组合结构化合物Ho2Ni7-xFex (x=03.0)的晶体结构、结构转变和磁性

杨育奇; 高庆庆; 李冠男

doi:10.7498/aps.62.016103

摘要

在金属间化合物的结构演变中, 原子尺寸因素起着重要的作用. 由于密堆积效应, 不同原子半径比的元素往往形成不同的结构. 而自由电子填充于原子构成的晶体结构的间隙中, 它对化合物的结构也有影响. 基于组合结构化合物Ho2Ni7-xFex, 结合原子尺寸与自由电子对晶体结构的不同影响, 文章探讨一种单位体积内自由电子浓度的经验方法来判断Ho2Ni7-xFex 化合物中两种异构体间的转变. 随着Fe含量的增加, Ho2Ni7-xFex化合物先结晶成Gd2Co7型三方结构, 然后结晶成Ce2Ni7 型六方结构. 利用Rietveld精修技术和磁测量, 获得了化合物的晶体结构参数和饱和磁化强度. 化合物晶胞常数随Fe含量增加而增加, 饱和磁化强度则随之减少(d Ms/d x=-2). 分析结果表明, 单位体积内自由电子浓度更高, 化合物形成三方结构, 反之则形成六方结构.

关键词:

Abstract

Based on the composite compounds Ho2Ni7-xFex (x=0-3.0), a method of describing the structure transition from rhombohedral to hexagonal is discussed in terms of free electron concentration. The transition is investigated by X-ray powder diffraction and magnetic analysis. The compounds crystallize into the rhombohedral Gd2Co7-type structure for x=0-0.5 and into the hexagonal Ce2Ni7-type structure for x=0.5-2.5. The values of lattice parameters a and c of the Ho2Ni7-xFex compounds increase with the addition of Fe, and the saturation magnetization Ms decreases with Fe content increasing at a rate of d Ms/d x=-2, manifesting antiparallel alignments of the Fe and Ho moment. The higher the free electron concentration, the stabler the rhombohedral structure is, otherwise the hexagonal structure is stabler, which provides a meaningful parameter to distinguish the two allotropies in composite structure intermetallics.

Keywords:

作者及机构信息

1.
江西理工大学材料科学与工程学院, 赣州 341000;

2.
中国科学院物理研究所, 北京凝聚态物理国家实验室, 北京 100190

基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 50631040)资助的课题.

Authors and contacts

1.
Jiangxi University of Science and Technology, Ganzhou 341000, China;

2.
Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China

Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 50631040).

参考文献

[1]	Parthé E, Chabot B 1984 Handbook on the Physics and Chemistry of Rare Earths Vol. 7 (Amsterdam: North-Holland) p186
[2]	Pecharsky V K, Gschneidner Jr K A 1999 J. Magn. Magn. Mater. 200 44
[3]	von Ranke P J, Pecharsky V K, Gschneidner Jr K A 1998 Phys. Rev. B 58 12110
[4]	von Ranke P J, de Oliveira N A, de Sousa V S R, Garcia D C, de Oliveira I G, Magnus A, Carvallho G, Gama S 2007 J. Magn. Magn. Mater. 313 176
[5]	Campoy J C P, Plaza E J R, Coelho A A, Gama S 2006 Phys. Rev. B 74 134410
[6]	Buschow K H J 1977 Rep. Prog. Phys. 40 1179
[7]	Khan Y 1974 Acta Cryst. B 30 861
[8]	Lemaire R, Paccard D, Pauthenet R 1967 C. R. Acad. Sci. Paris B 265 1280
[9]	Rietveld H M 1967 Acta Crystallogr. 22 151
[10]	Rodríguez-Carvajal J 1993 Physica B 192 55
[11]	Buschow K H J, van der Goot A S 1970 J. Less-Common Metals 22 419
[12]	Strnat K J, Ray A E, Mildrum H F 1977 IEEE Trans. Magn. 13 1323
[13]	Parviainen S, Jaakkola S 1975 EPS Conf. Abstracts 1A 33
[14]	Buschow K H J 1968 J. Less-Common Metals 16 45
[15]	Buschow K H J 1970 Les Eléments de Terres Rares Vol. I (Paris: CNRS)
[16]	Taylor K N R, Darby M I 1972 Physics of Rare Earth Solids (London: Chapman and Hall Ltd)
[17]	Elliott R J 1972 Magnetic Properies of Rare Earth Metals (New York: Plenum)
[18]	Yang Y Q, Rao G H, Wang T, Li J B, Luo J, Liu G Y, Chen X J, Zhao J L 2010 J. Alloys Compd. 506 766
[19]	Yang Y Q, Li G N, Wang T, Huang Q, Gao Q Q, Li J B, Liu G Y, Luo J, Rao G H 2011 Chin. Phys. B 20 106101
[20]	Bartashevich M I, Mushnikov N V, Andreev A V, Goto T 2009 J. Alloys Compd. 478 34
[21]	Virkar A V, Raman A 1969 J. Less-Common Metals 18 59
[22]	Miyazaki T, Takahashi M, Yang X B, Saito H, Takahashi M 1988 J. Magn. Magn. Mater. 75 123
[23]	Lemaire R, Paccard D 1969 Bull. Soc. Fr. Mineral. Cristallogr. 92 9
[24]	Daniel C F 2011 J. Am. Chem. Soc. 133 10070

