù tru'dng. M//((p) khòng dat ciic dai taicp = 0

ma co hai dinh dói xùng nhau qua truc e, tiidng ùng vdi góc cp = ± 9

(hình 3.4b). Nhi^ng càc dinh này thuidng khòng dù sac nhon de xàc dinh

chinh xàc góc 9.

58-

ZI

1 càp cuon day db M// 2 cap^cugn day do Mj. 3 ma'ìj

(h)

Hình 3.4: Phi/dngphàp xàc dinh góc léch 9 cùa moment tù ìdiòi truc tinh the

a - Mó tà phu'dng phàp

b - Dang di/dng congM//((p) va Mj_((p)

Mj_((p) là thành p h àn vuòng góc vdi tù tru'dng cùa moment tù. Khi truc

de tù hóa trùng vdi phu'dng tù tru'dng ngoài, tue cp = 0, tàt cà càc

m o m e nt tù cùa càc dò men bi kéo theo phiidng tù tnidng ngoài nén

thành p h àn M_L((P) = 0 (hình 3.4b)

Chù y: tru'dng hdp = 0, 90^, 180^, 270^, M_L cùng bang 0, bdi vi càc dò

m en dói xùng nhau tao nén càc tin hiéu M_[_ bù trù nhau. Tù diidng cong

Mj_((p) ta co the xàc dinh chinh xàc hdn góc 9 bang càch xàc dinh góc cp

ma tai dò Mj_ = 0.

-59

Bang hai phép do M//((p) va Mx((p)) ta thu diidc già tri tin cay cùa góc

léch 9

Tnidc day, mot nhóm tàc già diia ra phiidng phàp xàc dinh góc léch 9 tù

difdng cong M_L(cp), nhu'ng chi gidi han phu'dng phàp luàn trong tnidng

hdp ddn giàn là màu co càu trùc ddn dò men [33]. Thiic te, màu ta khào

sàt, dù co kich thiidc hat rat nhò dù de coi nhii mot tiéu tinh thè, nhu'ng

chiia thè dù nhò de là ddn dò men. Hdn nùa trong màu thu'dng co mùc

dò bàt dóng nhàt nhàt dinh, chinh vi vày do dich chuyén vàch dò men

khòng n h ù ng chi phu thuòc vào tù tnidng ngoài ma con phu thuòc vào

càc yeu tò khàc nhii sai hòng mang, bién hat, pha phu... Ta càn xem xét

ti mi mòi quan he giùa tù tnidng va dang diidng cong M//(cp) va Mj_((p).

Chi trong khoàng Idn nhàt dinh cùa tù tnidng, ma hien tiidng hai dinh

dòi xùng nhau qua cp = 0 mdi xuàt hien. Neu tù tnidng ngoài qua Idn, xày

ra qua trình bào hòa tù, tue là trong mot khoàng góc rong M// hàu nhu!

khòng dói (càc moment tù bi tù tnidng Idn kéo theo hu'dng cùa nò). Neu

tù tru'dng nhò, khòng dù manh de kéo theo càc moment tù nén trong

mòi hat hot, liidng dò men co moment tù dinh hiidng theo hai phiidng

(- 9) va (+0) xàp xì nhau. Tòng M// cà hai loai dò men này khòng dat ciic

dai tai (p = ±0 ma tai cp = 0.

Doi vdi Mj_((p) cùng chiù ành hu'dng cùa do Idn tù tnidng nhii trén. TÙ

tnidng qua Idn sé làm bào hòa tù, tin hiéu M_L luòn luòn bang khòng. Tù

tnidng thàp khòng dù làm dich chuyén càc vàch dò men, nén cà khi

tnidng hdp tù tnidng tao vdi truc e mot góc (trùng vdi phiidng de tù

hóa) khòng phài tàt cà càc dò men deu co moment tù hiidng song song

vdi tù tnidng ngoài ma co lu'dng moment tù cùa càc dò men nào dò dinh

hiidng theo phiidng dói xùng vdi truc e làm cho M_i_ cùa mau khàc

khòng tai cp = ± 9.

Nhii vày, phép do diidc chình xàc khi tù tnidng dù Idn de dich chuyén

vàch dò men nhiing dù nhò de trành bào hòa.

Thiic te, vdi vàt liéu di hiidng Idn, khi quay màu theo chieu nào dò vi du

àm sang du'dng du'dng cong M_L((P) càt truc hoành tai - 9 nhu'ng khòng

càt truc hoành tai (p = 0 va (p = + 9. Neu quay theo chieu ngiidc lai

diidng M_L((P) chi càt truc hoành tai (p = + 9. Hien tu'dng này diidc giài

thich nhii sau:

Quay tù àm sang diidng, tai vi tri cp = - 9, tù tnidng 7,5 KOe dù de tao

nén trang thài r^à trong càc hat bòt chi tón tai mot loai dò men co

m o m e nt tù song song vdi tù tnidng ngoài. Tiép tue quay màu tdi vi tri (p

= 0, do Cd che hàm dich chuyén vàch, sii phàt trién càc dò men co

m o m e nt tù dinh hiidng theo phiidng hi tré + 0, tai vi tri này liidng dò

men theo hai phu'dng -9 va +0 va khòng bang nhau, két qua M_i_(cp) cùa

hai loai dò men này theo hai phiidng dòi xùng khòng bi triet tiéu nhau.

Quay màu tdi (p = ± 9, do hien tu'dng tré, trong càc hat hot lue này khòng

chi co càc dò men co moment tù theo phiidng 9 ma vàn con mot liidng

nhàt dinh càc dò men co moment tù theo phu'dng - 9 Thành phàn Mj_

tóng còng khàc khòng.

TÙ phép p h àn tich này, co thè xàc dinh diidc góc 9 trong tnidng hdp da

dò men, (khi dò góc (p = 0 diidc xàc dinh tù diém cat truc hoành cùa

diidng cong Mj_ tai nhiét do ma biét màu co càu trùc ddn truc) néu

thòa man:

-61

- Vdi H = 4 - 6 KOe, duidng cong Mj_((p) luòn càt truc hoành tai (p =

-Ohoac (p = +9 tùy theo chieu quay màu.

- Diidng cong M//((p) ti^dng ùng co dinh tai (p = ± 9

Hình 3.5 trình bay két qua do M//((p) va M_L{

(Dyo.2Ero.8)2Fei4B tai càc nhiet do khàc nhau trong tù tnidng 7,5KOe.

Doi vdi m àu này, tù tnidng 7,5KOe dù de tao nén trang thài ddn dò men

tai vi tri cp = ± 9. Hình 3.6 là do thi biéu dién sii phu thuòc theo nhiét do

cùa góc léch 9 trén màu (Dyo.2Ero.8)2^^146 theo két qua cùa chùng tòi

[69] va theo Ibarra [33], hai két qua rat phù hdp nhau.

TÙ càc ket qua phép do trén càc màu chuàn cho thày thiét bi co dò tin

cay cao, thiét bi co thè diidc s^'-' dung tòt cho càc nghién cùu ed bàn

cùng nhii nghién cùu ùng dung càc vat liéu tù.

Bang phép do M_L, chùng tòi con xàc dinh mot càch tnic tiép ùò bàt

dinh hiidng cùa càc hat trong màu hot dinh hiidng. That vày, sii bàt dinh

hiidng cùa càc hat là dói xùng quanh truc e, khi dò néu xét mot càch

tòng thè thi sii bàt dinh hiidng này xét ve phiidng dién moment tù tiidng

diidng vdi vàt liéu co càu trùc cone. Càc màu ma chùng tòi nghién cùu

diidc xàc dinh co do bàt dinh hiidng nhò hdn 3*^.

Phép do Mj_cùng xàc dinh mot càch nhanh chóng chinh xàc vi tri ma

phiidng de tù hóa cùa mot màu bòt dinh hu'dng (hay cùa mot nam. chàm

di hiidng) trùng hoàn toàn vdi tù tnidng ngoài. Diéu này là rat càn thiét

trong càc phép do diidng cong tù hóa, diidng cong tù tré.

_M(dan vi tùy y)

\

• 77 K + 140 X o 200 K

3.0

6.0 9.0 m

1S.Q^P(°)

Hình 3.5: Ké^t qua do M//((p) va Mj_((p) cùa mau

(DyojEro^g^Z^^M^

^^^ ^^^

nhiét dò kliàc nliau trong tù tn/òng 7,5 kOe.

63-

'%A8'2^^14S

j m- 200 T(K)

[69]

[33]

Hình 3.6: SU phu

thuóc nhiét do cùa góc léch 6 trén màu (Dyg 2^^0,8^2^^ 14^

theo két qua cùa chùng tói va theo /bara [33].

6 4-

/<' 3.3.4. Do he so Ui hóa dòng Xac

He so tù hóa là thòng so quan trong de dành già vàt lieu tù, trong dò he

so tù hóa dòng thiidng diidc sù dung de khào sàt hien tiidng chuyén trat

tii tù cùa vàt liéu sàt tù. Xuàt phàt tù mói lién he giùa he so tù hóa dóng

Xac "^à hàng so di hiidng bàc hai K]^

1 A,

Khi vàt liéu co sii chuyén càu trùc, K]^ -^ 0, do vày Xac ^^^% ^9^ rigpt va

dàn dén du'dng cong Xac(T) co ciic dai tai Tgj^.

