Анотація до роботи:

Козловська І. К. Вплив заміщення на метамагнетизм у UCoAl. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико- математичних наук за спеціальністю - 01.04.11 - магнетизм - Донецький Фізико-технічний Інститут
ім. О.О. Галкіна НАН України, Україна, м. Донецьк, 2002.

Дисертація присвячена дослідженню магнітних властивостей твердих розчинів, отриманих у результаті заміщення у всіх трьох підгратках UCoAl: UCo_1-xT_xAl із T = Fe, Ni, Cu, Ru, Rh, Pd, Ir, UCoAl_1-хGa_x та U_1-xY_xCoAl. Подане в роботі систематичне вивчення впливу заміщення на метамагнетизм у UCoAl, було зроблено вперше. На основі проведених вимірів побудовані магнітні фазові діаграми для всіх досліджуваних систем. Виявлено два типи магнітного поводження: поступове пригнічення метамагнетизму і співіснування в деякому інтервалі феромагнітної і метамагнітної компонент. Отримані дані пояснюються на основі уявлення про чільну роль 5f – 3d гібридизації при формуванні магнітних властивостей в досліджуваних системах. Крім того необхідно брати до уваги ефект «негативного тиску», пов'язаний із збільшенням обсягу елементарного осередку.

У ході вирішення завдань, поставлених у дисертаційній роботі, були досліджені системи, отримані в результаті заміщення у всіх трьох підгратках UСoAl
(UCo_1-хТ_хAl із Т = Fe, Ni, Cu, Rh, Ru, Pd, Ir і Pt, UCoAl_1-xGa_х і U_1-xY_xCoAl), дані про які раніше не зустрічалися в літературі або зустрічалися не в повному обсязі. Основні результати роботи можуть бути сформульовані таким чином:

1 Отримані нові експериментальні результати підтверджують те, що UCoAl дійсно можна віднести до зонних магнетиків, зокрема до 5f-зонніх метамагнетиків. В групі уранових інтерметалідів UTX із гексагональною кристалічною структурою типу ZrNiAl до речовин, чиї магнітні властивості описуються в зонній моделі відноситься парамагнетик UFeAl. Крім того, в UTX серії існує сполучення, котре можна віднести до 5f-метамагнетика, магнітні властивості котрого описуються в моделі локалізованих електронів (UNiAl).

2. Експериментально виявлений нелінійний характер залежностей параметрів гратки а и с від концентрації Т металу в системах UСo_1-xT_xAl із Fe, Ni, Rh, і Ru, хоча концентраційні залежності обсягу елементарної комірки лінійни відповідно до закону Вегарда. Можно припустити, що вид отриманий кривих обумовлений нестатистичним характером заміщення Со у двох нееквівалентних кристалографічних позиціях Т₁ і Т₂. У системах із Ni, Rh, і Ru при малих концентраціях Т металу заміщення відбувається переважно в позиції Т₂. Далі з ростом концентрації, коли майже всі позиції Т₂ зайняті, починається заміщення в позиції Т_1. У послідовності Ni Ru Rh Pt із ростом обсягу замічающего атома, нелінійний характер кривих стає менше вираженим, що вказує на порушення переважного заміщення. Лінійні залежності параметрів гратки для системи з Т = Pt указують на рівномірний розподіл атомів Pt по позиціях Т₁ і Т_2. У ряді досліджуваних систем Т= Cu, Rh, і Ir була виявлена обмежена розчинність, що не дозволяє на підставі отриманих даних зробити висновок про характер заміщення в позиціях Т₁ і Т₂ для даних сполучень.

3 Після експериментального дослідження всіх, описаних вище систем, було виявлене існування в них двох типів магнітного поводження.

В системах UСo_1-xT_xAl с T = Ni, Cu, Pd и Pt спостерігається поступове пригнічення метамагнетизму із зростом концентрації Т – метала, виражене в збільшенні критичного поля метамагнітного переходу і зменшенні стрибка намагніченості під час переходу;

Для систем UСo_1-xT_xAl с T = Fe, Rh, Ru, Pd, Ir, UCoAl_1-xGa_x і U_1-xY_xCoAl спостерігається суперпозиція метамагнітного і феромагнітного поводжень у деякому інтервалі концентрацій і температур.

4 Подані результати можна пояснити, враховуючи домінуючу роль 5f-3d гібридизації при формуванні й упорядкуванні U магнітних моментів.

