Rare-earth moment reduction and local magnetic anisotropy in Pr2Fe14B and Tm2Fe14B
Rare-earth moment reduction and local magnetic anisotropy in Pr2Fe14B and Tm2Fe14B
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Pr2Fe14B 和 Tm2Fe14B 中稀土磁矩的降低和局部磁各向异性
DOI：
10.1016/j.jmmm.2021.168684
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发表时间：
2022
影响因子：
2.7
通讯作者：
Kato Hiroaki
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Sato Hiroto;Yoshioka Takuya;Tsuchiura Hiroki;Mizuno Yoshiyuki;Koike Kunihiro;Takahashi Kohki;Kato Hiroaki
在300~900℃范围内测量了Pr2Fe14B单晶的磁化曲线，发现[1+0+0]方向的饱和磁化强度M比[0+0+1]方向的饱和磁化强度小3%~6%，不仅在300℃，而且在居里温度以下。重新考察了已发表的Tm2Fe14B单晶的磁化曲线，其中[0+0+1]方向的磁化曲线大于[1+0+0]方向的磁化曲线。我们将这些差异归因于在外场的作用下，稀土(R)力矩被强迫沿硬方向取向时的减小。在Pr2Fe14B(R=Pr)体系中，在900K以下的顺磁磁化率χ中观察到了显著的各向异性。根据第一性原理计算得到的晶态电场参数，对高温下的磁化强度和顺磁磁化率进行了数值计算。由计算得到的M和χ的差值与实验符合得很好。我们发现，在4f位的Pr矩比在4g位的还原速率要小得多。这一结果表明Pr(4f)位的局域磁各向异性显著降低。
Magnetization curves for Pr2Fe14B single crystals were measured between 300 K and 900 K. The saturation magnetizationMsalong the [1 0 0] direction was found to be 3% to 6% smaller than that for the [0 0 1] direction, not only at 300 K but also up to the Curie temperature. Published magnetization curves for Tm2Fe14B single crystals were reexamined, in whichMsalong the [0 0 1] direction exceeds that for the [1 0 0] direction. We attributed these differences inMsto the reduction of the rare-earth (R) moment when forced to be aligned along the hard direction by external fields. Significant anisotropy was observed in the paramagnetic susceptibilityχup to 900 K in the Pr2Fe14B (R= Pr) system. Based on the crystalline electric field parameters forR= Pr and Tm systems obtained by first-principles calculations, we numerically evaluated the magnetization and paramagnetic susceptibility at high temperatures. The differences inMsandχobtained from the calculation were in good agreement with the experiments. We found that the reduction rate for the Pr moment at the 4fsite is much smaller than that at the 4gsite. This result suggests a crucial decrease in the local magnetic anisotropy at the Pr(4f) site.
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