PrNi2和Tb3Ga5O12磁與磁熱性質(zhì)的研究.pdf

1、近年來，磁熱效應(yīng)因其廣泛的應(yīng)用而受到科學(xué)家們的關(guān)注。稀土二鎳化合物PrNi2和稀土石榴石Tb3Ga5O12具有良好的磁特性與磁熱特性，是該領(lǐng)域重要的研究對(duì)象。但在過去的研究工作中，人們對(duì)材料內(nèi)部磁性離子間的交換作用及自旋漲落效應(yīng)考慮的較少，簡(jiǎn)單的認(rèn)為交換作用場(chǎng)是一個(gè)與磁化強(qiáng)度成正比的函數(shù)MH=λM。這導(dǎo)致在計(jì)算過程中必須采用自洽方法，而該方法會(huì)掩蓋材料內(nèi)部交換作用與外磁場(chǎng)和溫度的關(guān)系，也使得材料的某些性質(zhì)得不到合理的解釋。在本文中，我們

2、利用磁矩的實(shí)驗(yàn)值，研究并給出了這兩種材料內(nèi)部交換作用有效場(chǎng)MH與外磁場(chǎng)和溫度的關(guān)系。根據(jù)該關(guān)系，研究了PrNi2和TGG兩種晶體的磁矩、磁化率、磁化率倒數(shù)、磁比熱及磁熵變，計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值符合的較好。本研究主要內(nèi)容包括：
　　⑴根據(jù)PrNi2晶體的零場(chǎng)磁比熱實(shí)驗(yàn)值，微調(diào)晶場(chǎng)參數(shù)，并利用調(diào)整后的晶場(chǎng)參數(shù)成功得到了合理晶場(chǎng)能級(jí)和波函數(shù)。在此基礎(chǔ)上計(jì)算了該晶體的零場(chǎng)磁比熱，計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值符合的較好?？紤]到PrNi2晶體內(nèi)部Pr3+離子

3、間的交換作用以及Pr3+離子的自旋漲落效應(yīng)，確定了PrNi2晶體內(nèi)交換作用有效場(chǎng)的定量形式為：此處公式省略！。利用該交換作用有效場(chǎng)，在不同溫度下，計(jì)算了PrNi2晶體的磁矩和倒數(shù)磁化率，計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合得較好，這很好的驗(yàn)證了我們給出的交換場(chǎng)的合理性。在此交換作用模型下，當(dāng)外磁場(chǎng)為0—5T時(shí)，我們進(jìn)一步研究出了PrNi2晶體磁熵變的理論結(jié)果。
　?、蒲芯苛薚b3Ga5O12(TGG)晶體的磁性及磁熱性質(zhì)。根據(jù)量子力學(xué)理論，計(jì)算

4、了Tb3+離子的晶場(chǎng)能級(jí)和波函數(shù)。在此基礎(chǔ)上，通過對(duì)TGG晶體內(nèi)Tb3+離子之間的交換作用以及其自旋漲落效應(yīng)進(jìn)行分析，給出了TGG晶體內(nèi)部的交換作用有效場(chǎng)的定量形式：此處公式省略！。該交換作用有效場(chǎng)很好的反映TGG晶體內(nèi)部交換作用對(duì)溫度和外磁場(chǎng)的依賴關(guān)系。考慮該交換場(chǎng)以及六個(gè)不等價(jià)次晶格的特征，當(dāng)外磁場(chǎng)沿[111]方向時(shí)，計(jì)算了TGG晶體的塞曼能級(jí)、波函數(shù)、磁矩、磁化率和倒數(shù)磁化率，計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值符合的較好。在此基礎(chǔ)上，計(jì)算了該晶體的