5 У системах UСo_1-xT_xAl із T = Fe, Rh, Ru, Pd і Ir звуження 3d зони відбувається як за рахунок об'ємного розтягу так і за рахунок зменшення її зайнятості. Проте внаслідок сильної гібридизації це призводить до росту густини станів на E_F у 5f зоні U і при деякій концентрації Т металу критерій Стонера (для UCoAl він дорівнює 0.61 і близький до виконання) виконується й основний стан - феромагнитний. У системах із T = Ni, Cu, Pd і Pt ситуація протилежна: зріст ширини 3d зони призводить до зменшення густнини 5f станів на рівні Фермі і при деякій концентрації Т металу перехід у феромагнитний стан не може бути викликаний навіть додатком зовнішнього магнітного поля

6. У роботі була вперше розглядана система UCoAl_1-xGa_х. Дослідження даної системи було проведено для експериментальної перевірки припущення, зробленого на основі аналізу кристалічної структури, про значно більший вплив на магнітні властивості 5f-d (U-T) гібридизації в базисній площині, чим 5f-p (U-X) гібридизації уздовж вісі с. Більш широка область метамагнетизму (біля 20%), чим у випадку заміщення в підгратці Со (1-2 % Fe і Ru, 5-6 % Pd і Ir) вказує на слушність зробленого припущення.

7 В роботі також вперше було проведено експериментальне вивчення процесів немагнітного розведення в UСoAl і дане якісне теоретичне пояснення спостереженого немонотонного розвитку магнітних властивостей у системі U_1-xY_xCoAl. Початкове заміщення U на Y призводить до стабілізації феромагнетизму. Це пов'язано з більшим об'ємом атома ітрію у порівнянні з атомом урану, що викликає значний об'ємний розтяг елементарної комірки. При подальшому зростанні утримання Y переважним стає ефект немагнітного розведення і при х = 0.14 відбувається перехід у парамагнітний стан.

Список опублікованих праць

1 A.V. Andreev, L. Havela, V. Sechovsk, J. ebek, M. I. Bartashevich, T. Goto, K. Kamishima, D.A. Andreev, V. S. Gaviko, R. V. Dremov and I.K. Kozlovskaya, Onset of ferromagnetism between the paramagnets UCoAl and URuAl, Czechoslovak Journal of Physics 46 (1996) 3385-3386.

2 L. Havela, A.V. Andreev, V. Sechovsk, I.K. Kozlovskaya, K. Proke , P. Javorsk, M. I. Bartashevich, T. Goto, K. Kamishima, 5f-band metamagnetism in UCoAl, Physica B 230-232 (1997) 98-101.

3 A.V. Andreev , L. Havela , V. Sechovsk, M. I. Bartashevich, J. ebek, R. V. Dremov and I.K. Kozlovskaya, Ferromagnetism in UCo_1-xRu_xAl quaternary intermetallics, Philosophical Magazine B vol. 75, No 6 (1997) 827-844.

4 A.V. Andreev, V. Sechovsk, L. Havela, M. I. Bartashevich, T. Goto, R. V. Dremov and I.K. Kozlovskaya, Magnetic properties of UCo_1-xRu_xAl and UNi_1-xRu_xAl solid solution, Physica B 237-238, (1997) 224-225.

5 A.V. Andreev, I.K. Kozlovskaya, V. Sechovsk, Magnetic properties of the UCo_1-xPt_xAl solid solution, Journal of Alloys and Compounds 265 (1998) 38-41.

6 A.V. Andreev, I.K. Kozlovskaya, N. V. Mushnikov, T. Goto, V. Sechovsk, L. Havela, Y. Homma, Y. Shiokawa, Ferromagnetism in the U_1-xY_xCoAl system, Journal of Magnetism and Magnetic Materials 196-197 (1999) 658-659.

7. I.K. Kozlovskaya, A.V. Andreev, J. ebek, M. Tomida, Y. Shiokawa, Y.Homma,
   V. Sechovsk, Specific-heat study of the UCoAl_1-xGa_x system, Physica B 259-261 (1999) 242-243.

8 A.V. Andreev, I.K. Kozlovskaya, N.V. Mushnikov, T. Goto, V. Sechovsk, Y. Homma, Y. Shiokawa, Magnetic properties of the UCo_1-xT_xAl solid solution (T=Rh and Ir), Journal of Alloys and Compounds 284 (1999) 77-81.

9 A.V. Andreev, I.K. Kozlovskaya, V. Sechovsk, N. V. Mushnikov, T. Goto, Y. Shiokawa, Structure and magnetic properties of Pd and Cu doped UCoAl, Journal of Alloys and Compounds 291 (1999) 11-15.

10. И.К. Козловская, Э.А. Завадский, Скрытая ферромагнитная фаза в соединениях на основе UСoAl, Физика и техника высоких давлений 10, № 4 (2000) 122-126.