Магнитные свойства твёрдых растворов (Y 1-xNd x) 3Al 5O 12
Автор: Рыбина Эльвира Нафизовиа, Брызгалов Александр Николаевич, Свирская Людмила Моисеевна, Викторов Валерий Викторович, Волков Петр Вячеславович, Живулин Дмитрий Евгеньевич
Рубрика: Краткие сообщения
Статья в выпуске: 1 т.5, 2013 года.
Бесплатный доступ
Исследованы образцы твердых растворов системы (Y 1_ хNd x) 3Al sO 12, полученные методом направленной кристаллизации. Определены параметры решётки и магнитная восприимчивость кристаллов в зависимости от концентрации Nd 3+. Неодим замещает иттрий и в связи с близостью ионных радиусов данных элементов не наблюдается изменений параметров решётки твёрдых растворов. Магнитная восприимчивость подчиняется закону Кюри. Высказано предположение об антиферромагнитном упорядочении ближайших катионов f—f электронов Nd 3+ в пределах парных ближайших соседей.
Твердый раствор, алюмоиттриевый гранат, легированный неодимом, магнитная восприимчивость твёрдых растворов
Короткий адрес: https://sciup.org/147158747
IDR: 147158747
Текст краткого сообщения Магнитные свойства твёрдых растворов (Y 1-xNd x) 3Al 5O 12
-
( ), (Y1–xNdx)3Al5O12.
,-
: , , .- ка выращивания монокристаллов (Y1-xNdx)зА15О12 хорошо разработана и допускает легирование Nd3+ 0,2–1,4 . %.
[1–6],-
, ,-
-
Nd3+.
- приимчивость и тонкую структуру твёрдых растворов (Y1—xNdx)3Al5O12.
Теория для Nd3+ разработана Эллиотом и Стивенсом [7]. Этот 4 f -ион имеет 10-кратно выро-
4I9/2, (4I11/2)300
.,
200 . ,-
, Nd3+[8].
Исследование кристаллов
Исследования проводили на кристаллах (Y1— x Nd x )3Al5O12 в виде пластин 20x20 мм и толщи-
3 0,15–1,23 . % Nd3+,-
.
0,1.
Рыбина Э.Н., Брызгалов А.Н., Свирская Л.М., Викторов В .В., Волков П.В., Живулин Д .Е.
Магнитные свойства твёрдых растворов (Y i- , Nd x BAI 5 O 12
Параметр кристаллической решетки образцов определяли методом рентгеноструктурного анализа на установке ДРОН-3M (Сока) с приставкой для цифровой регистрации данных. Расчет и
,-
ICSD.-
> 60 [4]
0,01 5 .-
±0,018 Å.
[10].[8],
( ).
, .-
(Y1–xNdx)3Al5O12-
:
_ N Nd 3 + Мб М^фф
XNd3+ = 3kT где NNd3+ — число катионов неодима в единице массы твёрдого раствора, цъ — магнетон Бора (Мб = 9,27-10-21 эрг/Гс), М-фф — эффективный магнитный момент катиона Nd3+, Т- абсолютная темпера- f-f-
Изменение магнитной восприимчивости в твердых растворах (Y1-xNdx)3Al5O12 от концентрации Nd3+ при комнатной температуре
,
- нию экспериментальных данных магнитной восприимчивости %.
По данным рентгеноструктурного анализа
-
Nd3+- ходится в пределах 12,010+0,0018 А. Послед
, , ,Nd
Y3+, . .
Nd3+ Y3+ 2 %-
0,99 Å 0,97 Å.,
Al3+ 0,57 Å,
, Nd3+ [12].
- нитной восприимчивости твёрдых растворов от
Nd3+ ., -
Nd3+,-
, ( .).