Khi dat màu tù tinh vào trong tù tnidng tinh HQ song song vdi tù tnidng

^ 3

xoay chieu h(T) = hoexp(icot) vdi co là tàn so góc cùa tù tnidng xoay chieu

thi tù tnidng tòng cong tàc dung lén màu:

TÙ dò cùa màu:

M = M^+w/^''"'^ ( 3 . 6)

MQ là tù dò ùng vdi tù tnidng tinh

moexpi(^^~^P) là tù dò ùng vdi tù tru'dng xoay chieu

^ là góc léch pha cùa tù do dói vdi tù tnidng xoay chieu

Tù (3.5) va (3.6) suy ra xac = x' " ix" vdi:

X'=—^cos(p ^"=—^sirnjz? (3.7

là càc thành p h àn cùng pha va vuòng pha vdi tù tnidng xoay chieu

- 6 5-

c àu tao thiét bi do he so tù hóa dòng cùa Phòng thi nghiem Vàt ly Nhiét

dò thàp [66] góm màu diidc gàn tnic tiép vào càn màu dàt trong buóng

chàn khòng. Cà buóng màu du'dc nhùng trong bình nitd long. Chi thi

nhiét do nhd càp nhiét dién Cu-constantant gan tnic tiép vào màu. Màu

diidc cung càp nhiét bang mot he lo. Tù tnidng bién thién trong cuon

day sd càp nhd dòng xoay chieu cùa mày phàt sé làm xuàt hien the hiéu

càm ùng trong cuon day thù càp mac xung dói vdi nhau. Khi chiia co

màu, the hiéu càm ùng bi triet tiéu. Màu thiidng diidc dat d tàm mot

trong hai cuon thù càp. Khi co màu, he so ho càm giùa hai cuon day

thay dòi sé cho biét he so tù hóa ac cùa màu. Do thi he so tù hóa Xac

theo nhiét dò diiofc ghi bang mày tii ghi X-Y-t.

66-

CHÙÒNG 4: DI H I Ì Ó NG TÌÌ VÀ HIÉN TÙÒNG TÀI DINH HLfÒNG

SPIN TRONG HE VAT UÈU D y i . x Y x F e n Ti [49,50,70]

He vat liéu Dyi.xYxFenTi (x = 0; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8 va 1) dà di^dc che tao

theo càc phiidng phàp mò tà d Chiidng 3, chat liidng màu diidc kiém tra

bang nhiéu xa tia Rdnghen va phàn tich tù nhiét. Két qua cho thày càc

màu déu là ddn pha. Nhiéu xa Rdnghen cùng diidc sù dung de kiém tra

do dinh hiidng cùa càc màu già ddn tinh thè. Hình 4.1 diia ra mot vi du

ve giàn do nhiéu xa Rdnghen cùa hdp chat DyFe^xTi dói vdi màu bòt rdi

va màu bòt dinh hiidng. Ta nhàn thày dói vdi màu hot rdi, giàn do co càc

dinh nhon dac tning cùa càu trùc ThMni2> phù hdp vdi bang 1.1. DÓi

vdi màu hot dinh hiidng, dinh (002) diidc tàng ciidng manh trong khi càc

dinh khàc bi suy giàm hoac triet tiéu. Két qua trén cho thày càc hat bòt

dxidc dinh hu'dng theo truc e va màu co dò dinh hiidng tòt.

Hang so mang diidc xàc diiih bang nhiéu xa tia Rdnghen là a = 8.507 A, e

= 4.785 A dói vdi DyFenTi va a = 8.506 A, e = 4.783 A dói vdi YFenTi.

Hang so mang cùa càc hdp chat con lai co già tri trung gian so vdi hai

hdp chat ba nguyèn trén. Do thi 4.2 trình bay phiidng phàp xàc dinh

nhiét dò Curie tù phép do tù dò. Già tri nhiét dò Curie cùa càc hdp chat

này diidc trình bay trong bang 4.1. Càc già tri Te dói vdi DyFe^i^Ti va

YFeiiTi p hù hdp tòt vdi càc tài liéu [47,29]. Cùng nhii tnidng hdp he

Ndi-xYxFeiiTi [41,42], ta thày già tri Te giàm cham theo nóng dò Y tàng.

Chùng ta da biét trong càc hdp chat 3d-4f, nhiét dò Curie diidc quyét

dinh chù yéu bdi tiidng tàc 3d-3d. Thay the dysrposium bang yttrium

khòng tù trong D y F e ^ Ti chù yéu làm giàm tiidng tàc 4f(Dy) - 3d(Fe) dàn

den nhiét do Curie giàm it.

-67

Hình 4.1: Giàn dò nhiéu xa Rdnghen cùa hdp chat DyFejjTi doi vói mau bót rdi

(a) va màu bót dinh hu'dng (b).

68-

Hình 4.2: Phi/dng phàp xàc dinh nhiét do Curie tù phép do tù do.

69

iTsrI

0.6

•:•:••"•••

" • • • • • • • • . . . { !.

i

1

•

1

»

0.8

?'^

0.2

• • . ,.

II

• • ' - . ..

//

• a

•

"••••••

1

1

I

•

1

1

1

OA

{^'^

//

1

• • • - . ..

1

300

200

300

1 100

100

, — 200 -

T ( K)

Hình 4.3: Si/phu

thuóc vào nhiét do cùa tù do càc màu bót dinh hu'óng Dyj_^

Y^FejjTi do trong

tù tru'dng 1 KOe song song va vuóng góc vói

phu'dng dinh hu'óng.

-70

300 100

Hình 4.4: Si/phu

thuóc nhiet do cùa he so tù hóa dóng càc mau khoi Dyj,^^

Y^FejjTi

200 T'K)

-71 -

Hình 4.3 thè hien sii phu thuòc nhiét dò cùa tù dò càc màu bòt dinh

hu'dng Dyi.xYxFeiiTi do trong tù tnidng 1 KOe song song va vuòng góc

vdi phu'dng dinh hu'dng. DÓi vdi DyFenTi, mot di thu:dng trén du'dng

cong Mc(T) lién quan dén hien tu'dng tài dinh hiidng spin nhi^ dà diidc

gidi thieu d chùdng 2 dà diidc quan sàt. DÓi vdi càc màu x = 0,2; 0,4; 0,6

chùng tòi cùng quan sàt thày càc di thiidng trén càc diidng cong Mc(T),

chùng lién quan dén càc sii chuyén càu trùc tù ddn truc sang càu trùc

góc theo chieu nhiét dò giàm. Ó màu Dyo,2Yo,8FeiiTi, dang du'dng cong

]VIc(T) thè hien khà nàng xày ra tài dinh hu'dng spin d diidi 77 K. De xàc

dinh chinh xàc càc già tri T S R I { T S RI diidc ky hiéu cho già tri nhiét dò tai

do bàt dàu co sù chuyén càu trùc theo chieu nhiét dò giàm), chùng tòi

dà thiic hien phép do do he so tù hóa dòng Xac rih^ ^9^ hkxn cùa

nhiét dò tù 65 K dén 300 K dói vdi càc màu khói. Két qua diidc chi ra

trong hình 4.4. Nhii dà gidi thieu trong chiidng 3, he so tù hóa dòng Xac

ty le nghich vdi hàng so di hiidng K^. Tai nhiét do bat dàu xày ra sii

chuyén càu trùc tue là moment tù bàt dàu léch khòi truc tinh thè (trong

tnidng hdp này là truc e) hàng so di hu'dng K^ = 0, gay nén dinh cu'c dai

trén diidng Xac(T)- Nhii vay vi tri cùa càc dinh này cho phép xàc dinh

chinh xàc nhiét dò tài dinh hiidng spin. Tuy nhién, cùng càn liiu y ràng

toc do thay dói nhiét dò, kich thiidc màu co ành hiidng dén già tri TgR

do hien tiidng tré nhiét. Già tri TSR do theo hai chieu ngiidc nhau cùa

nhiét do léch nhau khoàng 5 K. Chùng tòi lày già tri TsR do theo chieu

tàng cùa nhiét dò bdi vi hien tiidng tré nhiét cùng xày ra khi do sii phu

thuòc nhiét do cùa tù dò. ma phép do này chùng tói chi do du'dc theo

chieu tàng cùa nhiét dò. Càc dinh nhon dà diidc quan sàt trén diidng

cong Xac (T) tai TsRi dói vdi càc màu x=0; 0,2; 0,4; 0,6 va 0,8. Sinha va

còng sù [57] cùng dà còng bó két qua tiidng tii ve dinh nhon trén diidng

- 7 2-

cong Xac(T) dói vdi màu da tinh thè DyFenTi. Càc già tri nhiét dò tài

dinh hiidng spin T S RI cho he Dyi.xYxFenTi du'dc trình bay trong bang

4.1. Già tri TsRi cùa DyFexiTi phù hdp vdi càc tài liéu tham khào

[29,20,5,1,57]. De dàng nhàn thày ràng, T S RI giàm theo nóng dò Y tàng.

Càc hình 4.5a, 4.5b diia ra hai vi du két qua do thành p h àn song song va

thành p h àn vuòng góc vdi tù tnidng ngoài cùa tù do cùa hai màu

DyFeiiTi va Dyo^8Yo,2FeiiTi tai mot so nhiét dò nhàt dinh. Day là mot

vi du dién hình ve tru'dng hdp da dò men de càp d chiidng 3, d day càc

diidng M_L(cp) chi cat truc hoành tai mot diém (p = - 9 ma khòng cat truc

hoành tai góc cp = 0, 9. Hình 4.6 là do thi M_L((P) cùa màu D y F e n Ti tai

càc nhiet dò 100 K d càc tù tnidng 2, 4, 6 va 7.5 KOe. Ta co r h an xét,

trong khoàng tù tnidng 4 ~ 7.5 KOe, diidng cong M_L((P) cat truc hoành

tai cùng mot vi tri cp = -32°. Sii phu thuòc nhiét do cùa góc léch 0 diidc

xàc dinh tù càc phép do trén diidc trình bay trén hình 4.7. Chùng ta thày

rò ràng d màu DyFcj^^Ti co mot sù chuyén pha tài dinh hiidng spin tù

ddn truc - góc xày ra d nhiét do 195 K. Theo chieu nhiét do giàm, góc

cone tàng n h a nh va dat tdi 90^ tai nhiét dò TsR2 = 85 K. Sii chuyén cau

trùc tù này p hù hdp vdi càc két qua diidc Hu va còng sii [30], Andreev

va cong sii [1] còng bó dói vdi màu ddn tinh thè DyFej^^Ti. Già tri T S R2

do Hu va còng sii còng bó là 58 K, thàp hdn so vdi già tri thiic nghiem

cùa chùng tòi do trén màu da tinh thè. Tuy nhién già tri T S R2 = 80 K

cùng dà diidc chinh nhóm tàc già Hu va còng sii còng bó khi thùc hien

càc phép do vdi màu da tinh thè, trong khi dò n h óm tàc già Andreev [1]

thòng bào già tri TsR2 = 120 K dói vdi màu ddn tinh thè. Ve tinh trang

càu trùc tù cùa màu DyFenTi d vùng nhiét dò thàp, giùa càc n h óm tàc

già nghién cùu DyFexiTi bang màu ddn tinh thè dang co sii khòng thóng

-73

Dy Fej^Ti

0 < > « Oo

' ^ -^j«s'x:5»^x:"x5%!?x,. - *

o-# '^x,

xxxj

I

^

« •

-o«o

«

o

^ 77 K "-oo4 ^ 100 K • 150 K o 3 00 K

'::3

X

•

X

•

I

X xi;.-»»':-»:.

o

«x

gZf

*

.

