A Study of magnetic grand states in rare earth-transition metal compounds by neutron diffraction technique

中子衍射技术研究稀土-过渡金属化合物的磁巨态

基本信息

项目摘要

The magnetism in rare earth and transition metal compounds is quite complicated and characteristic because of the coexistence and/or competition of RKKY interaction between 4f electrons and molecular fields by 3d electrons. In particular, recently, Onodera and his coworkers found evidence of the quadrapoler ordering in rare earth compounds with tetragonal crystal structures. It is, therefore, very interesting to make clear the complicated magnetism in rare earth and transition metal compounds. To understand the magnetic properties in rare earth compounds, it is quite important to decide the crystal and magnetic structures in details. Neutron diffraction technique is one of the most effective methods to make clear the static behavior of magnetic materials. We have constructed the new neutron powder diffractometer, HERMES, at the JRR-3M reactor in Japan Atomic Energy Research Institute. In this project, we have successively improved the experimental circumstance of HERMES and the experimental efficiency by the Grant-in-Aid for Scientific Research. Using HERMES, we were able to determine crystal and magnetic structures phase diagrams in many magnetic compounds. One of the most important results in this project is that we have found that the magnetic structure in the tetragonal compound DyB_2C_2 is characteristic one : the magnetic moments are in the c-plane, and are perpendicular between adjacent ones along c-axis. This characteristic magnetic structure indicates that the RKKY interaction competes with the qoadrapoler interaction. This result is very important in the study of the magnetism in rare earth compounds because this is the evidence that DyB_2C_2 is the first tetragonal compounds which undergoes the quadrapoler ordering.
稀土和过渡金属化合物中的磁性是由于4f电子与分子场之间的RKKY相互作用与3d电子的共存或竞争而具有相当复杂和特点的。特别是最近,Onodera和他的同事在具有四方晶体结构的稀土化合物中发现了四轴有序的证据。因此,弄清稀土和过渡金属化合物中复杂的磁性是非常有趣的。要了解稀土化合物的磁性能,对其晶体结构和磁性结构的详细测定是十分重要的。中子衍射技术是研究磁性材料静态行为最有效的方法之一。我们在日本原子能研究所的JRR-3M反应堆上建造了新的中子粉末衍射仪HERMES。在本项目中,我们通过科研资助项目,先后改善了HERMES的实验环境和实验效率。使用HERMES,我们能够确定许多磁性化合物的晶体和磁性结构相图。本课题最重要的结果之一是我们发现了四边形化合物DyB_2C_2的磁性结构是特征结构:磁矩在c平面上,并且在相邻的磁矩之间沿c轴垂直。这种特征磁结构表明RKKY相互作用与qadrapoler相互作用存在竞争关系。这一结果对稀土化合物的磁性研究具有重要意义,因为它证明了DyB_2C_2是第一个经历四轴有序的四方化合物。

项目成果

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K.Takahashi, et al.: "Neutron scattering study of DyB6" J.Magn.Magn.Mater. 177-181. 1097-1098 (1998)
K.Takahashi 等人:“DyB6 的中子散射研究”J.Magn.Magn.Mater。
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Y.Moritomo et al.: "Competition of interbilayer magnetic couplings in R1.4Sr1.6Mn2O7 (R=La1-zNdz)" Phys.Rev.B. 59. 157-160 (1999)
Y.Moritomo 等人:“R1.4Sr1.6Mn2O7 (R=La1-zNdz) 中双层间磁耦合的竞争”Phys.Rev.B。
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K.Takahashi et al.: "Nertron scattering study of DyB_6" Physica B. (to be puhlished). (1998)
K.Takahashi 等人:“DyB_6 的 Nertron 散射研究”Physica B.(待出版)。
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T.Hori, et al.: "Magnetic properties of (Fel-xMnx)3Ga" J.Magn.Magn.Mater. 177-181. 1423-1424 (1998)
T.Hori 等人:“(Fel-xMnx)3Ga 的磁性”J.Magn.Magn.Mater。
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K.Takahashi et al.: "Magnetic and structual phase transition in heavy rare earth compound DyB_6." Physica B. 241-234. 696-698 (1998)
K.Takahashi 等人:“重稀土化合物 DyB_6 中的磁性和结构相变。”
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Investigations of couplings between are earth quadrupolar orderings and lattice vibrations by dichromatic neutron diffraction
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