施引文献

[1]	Parthé E, Chabot B 1984 Handbook on the Physics and Chemistry of Rare Earths Vol. 7 (Amsterdam: North-Holland) p186
[2]	Pecharsky V K, Gschneidner Jr K A 1999 J. Magn. Magn. Mater. 200 44
[3]	von Ranke P J, Pecharsky V K, Gschneidner Jr K A 1998 Phys. Rev. B 58 12110
[4]	von Ranke P J, de Oliveira N A, de Sousa V S R, Garcia D C, de Oliveira I G, Magnus A, Carvallho G, Gama S 2007 J. Magn. Magn. Mater. 313 176
[5]	Campoy J C P, Plaza E J R, Coelho A A, Gama S 2006 Phys. Rev. B 74 134410
[6]	Buschow K H J 1977 Rep. Prog. Phys. 40 1179
[7]	Khan Y 1974 Acta Cryst. B 30 861
[8]	Lemaire R, Paccard D, Pauthenet R 1967 C. R. Acad. Sci. Paris B 265 1280
[9]	Rietveld H M 1967 Acta Crystallogr. 22 151
[10]	Rodríguez-Carvajal J 1993 Physica B 192 55
[11]	Buschow K H J, van der Goot A S 1970 J. Less-Common Metals 22 419
[12]	Strnat K J, Ray A E, Mildrum H F 1977 IEEE Trans. Magn. 13 1323
[13]	Parviainen S, Jaakkola S 1975 EPS Conf. Abstracts 1A 33
[14]	Buschow K H J 1968 J. Less-Common Metals 16 45
[15]	Buschow K H J 1970 Les Eléments de Terres Rares Vol. I (Paris: CNRS)
[16]	Taylor K N R, Darby M I 1972 Physics of Rare Earth Solids (London: Chapman and Hall Ltd)
[17]	Elliott R J 1972 Magnetic Properies of Rare Earth Metals (New York: Plenum)
[18]	Yang Y Q, Rao G H, Wang T, Li J B, Luo J, Liu G Y, Chen X J, Zhao J L 2010 J. Alloys Compd. 506 766
[19]	Yang Y Q, Li G N, Wang T, Huang Q, Gao Q Q, Li J B, Liu G Y, Luo J, Rao G H 2011 Chin. Phys. B 20 106101
[20]	Bartashevich M I, Mushnikov N V, Andreev A V, Goto T 2009 J. Alloys Compd. 478 34
[21]	Virkar A V, Raman A 1969 J. Less-Common Metals 18 59
[22]	Miyazaki T, Takahashi M, Yang X B, Saito H, Takahashi M 1988 J. Magn. Magn. Mater. 75 123
[23]	Lemaire R, Paccard D 1969 Bull. Soc. Fr. Mineral. Cristallogr. 92 9
[24]	Daniel C F 2011 J. Am. Chem. Soc. 133 10070