.*

o

o

o oo

90

-45

0

J 90

45 •e (deg.)

Hình 4.5a;

Kéì qua do thành phàn song song va vuóng góc vói tù

tru'dng

ngoài cùa

tù do màu DyFejjTi

tai mot so'nhiet do nhat

dinh.

-74

°yOB\2^^U^'

-è-

'Oo O.)

| 0'

?3

X 77 K

• 100 K

o«»»o

o 200 K

l'

5D

,j

»»

• . .•

0

90

•90

- 45

45 V (deg.)

Hình 4.5b:

^ éf qua do thành phàn song song va vuóng góc vói tù

tru'dng

ngoài cùa

tù do mau Dyg^s ^0,2^^11^^

^^^ ^^^ ^^ n/j/ef do nhat

dinh.

- 7 5-

Hình 4-6: Thành phàn vuóng góc vói tù tn/dng ngoài cùa

tu' do màu DyFejjTi

tai cùng nhiet do 100 K trong càc tù tn/dng khàc nhau 2, 4. 6, 7.5

KOe.

7 6-

nhàt. Hu va còng sù cho ràng d dr^di nhiét dò TsR2 = 58 K, DyFe^iTi co

di hu'dng mat phàng day, trong khi dò Andeev va cong sxi cho thày tai

nhiét do 4,2 K, moment tù tao mot góc 9 = 80^ so vdi truc [001] va hình

chiéu cua no trén màt phàng day trùng vdi truc [110]. Theo ket qua cùa

chùng tòi, hiidng de tù hóa cùa DyFejj^Ti là trong màt phàng day d du'di

nhiét do 85 K. DÓi vdi càc hdp chat co Dy hi thay thè mot p h àn bdi Y

•chùng ta co thè thày trén hình 4.7 già tri góc 6 d mot nhiet do nào dò

dùdi nhiét dò Tgj^i giàm theo chiéu nóng do Y tàng. Ò trén nhiet dò 77

K, chùng tòi khòng quan sàt thày sii chuyén pha tài dinh hiidng spin xày

ra tai T S R2 trong céiC màu ma Dy dà bi thay the mot phàn.

De phàn tich két qua, chùng tòi sù dung mò hình vi mò ve di hxióng tù

tinh the, dà diidc néu lén d muc 2.2.2. Trong tru'dng hdp cu the cùa

chùng tòi, Hamiltonian tnidng tinh thè cùa ion dàt hiém d trang thài ed

bàn co thè diidc viét

^cF = ^Ol + BlOl + BlOl + BlOl +BlOt (4.1)

Hamiltonian trao dòi du'dc viét

d day tnidng p h àn tù Hèn he vdi n ^j theo biéu thiic

( 4 . 3) ti^=^?^^-\n^r E

Ta co thè già thiét càu trùc cong tuyén theo kiéu feri tù giùa càc

moment tù cùa phàn mang kim loai chuyén tiép va p h àn mang dàt hiém

do tu'dng tàc trao dói. Thiic ra, khi phàn tich càc sò liéu do diidc tù màu

DyFeiiTi ddn tinh thè, Hu va còng sii [30] dà tinh toàn góc léch giùa

77

moment tù cùa hai phàn mang sàt va dysprosium. Theo két qua tinh

toàn cùa càc tàc già trén, già tri Idn nhàt cùa góc léch này khoàng 2,50.

DÓi vdi càc màu bót dinh hu'dng cùa chùng tòi, càc hat bòt là càc tiéu

ddn tinh thè diidc dinh hu'dng sao cho truc e cùa chùng song song vdi

nhau, trong khi dò truc a va b diidc phàn bó déu trong mat phàng vuòng

góc vdi phiidng dinh hiidng màu, vi vày ta co thè gidi han tru'dng trao

dòi trong màt phàng x-z. Hamiltonian trao dói lue này co dang:

^'^ = Sf^B^m U-. cos ^+ y^ sin 6^ (4.4)

d day 9 là góc giùa moment tù va truc e.

Nàng lu'dng tù do cùa dàt hiém thu diidc bang càch chéo hóa

76j^ = 7ó^fr -^76^^

'

{

4

.

5)

Hamiltonian

và tinh tóng thóng ké Z{e,T). Nàng liidng txi do dàt hiém du'dc tinh bdi

còng thùc:

F^(ej) = -kT\x\Z{0J) (4.6)

DÓi vdi mot he pha tap Ri-x^^xF^llTi; nàng liidng tù do tòng cong diidc

viét nhii sau:

F{ej)^(\-x)Fj,{0J)-¥xF\{ej)^K] sin- 0 (4.7)

trong dò so hang cuòi cùng the hien sù dóng góp tù p h àn mang kim loai

chuyén tiép vdi hàng so di hiidng bàc hai K^T.

De tinh diidc F(e,T), ta phai biet càc thòng sò tnidng tinh thè B^"^ và

thòng so tru'dng phàn tii gMBHm- Nhii dà néu d chiidng 2, càc thòng so

B n^ hèn he vdi càc he so tnidng tinh thè A^"^ bdi còng thùc:

B"' ^0^ A:

78-

e (deg.)

90

X =0 o—GXp —

--cai

\ I

x= 0.2 . - G x p—

...cai

''

X=OA X—Gxp —

-..cai

60

x=0.6

..-cai

....cai

x = OB

l

30

-<:

N

\\ . X

•^

100

\^ V. ^ 150

0 0

50

200 T ( K)

Hình 4.7: Két qua

thi/c nghiem và tinh toàn sit phu

thuóc nhiét do cùa góc

léch 6 cùa càc màu he Dyj.^ Y^FejjTi.

(exp.: thi/c nghiem; cai:

tinh

toàn).

- 79

d day Bn là càc he so Stevens và càc già tri dxidc lày tù [21].

Tù sù p h àn tich càc so liéu do diidng cong tù hóa trén màu ddn tinh thè

DyFeiiTi, Hu và còng sù [30] rùt ra A2O = -32.3 Kag'^, AQ^ ^ -12,4 Kao"^,

A44 = 1 18 KaQ-^, Ae^ = 2,56 Kao"^ và Ag^ = 0,64 Kag-^. Vdi bó càc he so

tnidng tinh thè này, càc tàc già trén dà thu du'dc già tri TsR2 = 58 K ma

già tri này thàp hdn già tri quan sàt thùc nghiem cùa Andreev và còng sii

trén màu ddn tinh the và già tri thùc nghiem cùa chùng tòi trén màu hot

dinh hùdng. Cùng càn nói thém rang già tri nhiet do tài dinh hùdng spin

TsRi trong càc m àu Dy^.xYxFexiTi ma chùng tòi tinh dùdc khi sù dung

lai he so A^^^ cùa Hu theo phùdng phàp mò tà d trén co p h àn sai khàc

vói két qua chùng tòi do dùdc. Bang càch chon bò he so tniòng tinh thè

sau: A2^ = -32 Kao'^, AQ^ = - 9 KSLQ-^, A44 = 105 KaQ"^, AgO = 3,2 Kao"^

và Ag^ - 0, chùng tòi dà thu dùoc mot sù làm khdp vdi càc so liéu thùc

nghiem cùa càc m àu he Dyj^.xYxFenTi tòt hdn. DÓi vói thòng sò tnidng

trao dói chùng tòi dùng già tri n^^e ^^ ^^ ^^ ^^ ^^ ^?^ phàn tich càc

so heu do m àu ddn tinh the DyFe^iTi. Già tri này cho giigHm = 85,6K tai

O^K. Trong sii p h àn tich cùa tòi, sù phu thuòc nhiet dò cùa Hj^i» theo

còng thùc (4.3) dùdc xàc dinh bdi sù phu thuòc nhiét dò cùa tù dò phàn

mang sat rùt ra tù [29], dói vói màu YFei^jTi. Sù phu thuóc nhiét do cùa

hàng so di h ù d ng p h àn mang sàt K^F^ (= K^T) cùng dùdc lày tù két qua

nghién cùu Y T e ^ T i. De minh hoa qua trình xàc dinh phùdng dinh

hùdng cùa m o m e nt tù d nhiet dò nhàt dinh, chùng tòi dùa ra trén hình

4.8 két qua tinh sii phu thuóc nàng lùdng tù do vào góc léch cùa càc

màu he Dyi.xYxFenTi tai hai nhiét do 50 K và 120 K. Tai nhiét do 50 K,

chi d màu x = 0, dùdng F(9) co cxic tiéu tai 90^ con d càc màu khàc,

dùdng F(9) co cùc tiéu tai mot già tri góc G trung gian nào dò, nói càch

80

khàc tai nhiét dò 50K, màu DyFei^Ti vói x = 0,2; 0,4; 0,6 và 0,8 co càu

trùc góc. Tai nhiét do 120 K, càc màu x = 0; 0,2 và 0,4 co càu trùc góc,

X

trong khi dò càc màu x = 0,6 và 0,8 vàn co di hùóng ddn truc.

