Магнитная структура гексаборидов

А) СеВ 6

Результаты изучения физических свойств и магнитной структуры гексаборида церия приводятся во многих работах. Как отмечается, в результате спин-орбитального взаимодействия 4f¹-состояние трёхвалентных ионов церия расщепляется на состояние ²F    и состояние ²F , расположенное на 3100К ниже. Этот последний уровень расщепляется кубическим полем кристалла на квартет Г и дублет Г . Основным состоянием является квартет Г . Величина расщепления около 500К.

Несмотря на простоту кристаллической решётки и электронного строения, магнитная фазовая диаграмма СеВ , построенная по данным о рассеянии нейтронов, необычна. Некоторыми авторами установлено наличие антиферроквадрупольного упорядочения с волновым вектором к =( %, %, % ) при Tq=3,4K (фаза II.). Более низкая температура магнитного упорядочения TN=2,3K соответствует структуре с двумя волновыми векторами к =( X, 14,12) и к2=( 14, -14,12) (фаза III). В этой магнитной структуре магнитные моменты ионов Се3+ с квадрупольными моментами +Q и -Q расположены во взаимноперпендикулярных направлениях.

Рассмотрено явление увеличения температуры квадрупольного упорядочения T Q при наложении внешнего магнитного поля. Авторы считают это результатом смешивания антиферромагнитной и антиферроквадрупольной подсистем.

Эта модель подтверждает результаты анализа ЯМР - спектра авторами [1], которые предположили наличие необычной спиновой структуры в фазе II. При наложении внешнего магнитного поля в этой фазе индуцируются антиферромагнитные подструктуры с набором трёх волновых векторов, соответствующих различным направлениям приложенного магнитного поля.

Авторами [2] обнаружено линейное снижение температуры антиферромагнитного упорядочения T N и линейное увеличение температуры квадрупольного упорядочения T q при увеличении внешнего давления до 12кБар. Наблюдается заметное уменьшение антиферромагнитной области фазовой диаграммы с ростом давления, в антиферромагнитной и антиферроквадрупольной фазах, тогда как парамагнитная область изменяется незначительно: dT_N/dT = -0,039 ± 0,002 К/кБар,: dT Q /dT = -0,009 ± 0,003 К/кБар. Авторы [4] отмечают явления, преобладающее влияние которых при различных условиях определяет основные черты магнитных фазовых диаграмм в решётках Кондо: 1) связь Кондо, которая при Т>0 ведёт к образованию немагнитного основного состояния; 2) непрямое взаимодействие магнитных моментов Се^з+ друг с другом 3) если структура расщеплённых кристаллическим полем магнитных уровней является аналогом наблюдаемой в СеВ ₆, наблюдается тенденция к упорядочению квадрупольных моментов ионов металла.

Б) РгВ 6

В первых работах по исследованию низкотемпературных свойств гексаборида празеодима было установлено наличие магнитного фазового превращения вблизи температуры жидкого гелия. Температурные зависимости сопротивления и магнитной восприимчивости свидетельствовали об антиферромагнитном характере превращения ниже 7К. В работе [5] сообщается о выполнении закона Кюри – Вейсса выше 100К с магнитным моментом 3.64μ_в ,θ=-41К и температурой Нееля T N =8.3K.

Об узком температурном интервале аномалии теплоёмкости, соответствующей антиферромагнитному переходу при 6.9К, сообщается в работе [3]. Прецизионные измерения теплоёмкости и термического расширения, а также нейтронографические исследования, показали , что РгВ претерпевает два низкотемпературных превращения – при 4.2К и 6.9К. Более высокая температура соответствует несоразмерному магнитному упорядочению с к =(0.23, 0.23, 0.5). При 4.2К появляется соразмерная магнитная фаза с к = (0.25 , 0.25, 0.5), сосуществующая с несоразмерной фазой. Ниже 1.47К присутствует только соразмерная антиферромагнитная фаза с магнитным моментом ионов Рг³⁺, равным 1.47μ в .