PrNi2和Tb3Ga5O12磁與磁熱性質(zhì)的研究.pdf

1、近年來，磁熱效應因其廣泛的應用而受到科學家們的關注。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，是該領域重要的研究對象。但在過去的研究工作中，人們對材料內(nèi)部磁性離子間的交換作用及自旋漲落效應考慮的較少，簡單的認為交換作用場是一個與磁化強度成正比的函數(shù)MH=λM。這導致在計算過程中必須采用自洽方法，而該方法會掩蓋材料內(nèi)部交換作用與外磁場和溫度的關系，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、利用磁矩的實驗值，研究并給出了這兩種材料內(nèi)部交換作用有效場MH與外磁場和溫度的關系。根據(jù)該關系，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，計算結(jié)果與實驗值符合的較好。本研究主要內(nèi)容包括：
　?、鸥鶕?jù)PrNi2晶體的零場磁比熱實驗值，微調(diào)晶場參數(shù)，并利用調(diào)整后的晶場參數(shù)成功得到了合理晶場能級和波函數(shù)。在此基礎上計算了該晶體的零場磁比熱，計算結(jié)果與實驗值符合的較好?？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，確定了PrNi2晶體內(nèi)交換作用有效場的定量形式為：此處公式省略！。利用該交換作用有效場，在不同溫度下，計算了PrNi2晶體的磁矩和倒數(shù)磁化率，計算結(jié)果與實驗結(jié)果符合得較好，這很好的驗證了我們給出的交換場的合理性。在此交換作用模型下，當外磁場為0—5T時，我們進一步研究出了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)量子力學理論，計算

4、了Tb3+離子的晶場能級和波函數(shù)。在此基礎上，通過對TGG晶體內(nèi)Tb3+離子之間的交換作用以及其自旋漲落效應進行分析，給出了TGG晶體內(nèi)部的交換作用有效場的定量形式：此處公式省略！。該交換作用有效場很好的反映TGG晶體內(nèi)部交換作用對溫度和外磁場的依賴關系?？紤]該交換場以及六個不等價次晶格的特征，當外磁場沿[111]方向時，計算了TGG晶體的塞曼能級、波函數(shù)、磁矩、磁化率和倒數(shù)磁化率，計算結(jié)果與實驗值符合的較好。在此基礎上，計算了該晶體的