T c ( K)

T S R I ^ ^ ( K)

T S R 1 ° ^^ (K)

0

539

196

195

0 ,2

5 33

172

171

0 ,4

528

142

141

0 ,6

5 23

110

107

76

73

0 ,8

519

Bang 4.1: Nhiét do Curie (Te) và nhiét do tài dinh hi/óng spin (T^j^j) cùa he

màu TDyj.j^Y^FejjTi

Ket qua tinh toàn sù phu thuòc nhiét do cùa góc léch cùa càc màu

^ y i - x ^ x ^ ^ l l Ti cùng dùoc trình bay trén hình 4.7. Nhù ta thày trén hình

4.7, giùa càc két qua thùc nghiem và tinh toàn co sù phù hdp khà tòt.

Dac biét càc già tri tinh toàn ve nhiét do tài dinh hùóng spin TsRi hoàn

toàn phù hdp càc già tri thùc nghiem cho cà he màu nghién cùu (xem

bang 4.1). Càc tinh toàn cùng tài tao dùdc rat tòt hien tùdng tài dinh

hùóng spin xày ra d T S R2 ^ i^^u DyFe^xTi- Sù khàc nhau giùa già tri tinh

toàn TsR2 cùa tòi và cùa Hu (58 K) chù yéu gay bdi sù khàc nhau cùa

càc he so A4^. Càc tinh toàn cùa tòi dù doàn càu trùc góc tón tai cho

dén nhiet dò thàp nhàt dói vói tàt cà càc màu trù DyFenTi. Dàng tiéc,

do diéu kien thùc nghiem khòng cho phép, càc phép do d vùng nhiet do

thàp hdn 77 K khòng thùc hien dùdc.

x=0

-696

120 K

-708

0.2

-552

120 K

-56/f

1

1

1

^

1

1

1

t

0.4

-WO

120K

^ ^_

-un

1

t

.

1

1

1

1

,

0.6

-268

120K

/ ^ '^

-280

1

i

•

1

r

(

1

1

^ ^^

-126

0.8 120 KX

-138

t

1

1

1

1

1

1

1

30

90

C )

60 9(dGg

Hình 4.8: Ket qua tinh sii phu thuóc nàng li/dng ti/ do vào góc léch 6 cùa càc

màu T)yj,^Y^FejjTi

tai hai nhiét do 50K và I20K

- 8 2-

CHtrdNG 5: DI HUfÒNG TÙ VÀ HIÉN TUfÒNG TÀI DINH H I Ì Ó NG

SPIN TRONG HE VAT U È u \ b i _ x Y x F e i i Ti [51, 52, 71]

Càc màu khoi, màu hot dinh hùdng he vàt liéu Tbi.xYxFenTi (x =: 0; 0,2;

0,4; 0,6 và 0,8) dùdc che tao vdi phùdng phàp tùdng tù nhù doi vdi he

Dyi-xYxFeiiTi. Tàt cà càc màu dùdc dành già là ddn pha sau khi kiém

tra bdi nhiéu xa Rdnghen và phàn tich tù nhiet. Do màu T b F e n Ti co

nhiét dò tài dinh hùdng spin d vùng nhiét dò phòng nén de dàm bào càc

hat hot dùdc dinh hùdng trong trang thài nào co di hùdng ddn truc, qua

trình dinh hùdng và hóa cùng màu hot dinh hùdng dùdc thùc hien d

nhiét do 80OC. Két qua nliiéu xa Rdnghen trén càc màu bòt dinh hùdng

cho thày chùng déu co do dinh hùdng tot.

Càc già tri nhiét do Curie cùa càc màu he Tb^.xYxFeiiTi dùdc trình bay

trong bang 5.1 Già tri T^ cùa màu T b F e n Ti rat phù hdp vdi tài liéu [30].

Cùng n hù trong trudng hdp Dyi.xYxFe^iTi, nhiét do Curie giàm cham

theo nbng dò Y tàng.

Hình 5.1 trình bay sù phu thuóc nhiét do cùa tù do cùa màu hot dinh

hùdng càc màu he Tb]^_xYxFex]^Ti thùc hien trong tù trudng 1 kOe song

song và vuòng góc vdi phùdng dinh hùdng màu. Trong càc trudng hdp x

= 0; 0,2 và 0,4 déu quan sàt thày càc di thùdng trén càc dùdng Mc(T) và

Mab(T) lién quan dén hien tùdng tài dinh hùdng spin khi nhiét dò giàm.

O màu Tbo 4Y0 e F ^ l l T ì, ta khòng thày co khà nàng xay ra hien tufdng tài

dinh hùdng spin ké cà tai vùng nhiét dò thàp hdn 77 K.

Nhiét do tài dinh hùdng spin T S RI ^hu dùdc chinh xàc tù phép do he so

tù hóa dòng n hù mot hàm cùa nhiét dò tù 4,2 K dén 400 K trén màu

- 83 -

M [ddnvifùyy)

Tb Y fé Ti 1-X X 11

0.4

x=0.0

±

1

1

•

•

300

200

100

100

200

300

M//

0.2

0.6

1

•

100

200

300

100

200

300

T [ K]

T [ K]

Hình 5.1: Su' phu

thuóc nhiét do cùa tù do càc màu bót dinh hu'óng Tbj_^

Y^FejjTi do trong

tù

tn/dng

I ìcOe song song và vuóng góc vói

phi/dng dinh hi/óng.

- 8 4-

%.

300

AGO

T(K)

Hình 5.2: Si/pini

thuóc vào nliiét do cùa he so tù lióa dóng càc mau idiói Tbj.

xY^FejjTi.

85

T(K)

Hình 5.3: Ket qua tinh toàn si/ phu

thuóc nhiét do cùa hàng so di hi/óng

tù

Kj'^b(x)

trén càc màu Tbj_^ Yx^^ll'^^' di hi/óng

tù cùa phàn mang

sàt KjP^ theo ìaét qua do màu YFejjTi cùng di/dc trìnii bay d day.

- 86

^

khòi. Càc két qua dùdc trình bay trén hình 5.2. Chùng ta quan sàt thày rò

càc dinh nhon trén dùdng Xac(T) dói vdi càc màu x = 0; 0,2 và 0,4. Càc

già tri nhiét dò tài dinh hùdng spin TSR cùng dùdc trình bay trén bang

5.1.

Nhàn xét thày nhiét dò tài dinh hùdng spin giàm theo nbng dò Y tàng.

Ket qua do Xac(T) cho thày d màu Tbo^4Yo,6FeiiTi, di hùdng ddn truc

tbn tai cho dén nhiét dò 4,2 K. Dò cùng là tinh trang càu trùc tù cùa màu

Tbo,2Yo,8F^llTi (khòng dùa ra trong hình 5.2).

Vdi già thiét gàn dùng là tai nhiét dò xày ra hien tùdng tài dinh hùdng

spin, di h ù d ng cùa hai phàn mang dàt hiém và kim loai chuyén tiép (chù

yéu là hàng so di hùdng bàc hai), triet tiéu nhau, ta co thè p h àn tich mot

càch khà ddn giàn két qua sù phu thuòc nbng dò Y cùa nhiét dò tài dinh

hùdng spin theo phùdng phàp sau.

Trùdc h et dùng mò hình vi mò (muc 2.2.2) ve di hùdng p h àn mang dàt

hiém ta tinh toàn dùdc trung bình nhiét cùa càc toàn tù Stevens d mòi

nhiét dò. Sau dò ta tinh dùdc hang so di hùdng bàc hai K^^b theo còng

KJ'^-IBI<01>-SBI

thùc (2.23).

<01>- — Bl<0l > (2.23)

Hang so di h ù d ng cùa phàn mang dàt hiém cùa càc hdp chat vdi x T^ 0

dùoc tinh bdi:

Kl'ix) = {\-x)K^' (5-1)

Bang p h ù d ng phàp trén ta thu dùdc càc dùòng cong phu thuòc nhiét do

cùa hàng so di hùdng bàc hai cùa tàt cà càc màu he Tbi.xYxFenTi. Sù

87

phu thuóc nhiét dò cùa di hùdng phàn mang sàt K^^e \^y tù két qua

nghién cùu thùc nghiem màu YPe^Ti cùa Hu và cong sù [29]. Giao

diém cùa dùdng Ki^^ và càc dùdng KiTb (x) xàc dinh càc nhiét do T SR

tùdng ùng cùa càc màu he Tbi_xYxFetxTi.

Muon tinh dùdc Kj^b^ ta càn biét bò càc thòng so trudng tinh thè và

tùdng tàc trao doi. Nói càch khàc ta sé chon mot bó càc thòng so trén

sao cho qua trình làm khdp co sù phù hdp tot nhàt vdi két qua thùc

nghiem. Tòi dà chon bó càc he so trudng tinh the sau: A2^ = - 49,3 Kag"

2, Ao^ = 1 Kao"4, Ae^ = 0, tùdng ùng vdi càc thòng so 62^ = 0,41 K, B4O =

23x10-4 K, Be^ = 0.

Ket qua tinh toàn sù phu thuòc nhiét dò cùa hang so di hùdng KiTb(x)

trén càc màu Tbi.xYxFe^iTi trén ed sd bò càc thòng so nói trén dùdc

trình bay trong hình 5.3. Trén hình 5.3, di hùdng tù cùa p h àn mang Fé

theo két qua do màu YFe][iTi cùng dùdc trình bay. Già tri tinh toàn cùa

nhiét do tài dinh hùdng spin TgR^^ dùdc néu ra trong bang 5.1. Càc già

tri này p hù hdp khà tot vdi thùc nghiem. Cùng càn nói thém ràng lue

dàu khi chùa co két qua do he so tù hóa dòng d vùng nhiét dò thàp dùdi

77 K, chùng tói dà chon mot bó thòng sò trudng tinh thè khàc 62^ =

0,42K, B4O = 13x10-4 K, Be^ = 0 và tùdng ùng là càc he sò trudng tinh the

A2^ = - 50,3 Kao"2; A4O = 6,5 Kao"^; AQ^ = 0. Càch chon này cùng cho sù

phù hdp khà tot ve già tri nhiét do tài dinh hùdng spin cùa càc màu x = 0

và 0,2, sai khàc chù yéu giùa tinh toàn và thùc nghiem là trùòng hdp

màu Tbo^4Yo,6FeiiTi. Theo tinh toàn, màu Tbo,4Yo,6FeilTi co tài dinh

hùdng spin tai nhiét do khoàng 66 K, trong khi dò thùc nghiem cho thày

d màu này, di hùdng ddn truc tbn tai trong toàn dai nhiét do. Tuy nhién,

chù y ràng d vùng nhiét do thàp, di hùdng phàn mang dàt hiém cùa

- 8 8-

Tbo^Yo^eFeiiTi khà nhò, xàp xi dò Idn di hùdng phàn mang sàt. Mot sù

thay dói nhò cùa bó càc he so trudng tinh the dùdc chon cùng co thè

thay dói hoàn toàn viec dùdng KxTb(o,6) co càt dùdng - KxFe hay khòng,

nói càch khàc màu Tbo,4Yo^6FeiiTi co tài dinh hùdng spin hay khòng.

