Магнитные структуры и магнитные фазовые переходы в редкоземельных интерметаллидах RMn-=SUB=-2-=/SUB=-Si-=SUB=-2-=/SUB=- (R=Sm, Tb)

Abstract

С использованием магнитной нейтронографии и магнитных измерений на монокристаллах определены магнитные структуры, реализующиеся в слоистых соединениях La 1−x Rx Mn 2 Si 2 (R = Sm, Tb) с различной концентрацией x и построены магнитные фазовые диаграммы. Показано, что формирование магнитных структур зависит не только от обменных взаимодействий, но и от типа магнитной анизотропии редкозе-мельного атома. Установлено, что в соединениях La 1−x Tbx Mn 2 Si 2 с 0.2 < x < 0.5 конкуренция межслоевых Tb−Mn и Mn−Mn обменных взаимодействий и существование сильной одноосной магнитной анизотропии в подрешетках Mn и Tb приводит к фрустрированному магнитному состоянию и препятствует формированию дальнего магнитного порядка в подрешетке Tb.Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда (проект № 15-12-10015). Нейтро-нографические исследования выполнены в нейтронном материаловедческом комплексе ИФМ УрО РАН на исследовательском атомном реакторе ИВВ-2М в рамках государственного задания ФАНО России (темы химическое давление" в квазитройных соединениях типа R 1−x R x Mn 2 X 2 или RMn 2 (Si 1−x Ge x ) 2 [7,9] можно управлять магнитными структурами и магнитными фа-зовыми переходами.В соединении LaMn 2 Si 2 с немагнитным La и ферро-магнитным межслоевым упорядочением магнитных мо-ментов Mn наблюдается большая одноосная магнитная анизотропия в марганцевой подрешетке с легким направ-лением вдоль тетрагональной c-оси [12,13], вследствие чего суммарный отличный от нуля магнитный момент атомов Mn в слое практически всегда направлен перпен-дикулярно плоскости слоя вдоль c-оси. Дополнительную анизотропию при низкой температуре вносят редкозе-мельные атомы с частично заполненной 4 f -электронной оболочкой, что может приводить к индуцированным магнитным полем фазовым переходам. Кроме того, важ-ную роль в формировании магнитных структур могут иметь конкурирующие межслоевые Mn−Mn, R−Mn и R−R обменные взаимодействия. В квазитройных соеди-нениях La 1−x R x Mn 2 Si 2 при замещении La на другие редкоземельные элементы с ростом концентрации x уменьшаются внутрислоевые Mn−Mn расстояния и уси-ливаются R−Mn и R−R обменные взаимодействия, что дает широкие возможности для исследования механиз-1071