Эффективные магнитные моменты, рассчитанные из экспериментальных данных по формуле (1)
|
Концентрация C , . % |
. . , х 10-6 см3/г |
Концентрация NNd3+ |
Эффективный - мент цэМ , эрг/Гс |
|
0,2 |
0,04 |
8,36·1018 |
2,63 |
|
0,35 |
0,07 |
14,63·1018 |
2,63 |
|
0,65 |
0,13 |
27,17·1018 |
2,63 |
|
0,95 |
0,19 |
39,72·1018 |
2,63 |
|
1,23 |
0,245 |
51,42·1018 |
2,63 |
|
3,79 |
0,75 |
158,44·1018 |
2,63 |
При этом теоретически вычисленный магнитный момент Nd3+ равен 3,62//s. Вычисления проводили следующим образом. Эффективный магнитный момент Мфф определял и по выражению
Мф<ф _ дм T J G J +i),
Краткие сообщения
J – , , J = L – S ,
. Nd3+ 4 f 35 s 2 6 -
L = 6, S = 3/2. J = 9/2.
, (3) [13], g =
0,727:
_ J ( J + 1) + 5 ( 5 + 1) - L ( L + 1)
g = + 2 J ( J + 1)
Следовательно, согласно (2) теоретическое значение цэфф = 3,62цБ, что согласуется с [13].
,-
, f-f Nd3+.
,,
. 4f--
, f-f- [12].- s-f-.
Обсуждение результатов
Измерены параметры решётки и магнитная восприимчивость твёрдых растворов (Y1–xNdx)3Al5O12. , ,-
, , , Nd3+ Y3+, Nd3+ Y3+-
.- ным не зависят от концентрации Nd3+ и составляют 2,63цБ, тогда как теоретически рассчитанный по правилу Хунда эффективный магнитный момент Nd3+ соответствует 3,62цБ. Меньшее значе-
,-
, f-f.
Список литературы Магнитные свойства твёрдых растворов (Y 1-xNd x) 3Al 5O 12
- Каминский, A.A. Лазерные кристаллы/A.A. Каминский. -М.: Наука, 1975. -256 с.
- Каминский, A.A. Физика и спектроскопия лазерных кристаллов/A.A. Каминский. -М.: Наука, 1986. -272 с.
- Лазер на кристаллах иттрий-эрбий-алюминиевого граната//Труды ИОФАН. -1989. -Т. 19. -С. 41-46.
- Оптически плотные активные среды//Труды ИОФАН. -1990. -Т. 26. -С. 22-29.
- Спектроскопия оксидных кристаллов для квантовой электроники//Труды ИОФАН. -1991. -Т. 29. -С. 56.
- Judd-Ofelt analysis of the Er3+ (4f11) absorption intensities in Er3+-doped garnets/Sardar D.K., Bradley W.M., Perez J.J. et al.//J. Appl. Phys. -2003. -V. 93, № 5. -P. 2602-2607.
- Bertrand, J.A. Polynuclear complexes with hydrogen-bonded bridges. 4. Structure and magnetic properties of dinuclear copper(II) complexes of amino alcohols/J.A. Bertrand, E. Fujita, D.G. VanDerveer//Inorg. Chem. -1980. -V. 19, № 7. -P. 2022-2028.
- Карлин, P. Магнетохимия/P. Карлин; пер. с англ. -М.: Мир, 1989. -400 с.
- Crystal Structure and Magnetic Properties of catena-μ-Sulato-[N,N'-bis(2-hydroxyethyl)dithiooxamido(2-)-N,O,S:N',O',S']bis[aquacopper(II)]: A Chain of Copper(II) Dinuclear Units with a 594-cm-1 Singlet-Triplet Separation and a 5.61-Å Copper-Copper Distance/J.J. Girerd, S. Jeannin, Y. Jeannin, O. Kahn//Inorg. Chem. -1978. -V. 17, № 11. -P. 3034-3040.
- Калинников, B.T. Введение в магнетохимию. Метод статистической магнитной восприимчивости в химии/В.Т. Калинников, Ю.В. Ракитин. -М.: Наука, 1980. -302 с.
- Вонсовский, С.В. Магнетизм/С.В. Вонсовский. -М.: Наука, 1971. -1032 с.
- Самсонов, Г.В. Физико-химические свойства окислов: справочник/Г.В. Самсонов. -М.: Металлургия, 1978. -472 с.
- Киттель, Ч. Введение в физику твёрдого тела/Ч. Киттель. -М.: Наука, 1978. -791 с.