So sành hai bò càc thòng so trudng tinh thè dùdc chon ta thày chùng co

càc già tri B2^ tùdng tù nhau, khàc nhau chù yéu vi già tri B4O. Neu lùu

y ràng càc thóng so trudng tinh thè bàc cao chi co vai trò quan trong d

vùng nhiét do thàp, ta sé thày chinh diéu này là nguyén nhàn cà hai bò

déu cho sù p hù hofp khà tot ve TSR cùa càc màu x = 0; 0,2 n h ù ng lai dùa

ra két luan trai ngùdc nhau ve càu trùc tù cùa màu x = 0,6.

Phùdng phàp nghién cùu di hùdng tù tinh thè bang viéc p h àn tich sù

phu thuòc thành p h àn Y cùa nhiét dò tài dinh hùdng spin cùng dà dùdc

nhiéu n h óm tàc già trong dò co nhóm tàc già N.H. Lùdng àp dung dòi

vdi he m àu Nd^.xYxFenTi [41]. Phùdng phàp này khà ddn giàn tién Idi

nhùng khi àp dung càn lùu y rang:

1. Mòi mot màu cung càp cho ta chi mot diém thùc nghiem. Nhù

vày m u on xày dùng dùdc mot dùdng K^^ thùc nghiem chinh xàc, ta càn

phài co nhiéu màu.

2. Hang so' di hùdng K^I^ chù yéu dùdc qui dinh bdi thòng so

trudng tinh thè bàc hai B2^, dac biét d nhùng nhiet do cao, do dò chi co

thòng sò' B2^ dùdc chon mot càch khàt khe, trong khi càc thóng so bàc

cao dùdc chon mot càch linh dòng hdn.

De thu dùdc càc già tri chinh xàc ve càc thòng so trudng tinh thè, phép

do sù p hu thuóc nhiét do góc léch cùa moment tù so vdi truc e doi vdi

càc màu x = 0; 0,2 và 0,4 dà dùdc thùc hien, két qua dùdc trình bay trén

- 8 9-

hình 5.4. Nhàn thày d tàt cà càc màu, qua trình tài dinh hùdng spin dién

ra dot ngot tù hùdng ddn truc sang màt phàng theo chiéu nhiét do giàm.

diéu này phù hdp vdi két luàn cùa càc tàc già Boltich và còng sù, Hu và

cong sù ve loai chuyén pha càu trùc tù cùa TbFejiTi [30,5]. Càc già tri

nhiét dò tài dinh hùdng spin T S R ^^ d bang 5.1 cùng rat phù hdp vdi

nhiét do tai dò m o m e nt tù bàt dàu léch khòi truc e (theo chiéu nhiét do

giàm)

Qua trình phàn tich càc két qua sù phu thuòc nhiét do cùa góc léch G

dùdc thùc hien hoàn toàn tùdng tù nhù doi vdi he Dyi-xYxFexiTi.

Chùng tòi dà sù dung càc he sò trudng tinh thè A2^ = -54,1 Kag"^; A4^ =

-0,9 Kao"^; Ae^ = 0 và tùdng ùng là càc thòng sò' B2^ = 0,45K B4O = -

1,8x10"^ K và B5O = 0, càc thòng sò' khàc bang khòng. Dòi vói thòng so'

trudng trao dói, chùng tòi lày già tri nRpe ^^^ ^^ ^à cong sù rùt ra tù

viéc p h àn tich nhiet do Curie, nò cho già tri gM-B^m = 1-28,7 K tai O^K.

Ket qua tinh toàn sù phu thuòc nhiét dò cùa góc léch 9 cùa càc màu he

Tbi_xY^FeiiTi cùng dùdc trình bay trén hình 5.4. Chùng ta thày két qua

tinh toàn phù hdp tò't vdi két (^uà thùc nghiem.

Càc thòng sò' trudng tinh thè dùdc rùt ra theo hai phùdng phàp vùa trình

bay trén cùng he màu Tbi.xYxFenTi phù hdp nhau chù yéu ve già tri

cùa B2^ (hay A2O). Co nhàn xét ràng trong qua trình làm khdp sù thay

dói góc léch trong vùng nhiét do tài dinh hùdng spin khòng chi nhày

vdi già tri B2^ ma cà già tri B4O dùdc chon. Do yéu càu chat che cùa viec

làm khdp qua trình tài dinh hùdng spin khòng chi cùa mot màu ma cà

mot he màu, bó thòng so thù hai dàng tin cay hdn.

90

Tb^j-^Y^Fe^^li

OC" )

•

••

•

m-

—Av

90

60

x=0

^x=0A

I 1 x=0,2

30

li

0

200

0

L^ J

m

T(K)

Hình 5.4: Ket qua thi/c nghiem

(di/dng lièn net) và tinh toàn

fdWdng dùt net)

SI/ phu

thuóc nhiét do cùa góc

léch 0 cùa càc màu he

Tbyj.

91

Qua két qua nghién cùu di hùdng tù cùa he Tbi.xYxFenTi vdi mot bò

mdi càc thóng so trudng tinh thè, chùng ta hièu dùdc nguyén nhàn

n h óm tàc già Hu khòng thè dùng bó thóng sò rùt ra tù viéc nghién cùu

màu DyFeijTi ddn tinh thè de tài dùng qua trình tài dinh hùdng spin

dói vdi m àu T b F e n T i. Dò là sù sai khàc dàng kè ve già tri he so trudng

Te (K)

T s R ®^ (K)

T s R c al (K)

TgR^^^ (K)

t h eo Q(T)

t h eo K i T b ( x)

556

325

328

0

325

235

0,2

551

235

230

545 .5

70

120

115

0,4

-

-

-

0, 6

539

-

-

-

534

0, 8

tinh thè AQ^.

Bang 5.1: Nhiét dò Curie, nhiét dò tài dinh hi/óng spin thi/c nghiem fT^j^ ^^)

và nhiét do tài dinh hi/óng spin tinh toàn fT^j^ ^^h theo hai phi/dng

phàp: làm khóp theo Kj^^(x) và theo 9(T) cùa càc màu he Tbj_

xYxFejjTi

- 9 2-

CHÙÒNG 6: DI H I Ì Ò NG TÙ VÀ HIÈN TÙÒNG TÀI DINH H Ù Ò NG

SPIN TRONG HE VÀT LIÈU T b i . x S m x F e n Ti [72]

Càc màu Tbi.xSmxFeiiTi (x=0; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4) dà dùdc che tao déu

ddn pha, trù màu x=0,3 co dù khoàng 5% sat. Hình 6.1 gidi thieu giàn do

nhiéu xa tia X cùa hai mau x=0,l và x=0,3. Càc màu hot dinh hùdng dùdc

hóa ciing trong tù trudng tai nhiet dò phòng vói càc màu x=0,2; 0,3 và 0,4

Te (K)

Tsr^^l (K)

X

(K)

T s r ^^

325

0

554

325

557

285

282

0,1

205

210

560

0,2

130

125

563

0, 3

-

-

556

0,4

tai nhiét do 400K vdi càc màu x=0; 0,1.

Bang 6.1: Nhiét do Curie, nhiét dò tài dinh hi/óng spin thi/c nghiem

(T^^^)

và tinh toàn (T^j^^) cùa càc màu he

Tbj.^m^FejjTi

Bang 6.1 trình bay két qua do nhiet do Curie T^. Chùng ta co thè thay già

tri Te tàng cham và tuyén tinh theo thành phan Sm tàng. Két qua này

hoàn toàn phù hdp vdi dù doàn trén ed sd mó hình gan dùng trudng

trung bình. Theo mó hình này, nhiet do Curie phu thuòc chù yéu tùdng

tàc Fe-Fe, sau dò là tùdng tàc R-Fe và cuoi cùng là tùdng tàc R-R. Do

hàng so tùdng tàc nsmFe 1^^ hdn nxbFe (xem bang 1.3), theo nóng do

Sm tàng hàng so tùdng tàc n^pe tàng dan dén nhiet do Curie tàng (hàng

so tùdng tàc R-R cùng tàng nhùng dóng góp khong dàng ké vào sù thay

dói cùa Te). Theo tàc già Hu [29], he T b F e n Ti và S m F e ^ Ti co nhiét do

-93

chuyén pha Te lan lùdt 554 K và 584 K. Néu theo tinh toàn mó hình ddn

ion, cu nóng dò Sm tàng lén 0,1 thi nhiét do Te cùa he sé tàng lén 3K.

Nhù vày già tri nhiét dò Te ma chùng tòi thu dùdc d bang 6.1 là phù hdp.

Hình 6.2 biéu dién sù phu thuóc nhiét do cùa tù do trén màu hot dinh

hùdng cho he Tbi.xSmxFenTi (x=0; 0,1; 0,2; 0,3 và 0,4) trong tù trudng 2

kOe theo hai phùdng song song và vuòng góc vdi tù trudng.

Trén càc dùdng Mc(T) và Mab(T) cùa càc màu ling vdi x=0; 0,1; 0,2; 0,3

xuat hien càc di thùdng lién quan tdi sù chuyén cau trùc tù. Trong

khoàng nhiet dò ma chùng tòi khào sàt di thùdng khòng xuat hien vdi

trudng hdp x=0,4.

