Sm1-xGdxAl2多晶样品的低温物理性能

论文摘要

Sm1-xGdxAl2（0﹤x﹤0.1）（本文中如无特殊说明,均指0﹤x﹤0.1）多晶样品具有奇特的磁性,在某一特殊的温度下,自旋保持铁磁性有序,而不表现出宏观的磁性。磁性抵消点处的这种特性,在自旋电子学领域有着广泛的应用,具有很高的社会价值和理论意义。但目前国内外对此材料在低温磁场下的物性研究得不多,为此,本文对Sm1-xGdxAl2多晶样品在低温不同磁场下的磁化强度、电阻率、热导和热电势分别进行了研究。测量了Sm1-xGdxAl2多晶样品的磁化强度。发现铁磁性材料Sm1-xGdxAl2 的顺磁-铁磁转变温度为125K,在强磁场下,自旋-轨道在磁性抵消点前后发生翻转。磁性抵消点温度随x 值的增大逐渐减小。由于Sm3+的第一激发态与基态之间的能隙比较小,只有1400K,在考虑材料低温下的磁性时,不能忽略第一激发态的影响,导致自旋磁矩和轨道磁矩对温度的依赖关系不同,因此在某一特殊的温度点,会出现自旋磁矩和轨道磁矩大小相等,方向相反的情况,即在铁磁性材料Sm1-xGdxAl2中存在一个总磁矩为零的磁性抵消点。铁磁性材料Sm1-xGdxAl2的电阻由剩余电阻、声子散射引起的电阻和磁无序引起的电阻组成。剩余电阻是不随温度变化的常数。在高温下,声子散射引起的电阻与温度成正比。在顺磁-铁磁转变温度附近出现的电阻的折变是由磁无序导致的电阻引起的。在转变温度以上,磁无序导致的电阻是一个不随温度变化的常数。热导表示材料对热的传导能力。Sm1-xGdxAl2的热导在顺磁-铁磁的转变温度附近发生斜率上的变化,在低温下,Sm1-xGdxAl2的热导和电阻的乘积与温度成正比,材料的热导在磁性抵消点附近没有明显异常,表明磁性散射对材料的热导存在一定程度的影响,在低温下,声子热导是可以忽略的。外加磁场和自旋-轨道翻转对材料的热导没有影响。Sm1-xGdxAl2的热电势由电子迁移引起的热电势和铁磁性无序引起的热电势组成。当温度高于转变温度时,材料的热电势主要来源于电子迁移引起的热电势。低于转变温度时,热电势主要来源于铁磁性无序引起的热电势。在磁场下,由于外加磁场对自旋波扰动的压制,热电势增大。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 稀土元素的间接相互作用、广义磁化率和自旋波
• 1.2 稀土金属的能带、费米面和电阻率
• 1.3 晶场的影响及钐和钆的性质
• 1.4 稀土与非磁性元素的化合物
• 1.4.1 局域4f 磁矩之间的相互作用
• 1.4.2 晶场效应
• 1.5 本论文的研究目的和内容
• 1-xGd_xAl₂多晶样品制备及其晶体结构'>2 Sm_1-xGd_xAl₂多晶样品制备及其晶体结构
• 2.1 引言
• 1-xGd_xAl₂多晶样品的制备和实验方法'>2.2 Sm_1-xGd_xAl₂多晶样品的制备和实验方法
• 1-xGd_xAl₂样品的制备'>2.2.1 Sm_1-xGd_xAl₂样品的制备
• 2.2.2 退火处理
• 2.2.3 X 射线衍射和等离子发射光谱仪原理及实验简介
• 2.3 本章小结
• 1-xGd_xAl₂多晶样品的磁性'>3 Sm_1-xGd_xAl₂多晶样品的磁性
• 2 合金的磁性'>3.1 SmAl₂合金的磁性
• 1-xGd_xAl₂合金的磁性'>3.2 Sm_1-xGd_xAl₂合金的磁性
• 3.2.1 引言
• 1-xGd_xAl₂多晶样品磁化率的测量结果'>3.2.2 Sm_1-xGd_xAl₂多晶样品磁化率的测量结果
• 1-xGd_xAl₂多晶样品的磁化率讨论'>3.2.3 Sm_1-xGd_xAl₂多晶样品的磁化率讨论
• 3.3 本章小结
• 1-xGd_xAl₂多晶样品的电阻、热导和热电势'>4 Sm_1-xGd_xAl₂多晶样品的电阻、热导和热电势
• 1-xGd_xAl₂多晶样品的电阻'>4.1 Sm_1-xGd_xAl₂多晶样品的电阻
• 4.1.1 电阻的测量方法
• 4.1.2 电阻测量结果
• 1-xGd_xAl₂多晶样品的电阻的讨论'>4.1.3 关于Sm_1-xGd_xAl₂多晶样品的电阻的讨论
• 1-xGd_xAl₂多晶样品的热导和热电势'>4.2 Sm_1-xGd_xAl₂多晶样品的热导和热电势
• 4.2.1 热输运的测量方法
• 4.2.2 热输运性质测量结果
• 4.2.3 热输运性质的讨论
• 4.3 本章小结
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录:作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录
• 独创性声明
• 学位论文版权使用授权书