PDF《陈湘 赵明骅》

100 K), 合金中出现反铁磁态 (AFM) 振荡 [5] , 即铁磁态与 反铁磁态共存, Ce-4f 电子和 Fe-3d 电子轨道杂化 被认为是造成这种现象的主要原因 [3] . 中子衍 射表明 Ce 4f-Fe 3d 轨道杂化效应使得自旋波强 度降低, 并导致合金出现 AFM 自旋振荡 [6,7] . 当 通过 CeFe2 合金中参杂而使电子浓度微量改变时, AFM 可以从振荡状态过度到稳定状态. 目前的 研究表明, 用其他稀土替代 CeFe2 合金中的 Ce 时, 并不能使 Ce 4f-Fe 3d 相互作用加强, 而出现低 温反铁磁态稳定的现象;

相反会使 Fe 3d-Fe 3d 相 互作用加强, 导致合金居里温度升高. 如用 5% 和10% 的Gd 以及 10% 的Ho 替代 Ce 时, 合金的居 里温度可提高至 267―318 K [8] , 且饱和磁化强度 Ms 下降. 在(Ce1?yScy)Fe2 (y 0.10) 合金中, 随Sc 含量增加, TC 从230 K (CeFe2) 可增加至

270 K (Ce0.90Sc0.10Fe2), 低温 Ms 也逐渐增加, 合金中仍 能观察到AFM应振荡现象 [9] . 但用少量的Al, Mn, Co, Ni, Ru, Ir, Re, Os 元素替代Fe原子时, 会使合 ? 四川省科技厅科研基金 (批准号: 2017JY0181) 和四川省教育厅科研基金 (批准号: 16ZB0301) 资助的课题. ? 通信作者. E-mail: [email protected] ?

2018 中国物理学会 Chinese Physical Society http://wulixb.iphy.ac.cn 197501-1 物理学报Acta Phys. Sin. Vol. 67, No.

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197501 金中 Ce 4f-Fe 3d 轨道杂化相互作用强于 Fe 3d- Fe 3d 的交换相互作用, 低温下反铁磁态得到稳 定, 即低温时合金处于反铁磁状态 [9?21] . 如在 Ce(Fe1?xCox)2 (0.05 x 0.1) 合金中, 其磁状 态为反铁磁 (低温)-铁磁态 (低于 TC)-顺磁态 (高于 TC), 且随 Co 含量增加 AFM-FM 相变温度单调增 加, 而FM-PM 相变温度降低 [9] . Ce(Fe0.96Al0.04)2 合金的 TC 和TAFM-FM 分别为

200 K 和95 K [11] . 在Ce(Fe, 5% Ir)2 和Ce(Fe, 7%Ru)2 合金中, TC 分别为

185 K 和165 K, TAFM-FM 分别为

135 K 和125 K [16] . 另外, Haldar 等[22?24] 研究发现超过 某一临界量的 IIIA 族元素 Ga 和IV 族元素 Si 替代 CeFe2 中的 Fe 时, 也观察到现象低温反铁磁态稳 定的现象, Ce(Fe1?xGax/Si)2 合金的临界值分别为 x = 0.025和x = 0.05. 为进一步探究其他 IIIA 族元素替代 CeFe2 合 金中的 Fe 时, 对Fe 3d-Fe 3d 和Ce 4f-Fe 3d 相互 作用的影响而导致的磁性宏观特性, 本文研究了 CeFe2?xInx 合金的相结构、 磁性. 同时, 采用标度 临界参数 (β, γ, δ, n) 讨论了 CeFe1.95In0.05 合金的 磁相互作用.

2 实验方法 实验方法 1: 原材料 Ce, Fe 和In 的纯度分别 为99.98 wt.%, 99.95 wt.%, 99.999 wt.%, 按照考虑 Ce 质量的 3% 为熔损进行 CeFe2?xInx 合金 (x = 0, 0.05, 0.15, 0.2) 化学配比. 通过充有高纯氩气的 钨极非自耗电弧炉进行样品制备 (反复熔炼

6 次). 经熔炼所得的铸锭样品密封于高真石英管内置于 管式炉中进行热处理, 其热处理机制工艺是: 在600 ? C 保温

2 d,

700 ? C 保温

5 d,

800 ? C保温

7 d,

850 ? C 保温

2 d, 然后冰水淬火. 利用 DX-2600 射 线衍射仪对制备好的样品进行结构分析. 实验方法 2: 采用美国 Ames 实验室材料制 备中心制备的稀土 Ce (99.98 wt.%)、购自于 Alfa Aeser 商业级 Fe (99.95 wt.%) 和In (99.999 wt.%), 考虑按照正常化学计量比 Ce 质量的 3% 为熔损进 行CeFe2?xInx 合金 (x = 0, 0.05) 化学配比. 通过 充有高纯氩气的钨极非自耗电弧炉进行样品制备 (反复熔炼

6 次). 将样品用金属 Ta 片包裹后, 密封 于充有高纯氩气的小石英管进行热处理. 经熔炼所 得的铸锭样品密封于高真石英管内置于管式炉中 进行热处理, 其热处理机制工艺是: 在600 ? C保温 2d,