Trong càc màu ùng vdi x=0; 0,1 khi so sành dò Idn Mc(T) và Mab(T) cùa

chùng vdi nhau, ta nhàn thay d nhiet dò cao phùdng song song vdi

phùdng dinh hùdng cùa màu là phùdng de tù hóa, nhùng d nhiet do

thap lai là khó tù hóa so vdi phùdng vuòng góc vdi no. Nhù vay Mab(T)

và Mc(T) dà dòi vai trò cho nhau, chiing tò rang chuyén pha tài dinh

hùdng spin là tù ddn truc sang màt phàng, qua trình này dién ra tù tù,

dac biét là dói vdi màu ùng vói x=0,2.

DÓi vói màu ùng vdi x=0,3, càc dùdng cong tù nhiét M^CT) và M^bOT co

di thùdng tai T SR nhùng khòng càt nhau, chiing tò chuyén pha tài dinh

hùdng spin là tù ddn truc sang cau trùc góc khi nhiét dò giàm, cho dén

tdi nhiét do thà'p nhat ma chùng tói co thè dat dùdc (77K).

Màu ùng vdi x=0,4 khòng co sù thay dói nào trén dùdng cong M^btT) và

Mc(T), ta két luàn khòng xày ra hien tùdng tài dinh hùdng spin vdi màu

này.

-94

Hình 6.1: Giàn dò nhiéu xa Rdnghen cùa hai màu Tbg^gSmQ jFejjTi

và

TbQjSmo^sFejjTi.

9 5-

Me • • -

x = 0

•

- » 7 • • •

.

• -" %b

I

1

1

0,1

Me ^ • • • • * »

•

•

: : : • " • • '•

Mab

1

1

1

0,2

^r

1

1

1

Me

^

•

•

•

Mab

• •

1

1

1

OM

Me (.

.

Mab

1 300

1 200

1 30 W

T(K)

Hình 6.2: Si/ phu

thuóc nhiét do cùa tù dò càc màu bót dinh hi/óng Tbj.^

Sm^FejjTi do trong tù tn/dng 2 kOe song song và vuóng góc vói

tù

tn/dng.

96-

Hình 6.3: Si/phu

thuóc nhiét dò cùa he sò' tù hóa dóng càc màu khói Tbj,^

Sm^FejjTi.

97

Hình 6.4: Ké't qua

thi/c nghiem và tinh toàn su' phu

thuóc nhiét dò cùa góc

léch 0 cùa càc màu he Tbj_^

Sm^FejjTi.

98

Hình 6.3 biéu dièn két qua sù phu thuòc nhiét dò cùa he so tù hóa dòng

Xac (T). Càc già tri nhiét dò tài dinh hùdng spin TSR cùa càc màu trong

he Tbi.xSmxFeiiTi dùdc trình bay trong bang 6.1. Nhàn thay nhiét do

T SR giàm m a nh khi nóng dò Sm tàng do viéc thay the Sm cho Tb khòng

chi làm giàm di hùdng àm cùa phàn mang dà't hiém ma con tàng cùdng

di h ù d ng dùdng.

Ket qua sù p hu thuóc nhiét dò cùa góc léch 9 xàc dinh tù càc phép do

M // và M_L dùdc trình bay trén hình 6.4. Trùdc het ta nhàn thay trén

hình 6.4 nhiet dò tai dò góc léch 9 bàt dàu khàc 0 phù hdp vdi càc già tri

T SR do dùdc tù phép do he so tù hóa dóng.

Qua trình chuyén càu trùc tù xày ra d he vat liéu này khòng xày ra dot

ngot n hù dói vói càc màu he Tbx-xYxFeiiTi. Theo chiéu nhiet dò giàm,

m o m e nt tù bàt dàu léch khòi truc e tai già tri TSR, sau dò quay dàn ve

phia mat phàng ab. Qua trình này xày ra trong mot khoàng nhiét do ma

do rong cùa nò tàng theo nóng do Sm. Nhù dà gidi thieu d bang 2.1, diéu

kien de tón tai càu trùc góc d trong mot khoàng nhiét do nhù dà quan

sex thày là thòa man bàt dàng thùc 1 > — -^ > 0 IKj

N hù vày K2 phài dùdng. Càc tinh toàn sau day theo mó hình vi mó sé

chùng minh diéu kien K2>0 là dùng.

Chùng tói dà thùc hien viéc làm khdp càc két qua thùc nghiem và tinh

ket toàn ve sù p hu thuóc nhiét do cùa góc léch 0 hoàn toàn tùdng tù

n hù dà làm vdi he Dyi-xYxFenTi và Tbj.xYxFeiiTi. Diéu khàc biét là

trong trudng hdp này, cà Tb và Sm déu co dóng góp ve nàng lùdng di

99

hùdng và tùdng tàc trao dòi. Nhù vày de tinh dùdc nàng lùdng tù do

tòng còng.

f^,oX^^T) = {\-x)F'\e,T)^xF'"'ie.T) + K,''sm'0 (6.1)

ta càn biét hai bó thòng so trudng tinh thè cùng hai già tri trudng trao

dòi. Hai thóng so trudng trao dói dùdc tinh tù còng thiic 1.8b vdi già tri

nRPe do Hu và cong sù [29] rùt ra tù nhiét dò Curie. Càc thòng so trudng

tinh thè cho sù phù hdp tot nhàt dùdc trình bay trong bang 6.2, càc

thòng so trudng tinh thè khàc bang zero. Ket qua tinh toàn 9(T) cùa càc

m àu he Tb^.xSmxFexxTi dùdc trình bay trén hình 6.4. Nhiet dò tai dò

dùdng cong 9(T) tinh toàn bàt dàu léch khòi truc e dùdc goi là TsR^^ và

dùdc trình bay trong bang 6.1.

A4O

A 20

AgO

6^

Tb

0 , 41

2 . 1 0 -4

- 4 9 ,2

1

0

0

Sm

- 1, 1

2 . 1 0 -2

3, 5

- 2 ', ,5

0

0

B2" B4 0

Bang 6.2: Càc thóng so tru'dng tinh the Bj^^ftheo

ddn vi K/ion) và càc he so

tn/dng

tinh the tu'dng ùng A^^(theo

ddn vi Ka^'^) di/dc rùt ra

tù

viéc làm idióp vói két qua thx/c nghiem syt phu

thuóc nhiet do cùa

góc 6 trong he

Tbj.ySmxFejjTi

Nhàn xét ve bó thóng so trudng tinh thè cùa Tb, chùng tòi thày già tri

B2^ p hù hdp rat tòt vdi càc nghién cùu trén he Tb^.xYxFeixTi- Già tri

64^ d ù d ng vói già tri tuyét dói khà nhò. Diéu này cùng khà phù hdp vdi

càc két luan rùt ra tù nghién ciiu trén. DÓi vói Sm, già tri 62^ dùdc

chùng tói chon khà thàp so vói cùa Kaneco và cong sù [35], tuy nhién

càn nói thém ràng già tri 62^ (hay A2^) cùa Kaneco là qua lón so vói càc

100-

•bQ_gSfTVj2Fe^^

•775- OK

— 7 80

J

1

I

'

t

I

1 - 8 3 2^

150 K

-833

1

1

834

J

I

L

J

l

L

^

Hình 6.5: Ket qua tinh

toàn si/phu

thuóc nàng IWdng ti/ do vào góc léch 6 cùa

càc mau Tbj^^m^FejjTi

tai mot so'nhiét do khàc nhau.

101

30 60 ,90 0 . ,, e (deg.)

trudng hdp dàt hiém khàc cùa he RFenTi. Thòng thùdng, già tri A2O co

già tri Cd -30 KAo-2 dén -50 KAo-2. Diéu dàng chù y là trong trùòng hdp

cùa Sm theo két qua cùa chùng tói và Kaneco, B4O co già tri dùdng. Mac

dù vàn de dàu cùa BO4 dói vói Tb chùa rò ràng. nhùng it nhàt chùng ta

co thè két luan già tri tuyét dói vói Sm quyét dinh già tri K2 cùa toàn he

dùdng. Do do, trong mot khoàng nhiét dò nào dò, diéu kien de tón tai

càu trùc góc 0 < -K1/2K2 < 1 dà dùdc thòa man. Diéu này co nghia là

trong mot khoàng nhiet dò, dang cùa dùdng cong nàng lùdng tù do co

mot cùc tiéu tai mot góc trung gian G nào dò. Theo chiéu nhiet dò giàm

góc e tàng dàn hèn tue tù già tri 0 dén 90^. Sù bién dói mot càch lién tue

cùa góc 6 theo nhiét do chiing tò rang sé khòng co hien tùdng tré khi ta

do sù p hu thuóc 9 theo hai chiéu ngùdc nhau cùa nhiét dò, chuyén pha

càu trùc tù trong càc vat liéu này là chuyén pha loai hai [40]. Hình 6.5

dùa ra mot vi du ve sù tinh toàn nàng lùdng tù do nhù mot hàm cùa góc

giùa m o m e nt tù và truc e tai mot sò nhiét dò chon loc.

Nhìn vào hình 6.5, ta con co thè co nhàn xét là di hùdng tòng còng cùa

vàt lieu rat nhò, dac biét tai vùng nhiet dò ma càu trùc góc tón tai. Ket

qua này cùng dùdc chi ra tù càc phép do.

- 102-

KÉT LUÀN

Nhàm muc dich nghién cùu di hùóng tù và hien tùdng tài dinh

hùóng spin trén ed sd càc màu da tinh the, thiét hi che tao màu hot dinh

hùdng nhiét do cao dà duole che tao. Thiét bi này là rat càn thiét vi trong

nhiéu trudng hdp, vàt liéu co nhiét do tài dinh hùdng spin ed nhiet dò

phòng. Qua trình dinh hùdng và hóa ciing màu phài dùdc thùc hien tai

•nhiet do lón hdn nhiét dò tài dinh hùdng spin de dàm bào màu co di

hùdng ddn truc tai nhiét dò dinh hùdng.