[1]	赵建宁, 刘冬欢, 魏东, 尚新春. 考虑界面接触热阻的一维复合结构的热整流机理. , 2020, 69(5): 056501. doi: 10.7498/aps.69.20191409
[2]	刘红艳, 柳祝红, 李歌天, 马星桥. Ga含量对Mn2-xNiGa1+x结构和磁性的影响. , 2016, 65(4): 048102. doi: 10.7498/aps.65.048102
[3]	姜恩海, 朱兴凤, 陈凌孚. Heusler合金Co2MnAl(100)表面电子结构、磁性和自旋极化的第一性原理研究. , 2015, 64(14): 147301. doi: 10.7498/aps.64.147301
[4]	秦健萍, 梁瑞瑞, 吕瑾, 武海顺. ComAln(m+n ≤ 6)团簇的结构和磁性理论研究. , 2014, 63(13): 133102. doi: 10.7498/aps.63.133102
[5]	杨虹, 齐伟华, 纪登辉, 尚志丰, 张晓云, 徐静, 郎莉莉, 唐贵德. 钙钛矿锰氧化物La2/3Sr1/3FexMn1-xO3的结构与磁性研究. , 2014, 63(8): 087503. doi: 10.7498/aps.63.087503
[6]	吕瑾, 秦健萍, 武海顺. ConAl (n= 18)合金团簇结构和磁性质研究. , 2013, 62(5): 053101. doi: 10.7498/aps.62.053101
[7]	杜音, 王文洪, 张小明, 刘恩克, 吴光恒. 铁基Heusler合金Fe2Co1-xCrxSi的结构、磁性和输运性质的研究. , 2012, 61(14): 147304. doi: 10.7498/aps.61.147304
[8]	文黎巍, 王玉梅, 裴慧霞, 丁俊. Sb系half-Heusler合金磁性及电子结构的第一性原理研究. , 2011, 60(4): 047110. doi: 10.7498/aps.60.047110
[9]	吕庆荣, 方庆清, 刘艳美. 纳米结构CoxFe3-xO4多孔微球的磁性及交换偏置效应研究. , 2011, 60(4): 047501. doi: 10.7498/aps.60.047501
[10]	张富春, 张威虎, 董军堂, 张志勇. Cr掺杂ZnO纳米线的电子结构和磁性. , 2011, 60(12): 127503. doi: 10.7498/aps.60.127503
[11]	罗礼进, 仲崇贵, 方靖淮, 赵永林, 周朋霞, 江学范. Heusler合金Mn2 NiAl的电子结构和磁性对四方畸变的响应及其压力响应. , 2011, 60(12): 127502. doi: 10.7498/aps.60.127502
[12]	潘洪哲, 徐明, 陈丽, 孙媛媛, 王永龙. 单层正三角锯齿型石墨烯量子点的电子结构和磁性. , 2010, 59(9): 6443-6449. doi: 10.7498/aps.59.6443
[13]	张瑜, 刘拥军, 刘先锋, 江学范. 双钙钛矿SrKFeWO6的电子结构与磁性. , 2010, 59(5): 3432-3437. doi: 10.7498/aps.59.3432
[14]	徐本富, 杨传路, 童小菲, 王美山, 马晓光, 王德华. FenO+m(n+m=4)团簇的构型、电子结构特征和磁性. , 2010, 59(11): 7845-7849. doi: 10.7498/aps.59.7845
[15]	李仁全, 潘春玲, 文玉华, 朱梓忠. Ag原子链的结构稳定性和磁性. , 2009, 58(4): 2752-2756. doi: 10.7498/aps.58.2752
[16]	刘锦宏, 张凌飞, 田庚方, 李济晨, 李发伸. 低温固相反应法制备的NiFe2O4纳米颗粒的结构与磁性. , 2007, 56(10): 6050-6055. doi: 10.7498/aps.56.6050
[17]	王丽, 王海波, 王涛, 李发伸. CoFe2O4纳米颗粒的结构、磁性以及离子迁移. , 2006, 55(12): 6515-6521. doi: 10.7498/aps.55.6515
[18]	方庆清, 焦永芳, 李锐, 汪金芝, 陈辉. 单轴M型SrFe12-xCrxO19超细粒子结构与磁性研究. , 2005, 54(4): 1826-1830. doi: 10.7498/aps.54.1826
[19]	刘宝玉, 刘国栋, 吴光恒, 杨伏明. (Nd1－xErx)2Co15.5V1.5的结构转变与磁性. , 2004, 53(6): 1903-1908. doi: 10.7498/aps.53.1903
[20]	郭鸿涌, 刘宝丹, 唐宁, 罗鸿志, 李养贤, 杨伏明, 吴光恒. Co和稳定元素对Nd3(Fe,Co,M)29(M=Ti,V,Cr) 化合物结构和磁性的影响. , 2004, 53(1): 189-193. doi: 10.7498/aps.53.189

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