PDF《陈湘 赵明骅》

700 ? C 保温

5 d,

800 ? C 保温

7 d,

850 ? C 保温

2 d, 然后冰水淬火 (不破碎石英管). X 射线衍射通 过Philips X'

Pert Pro 衍射仪 (铜靶) 完成. 用超导 量子干涉磁性测量仪 (SQUID, MPMS XL, USA) 对其进行磁性测量, 温度范围为 2―300 K, 磁场范 围为0―7 T.

3 结果与讨论 3.1 相与结构 图1是通过实验方法

1 所制备的 CeFe2?xInx 样品的 X 射线粉末衍射谱. 可以看出虽然合金 的主相均为 Laves 结构 CeFe2 相, 但随着 In 含量 的增加, 合金中杂相含量增加, 这表明 In 替代 Fe 形成 CeFe2?xInx 替代式固溶体的固溶度是非常 有限的. 图2是通过实验方法

2 制备的 CeFe2 和CeFe1.95In0.05 样品的衍射图谱, 通过Rietveld 精修 对样品的相纯度和相结构进行分析. CeFe2 合金 为立方结构 MgCu2 型单相, 而在 CeFe1.95In0.05 样 品衍射谱中的 2θ = 30.75? 和35.80? 处有两个杂相 的衍射峰, 但衍射强度很低, 这表明该杂相的含 量百分比是很低的. 在其他 Ce (Fe1?xMx)2 合金 中, 如Ce(Fe0.95Co0.05)2 [9] , Ce(Fe0.095Ga0.05)2 [22] , Ce(Fe0.0975Ga0.025)2 [22] , Ce(Fe0.095Si0.05)2 [24] 等 的衍射谱中, 也能观察到 2θ = 30.75? 的衍射峰. 因为 In 的原子半径比 Fe 的大, 因此 CeFe1.95In0.05 的原子半径(a = 7.3035 (2) ?) 比CeFe2 的值(a = 7.2939 (3) ?) 更大. 在CeFe1.95In0.05 合金 晶胞中各原子的占位信息列于表

1 中, Fe和In占据

16 d位置的比例分别为97.438%和2.434%, 这同其 分子式是符合的. 图1CeFe2?xInx(x = 0, 0.05, 0.1, 0.15) 样品的 X 射 线粉末衍射谱 Fig. 1. The X-ray powder di?raction pattern of CeFe2?xInx(x = 0, 0.05, 0.1, 0.15) samples. 197501-2 物理学报Acta Phys. Sin. Vol. 67, No.

19 (2018)

197501 图2CeFe2 和CeFe1.95In0.05 样品的室温粉末衍射图谱 Fig. 2. The X-ray powder di?raction pattern of CeFe1.95In0.05 phase. 表1CeFe1.95In0.05 合金的原子占位表 Table 1. The lattice parameters of CeFe1.95In0.05 alloy. Atom Site Fill x y z Biso Ce 8a 1.00036

0 0

0 0.42 Fe 16d 0.97438 5/8 5/8 5/8 0.53 In 16d 0.02434 5/8 5/8 5/8 0.97 3.2 磁性图3(a) 分别是 CeFe1.95In0.05 合金先零场冷却 然后在加场升温过程中 (ZFC)、加场冷却过程中 (FC)、 加场冷却后在升温过程中 (FCW) 测试的磁 化强度 (M) 随温度 (T) 的变化 (M-T) 曲线. 由于 CeFe1.95In0.05 合金中杂相含量很低, 因此本文在讨 论磁性相关参数时没有考虑其他磁性离子引起的 误差. 从图中可以看出, 在0.01 T 磁场下, 类似于 CeFe2 合金中的反铁磁振荡现象在

80 K 仍然能被 观察到, 如图

3 (a) 插图所示. 从图

3 (b) 可以观察 到CeFe1.95In0.05 合金中

80 K 以下 ZFC 于FCW 之 间的磁化强度差值比 CeFe2 的更大, 这说明反铁磁 态更加稳定, 即合金中 Ce 4f-Fe 3d 的杂化作用加 强. Ce (Fe1?xGax)2 与Ce (Fe1?xSix)2 合金的晶格 常数随 Ga 和Si 量的增加而增大, 如当 x = 0, 0.01, 0.025, 0.05 时, Ce (Fe1?xGax)2 的晶格常数分别 为7.3018(3), 7.3059(3), 7.3090(3), 7.3097(5) ? [22] ;

在Ce (Fe1?xSix)2 合金中, 当x=0.01, 0.025, 0.05 时, 晶格常数分别为7.3020(3), 7.3033(4), 7.3054(3) ? [24] . 基于 Ce (Fe1?xGax/Six)2 合金 中x分别达到 0.025 和0.05 后, AFM 才能在低温 时处于稳定状态, 可以认为 Ce (Fe1?xTx)2 (T= Ga, Si) 中晶胞膨胀至某一临界值后, 低温下合金 的反铁磁态才能稳定存在. 相比于 CeFe2 合金, Ce (Fe0.975In0.025)2 的晶格膨胀率为 1.00131(5)%, 这比 Ce (Fe0.975Ga0.025)2 和Ce (Fe0.95Si0.05)2 的1.00098(6)%与1.00049(3)%稍微大一些, 由此推断 Ce (Fe0.975In0.025)2 中的反铁磁态应该比同等参杂 量的Ce (Fe0.975Ga0.025)2 更稳定. 但从实验结果来 看, 虽然在 CeFe2 的中用 2.5 at.% 的In 替代 Fe, 可 以使得 Ce 4f-Fe 3d 的杂化作用得到加强, 但未能 到达某一临界值或强于 Fe 3d-Fe 3d 相互作用, 而 出现低温反铁磁稳定态. 这也表明 Ce (Fe1?xTx)2 合金中低温反铁磁态的稳定存在不仅取决于晶格 膨胀, 还与磁电子浓度的变化有关. 从图