Dà cài tién he do tù do, tù chò chi do dùdc thành p h àn song song

cùa moment tù dói vói trudng ngoài nay co thè do dùdc thành phàn

vuóng góc. Tù dò ta co the xàc dinh khà chinh xàc sù phu thuóc nhiét dò

cùa góc lech 6 cùa moment tù so vói truc tinh the. He do dà trd thành

mot thiét bi h ùu hiéu de nghién cùu di hùdng tù tai phòng thi nghiem

Vat ly nhiét do thàp.

Luan àn dà néu lén phùdng phàp xàc dinh qua trình thay dói càu

trùc tù bang viéc két hdp càc kJt qua thùc nghiem càc phép do tù do

trén màu hot dinh hùóng, he so tù hóa dòng, thành p h àn song song và

vuòng góc cùa moment tù dói vói tù trudng ngoài. Phùdng phàp luàn

khòng chi gidi han d trudng hdp màu là ddn dò men ma con cà trong

trudng hdp màu da dò men.

Dà dùa ra càc két qua thùc nghiem ve hang so mang, nhiét dò

Curie, nhiét do tài dinh hùóng spin, sù phu thuóc nhiét do cùa góc léch

6 dói vói 3 he màu.

- 103

Dyi-xYxFei]Ti

Tbi-xYxFeiiTi

Tbi_xSmxFeiiTi

Trù trudng hdp x=0, d càc trùòng hdp khàc sÓ liéu là mdi.

- Bang càc qua trình làm khdp giùa két qua thùc nghiem và tinh toàn

dùng mó hình vi mò ve di hùóng tù dà dùa ra càc ho thóng so trudng

tinh thè. Già tri càc thóng so này là dàng tin cay vi mot bó thòng sò phài

dùa lai sù phù hdp giùa tinh toàn và thùc nghiem khòng chi cho mot

màu và cho cà mot he màu và trong cà mot dai nhiét do rong. Ve ed bàn

càc già tri thóng so trudng tinh thè ma chùng tòi thu dùdc phù hdp vói

càc tàc già khàc, dac biét thòng so A2O cùa Dy và Tb. Ve trudng hdp Sm,

do tinh p h ùc tap cùa bài toàn nhiéu thòng so, sù phù hdp mói d m ùc dò

dàu cùa càc thòng so. Càc két qua thùc nghiem và tinh toàn ma chùng

tòi thu dùdc là nhùng thóng tin mdi dóng góp vào sù hiéu biét chung

cùa khoa hoc t hè gidi ve loai vat liéu RFeixTi.

Dà giài thich càc loai chuyén pha càu trùc tù khàc nhau trong càc

he vat heu bang viéc xét già tri do lón, dàu cùa càc thóng so trùòng tinh

thè. Hay nói càch khàc dà chi ra mòi lién quan giùa mò tà vi mò và mó

tà hien tùdng luan ve di hùóng tù tinh thè.

Góp p h àn khàng dinh sù hiéu qua cùa phùdng phàp nghién ciiu di

hùóng tù bang viéc khào sàt sù phu thuòc nhiét do cùa góc léch G trén

màu già ddn tinh the. Trong diéu kien cùa Viét Nam, phùdng phàp này

co kha nàng trd thành mot trong càc phùdng phàp tòt de nghién cùu di

- 104

hùdng tù.

TÀI U ÈU THAM KHÀO BANG T I É NG ANH

L

Andreev A.V., Bartashevich M.I., Kudrevatykh N.V., Razgouyaev S.M., Sigaev S.S. and Tarasov E.N., "Magnetic Properties of single crystals of E r P e i i T i a n d L u F e i i Ti \PhysicaB

167(1990) 139.

2.

Asti G. and Rinaldi S., "First order magnetization processes: uniaxial anisotropy" Proc. 2^^ Europ. Conf HardMagn. Kdater. Amsterdam, 1974) p. 302.

3.

de Boer F.R., Huang Ying Kai, Zang Zhi Dong, de Mooij and Buschow K.H.J., "Magnetic and crystallographic properties of temary rare-earth compounds of the type R2Fei4C " J. Magn. Magn. Mal 72 (1988) 167.

4.

De Boer F.R., Huang Ying-Kai, de Mooij D.B. and Buschow K.H.J., "Magnetic properties of a series of novel temary intermetaUics (RFeioV2)" J. Less-Common Mei 135 (1987) 199.

5.

Boltich E.B., Ma B.M., Zhang L.Y., Pourarian F., Malik S.K., Sankar S.G. and Wallace W.E., "Spin reorientation in RFe^ \T\ systems (R=Tb, Dy and Ho)", J. Magn. Magn. Mater. 78 (1989) 364

6.

Burzo E., Oswald E., Huang M.Q., Boltich E. and Wallance W.E., "Intrinsic Magnetic characteristic of R2Fei4B compounds", J. Appi. Phys. 57 (1985) 4109

Bushow K.H.J., Campagna M. and Wertheim G.K., "Investigation of R2Fei7 alloys", So'idState Commun. 24 (1977) 253.

8.

Buschow K.H.J., "Ferromagnetic Materials", A handbook on the Properties of Magnetically Odered Substances, edidted by Wohìfarth E.P. and Buschow K.H.J., (Elsevier, The Netherland, 1988) Voi.4 Chi.

9.

Buschow K.H.J, de Mooij D.B., Brouha M., Smit H.H.A. and Thiel R.C., "Magnetic properties of temary Fe-nch rare earth intermetallic compounds I.E.E.E. Trans. Magn. MAG-24 (1988) 1161.

10.

Buschow K.H.J., "Iron magnetic moment in RFe2. R2Fei7 compounds", Rep. Prog. Phys. 40 (1977) 1179.

-105-

11.

Buschow K.H.J. and de Mooij D.B. "The Concerted European Action on Magnets" , edited by Mitchell I.V., CoeyJ.M.D, Givord D., Hams IR. and Hanitsh R., (Elsevier, London, 1989) p. 63.

12.

Buschow K.H.J., van Diepen A.M. and der Wijn H.W., "Magnetization processes in rare-earth mtennetallic compounds", Solid State Commun 15 (1974)903.

13.

Chaban N.F., Kuzma Yu B., Bilonizhko N.S., Kachmar 0 . 0. and Petrov N.V. "Phase diagram of a temary Nd-Fe-B system", Dopov Ahad Nauk USSR SerA, FizMat TekkNauki 10 (1979) 873.

14.

Cheng S.F., Ma B.M., Zheng Y., Sinha V.K., Sanka S.G. and Wallace W.E., "bivestigation of RTiFe^.^Co alloys (R=Tb, Dy, Ho and Er, x=0- 1)" Proc. 77^^ Int. Workshop RE-Co Perm. Magn. and 6^^ Int. Symposium Magn. Anis. Coers. RE-TMAlloys, Pittsburgh, Pennsylvania, USA (1990), Part II, Ed Sankar S.G. p.436

15.

Coey J.M.D., "Intrinsic Magnetic properties of iron-rich compconds with theNd2Fei4B stmcture", J. Less-CommonMei

126 (1986) 21.

16.

Coey J.M.D., "Comparison of the intrinsic magnetic properties of R2Fei4B and R(Fei iTi); R=rare earth", J. Magn. Magn. Mater 80 (1989) 9.

17.

Felner I. and Nowik I., "Investigation of RFe4Al8 compounds", J. Phys. Chem. Solids 40 (1978) 1035.

18.

Felner L, Nowik I., Baberschke K. and Niewnenhuys G.J., "Phase analysis and magnetic properties of RFe5Al5", Solid State Commun. 44 (1982) 691.

19.

Felner L, Nowik I. and Seh M., "Fenomagnetism and hyperfine interaction in RFe5Al7 (R= rare earth)", J. Magn. Magn. Mater. 38 (1983) 172.

20.

Franse JJ.M, Radwanski R.J. and Sinema S., "Field induced transition in rare earth - transition metal compounds studied in high magnetic fields", J. dePhysique

49(1988)08-505.

21.

Freeman A.J. and Declaux, "Dirac-Fock studies of some electronic properties of rare earth ions", /. Magn. Magn. Mater. 12 (1979) 11.

22.

Gavigan J. P. and Givord D., "Magnetic interaction in R2Fei4B compounds", J. Magn. Magn. Mater. 84 (1990) 288.

-106-

23.

Givord D., Li H.S., Coey J.M.D., Gavigan J.P., Yamada O., Maruyama H., Sagawa M. and Hirosawa S., "Crystal field calculations on magnetization processes in R2Fei4B compounds", J. Appi. Phys. 63 (1988) 3713.

24.

Greedan J.E. and Rao V.U.S., "An analysis of die rare earth contribution to the magnetic anisotropy in RC05 and R2C017 compounds", ./. Sol. State Chem. 6(1973)387.

25.

Gubbens P.C.M., van der Kraan A. M., Jacobs T.H. and Buschow K.H.J., "Mòssbauer study of magnetic properties of R2Fei7C", J. Magn. Magn. Mater. 80(1989)

26.

Helmholdt R.B. and Buschow K.H.J. "The effect of carbon content on the magnetic properties ofR2Fei7Cx compounds", J.Less-Common Mei 153 (1989)

27.

Hehnholdt R.B., Vleggaar J.J.M and Buschow K.H.J., "Note on the crystallographic and magnetic stmcture of Y F e i o ^2 "' ^- Less-Common Met. 138 (1988) LI 1.

28.

Hu Bo Ping, Li Hong-Shuo, Coey J.M.D, Marisi G. and Pareti L., "The potential of vRR')2(FeCo)i7 alloys for permanent magnets", J. Magn. Magn. Mater. 80 (1989) 45.

29.

Hu B.P., Li H.S., Gavigan J.P. and Coey J.M.D. "Intrinsic magnetic propeties of the iron-rich ThMni2-stmcture alloys R(FeiiTi), R=Y, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho Er, Tm and Lu", J. Phys. Condens. Matters 1 (1989) 755-770..

30.

Hu B.P., Li H.S., Coey J.M.D. and Gavigan J.P., "Magnetization of a Dy(Fei iTi) single crystal", Phys. Rev B 41, No.4 (1990)

31.

Hu B.P. A thesisfor

the degree ofdoctor inphilosophy 1990.

32.

Hutching M.T., "Pointcharge calculations of energy levels of magnetic ions in crystalline eletric fields". Sol id State Phys. 16(1964)227.

33.

Ibarra M.R., Algarabel P.A., Marquina C, Amaudas J.I., del Moral A., Pareti L., Moze O., Mamsi G. and Solzi M., "Magnetic phase diagram and ^anisotropy of pseudotemary (ErxDyi_x)Fei4B compounds", Phys. Rev. B 39(1989)7081.

107-

34.

Jacobs T.H., Dirken M.W., Thiel R.C., de Jough L.J. and Buschow K.H.J. "Magnetic properties of R2Fei7C", J. Magn. Magn. Mater. (1990)

35.

Kaneko J.T., Yamada M., Ohashi K., Y. Tawata, Osugi R. and Nakagawa Y. "First order magnetization processes m the SmFenTi compounds" Proceeding ofthe 10^^ International Symposium on the rare-earth mater lals and the ir application, Tokyo Japan 5-1989.

36.

Kirchmayer H.R. "Intrinsic magnetic characteristic ofthe RMni2 compounds", LE.E.E Trans. Magn. MAG-2 (1966) 493

37.

Kou X . C, Zhao T.S., Grossinger R., Kirchmayer H.R., Li X. , de Boer F.R., "Magnetic phase transistion, magnetocrystalline anisotropy and crystal - field interaction in the RFenTi series", Phys. Rev B 1992

38.

van der Kraan A.M. and Buschow K.H.J., "Structural and magnetic properties ofthe ThMni2 stmcture alloys RFe4Al8", Physica 86-88 B 93 (1977)

39.

Li Hong-Shuo, Hu Bo-Ping, Coey J.M.D., Gavigan J.P., Marusi G. Pareti L., Czizek G. and Kmiee R, "Large anisotropy fields in hexagonal R2- xTi7+2x", «-^- Magn. Magn, Mater. (1990)

40.

Lionel M., Levinson M., Luban M. and Strickman S., "Studies on magnetic phase transistion m R-Co compoimds Phys. Rev. 2 (1969) 715.

41.

Luong N.H., Thuy N.P., Tai L.T., Hoang N.V., "Effect of Y substitution on the spin reorientation NdFe 11 Ti compounds", Phys. Stai. Sol. (a) 121 (1990)607.

42.

Luong N.H., Thuy N.P. and Franse, "Spm reorientation in Ndi.xY^FenTi", J. Magn, Magn. Mater. 104-107 (1992) 1301.

43. Mishra R.K., Thomas G, Yoneyama T., Fukuno A. and Osima T.,

"Processing and magnetic properties of sintered Sm(CoCuFeZr)7.8 magnets", J. Appi Phys. 52 (1981)2517.

44.

de Mooij D.B. and Buschow K.H.J. "Some novel temary ThMni2 type compounds", Philips J. Res., 42, (1987) 246.

-108-

45.

de Mooij D. B. and Buschow K.H.J, "A new class of ferromagnetic matenals: RFeioV2", Philips Journal of Research 42 iVo. 2 (1987)

46. Motohiko Yamada, Hiroaki Kato, Hisao Yamamoto and Yasuaki

Nakagawa, "Effect of exciting staties on crystal field calculations in some rare earth-transistion metal intermetallic compounds" Phvs Rev B 38 (1988)620.

47. Moze O., Pareti L., Solzi M. and David W.I.F, "Crystallographic and magnetic stmcture of YFenTi", Sol. State Commun. 66 (1988) 465.

48.

Pearson R.F. "Experimental Magnetism", Voi l, Eds. G.M. Kalvins and R.S. Tebble (John Wiley and sons, 1979) p. 137.

49.

Quang P.H., Luong N.H., Thuy N.P. "Magnetic transistion in ^ y i - x ' ^ x F ei iTi, International Workshop on Material Science, Oct. Hanoi, Vietnam

50.

Quang P.H., Luong N.H., Thuy N.P., Hien T.D. and Franse J.J.M., "Spin reorientation phenomena in Dy^.^Y^Fe^Ti alloys", J.Magn. Magn. Mater. (1993) 128 67.

51.

Quang P.H., Luong N.H., Thuy N.P., "Spm reorientation in TbFei iTi", in Physics, (1993) Vol.3, No.2, p.50. Communication

52.

Quang P.H., Luong N.H., Thuy N.P., Hien T.D. and Franse J.J.M., "Spin reorientation in Tbi.xYxFenTi", LE.E.E. Trans. Magn. (1994) (to be published)

53.

Radwanski R.J.,Franse J.J.M and Verhoef R., "Magnetic interaction in 4f- 3d compounds" J. Magn. Magn. Mater. 83 (1990) 127.

54.

Rudowicz C, "Magnetic anisotropy constants in fenomenological description ofthe magnetocrystalline anisotropy", J. Phys. C: Solid State Phys. 18(1985) 1415.

55.

Sagawa M., Fujimura S., Togawa M., Yamamoto H. and Matsuura Y., "Magnetic properties and microstmcture of a new sintered Nd2Fei4B type magnet", J. Appi Phys. 55 (1984) 2083.

-109-

56.

Sankar S.G., Rao VU.S, Segai E., Wallace W.E., Frednk W.G.D and Garretti H.J., "Calculations on magnetic interactions in R-Co compounds", Phys. Rev^

\\ (1975)435.

57.

Sinha V.K., Malik S.K., Adroja D.T., Elkicki J., Sankar S.G and Wallace W.E., "A.C suceptibility measurements in some RTiFc] i-xCo^ (R=Dy, Ho, Er ) compounds: spin reonentation behavior", J. Magn. Magn. Mater. 80 (1989)281.

58.

Smith J. and Wijn H.P.J., Ferrites, "Analysis of magnetic phase transistions in ferromagnetic alloys", {Philips Tech. Library, Eindhoven, 1959)

59.

Solzi M., Pareti L., Moze 0. and David W.I.F., "Magnetic amsotropy and crystal stmcture of intermetallic compounds ofthe ThMni2 stmcture", J. Appi Phys 64 (1988) 1084.

60.

Stranat K.J., Hoffer G, Olson J.C, Ostertag W. and Becker J.J., "Processing and magnetic properties of a new sintered SmCo5 type magnet", Phys. Rev. B 38 (1967)001.

61.

Sucksmith W. and Thompson J.E., "A method to determine magnetic anisotropy constants", Proc. Roy. Soc. 225 (1954)362.

62.

Sun Hong, Ota ni Y., Coey J.M.D, Meekison C D. and Jakubovico J.P., "High coercivity in melt-spun SmFei ^Ti magnet", J. Appi Phys.{\99Q)

63.

Thuy N.P., Hong N.M., Hien T.D. and Franse J.J.M., "Magnetic properties ofthe (Co-Fe) sublattice in the pseudobinary and pseudoteraaiy rare earth- transistion metal intermetalhc compounds", see Ref 14, p.60

64. Wang Xian-Zong, Chevalier B., Berlureau T., Etoumeau J., Coey J.M.D

and Cadogan J.M."Phase analysis and magnetic properties of GdFexAli2-x compoimds"/. Less-Common Met 138 (1988) 235.

65.

Yang Ying-Chang, Sun Hong, Zhang Zhen-Yong, Luo Tong and Giao Jian Lang, "Influence of Co content on the magnetic properties of R(Fei_xCox) Ni and R(Fei.xCox)Ti compounds", Solid State Commun. 68 (1988)175.

-110-

TÀI UÉU THAM KHÀO BANG T I É NG VIÉT

66.

T.D. Hien, N.P. Thùy, N.H. Diic và N.H. Li^dng, "Phi/dng phàp do he so tù hóa dong", Tap chi Vat ly, Tap III, S6 4(1983), Tr. 28.

tn/òng

67. N.M. Hòng, N.P. Thùy, T.D. Hi^n, L.T. Tài và D.H. Manh, "Xay di^ng he do tù do tù 77 K dén 1000 K", Tap chi lOioa hoc Dai hoc Tong hdp Ha noi, 1 (1988), Tr. 39.

68. N.H. Li^dng, N.P. Thùy, "Di hr^óng tù trong hdp chat ErFeuTi"

Tap chi Khoa hoc tnidng Dai hoc Tóng hdp Ha nói, 3 (1990), Tr. 44.

69.

P.H. Quang, N.H. Luidng, N.P. Thùy, N.M. Hong và L.D. Tùng, "Phu'dng phàp xà. dinh cau truc tù trong vùng tài dinh hu'dng spin", Tap chilChoa hoc tnidng Dai hoc ^óng hdp Ha noi, 1 (1990), Tr. 50.

70.

P.H. Quang, N.H. Lxidng, N.P. Thùy, "Xàc dinh cau trùc tù cùa hdp kim DyFexiTi", Tuyén tip bào cao khoa hoc taiHginghi Vat lieu dat hiém và ling dung iàn II", Ha noi 11-1991, Tr. 37.

71.

P.H. Quang, N.H. Lu'dng, N.P. Thùy và L.D. Tùng, "Tài dionh hu!dng spin trong he Tbx_xYxFexiTi", Tuyén tap bào cào Idioa hoc tai Hgi nghi Vat lieu dattiiém và lìng dung làn II", Ha noi 11-1991, Tr. 221.

72.

P.H. Quang, N.H. Liidng, N.P. Thùy và T.L. Anh, "Canh tranh di hu'dng trong he hdp chat Tbi_xSmxFeixTi", Tuyen tap bào cào khoa hoc tai Hgi nghi Vat ly toàn quòc làn thif 4, 10-1993 (sé xuat bàn)

I li

73. L.T. Tài, Luàn àn Phó tién si Toàn ly 1991, Tr. 60.

74. C.V. Thang, N.P. Thùy, T.D. Hien, N.M. Hong. "Àp dung mò hình

di huidng riéng chò cho càc hdp chat Y(Coi.xFex)llTi và Y(Coi- xFex) i0iVIO2" ^ Tuyén tap bào cào khoa hgc tal Hgi nghi Vat ly toàn quòc làn ±iì 4, 10-1993 (sé xuat bàn)

12-