简介概要

SrRuO3的磁化率随温度的变化关系

来源期刊：稀有金属2003年第5期

论文作者：侯登录唐贵德徐静姜恩永聂向富

关键词：磁化率; Hopkinson峰; SrRuO3;

摘要：用固相反应法制备了SrRuO3样品, 用物理性质测量系统PPMS测量, 得到了样品在不同直流偏磁场下的交流磁化率随温度变化关系曲线. 观察到SrRuO3的磁化率曲线在居里温度附近呈现临界峰和Hopkinson峰, 它们的位置随直流偏磁场的不同而有规律的变化. SrRuO3的Hopkinson峰随磁场的增大向低温移动, 而其临界峰随磁场的增大几乎不变, 并分析了上述现象的原因.

稀有金属 2003,(05),652-654 DOI:10.13373/j.cnki.cjrm.2003.05.039

SrRuO₃的磁化率随温度的变化关系

徐静唐贵德聂向富姜恩永

河北师范大学物理学院,河北师范大学物理学院,河北师范大学物理学院,河北师范大学物理学院,天津大学理学院应用物理系河北石家庄050016 ,河北石家庄050016 ,河北石家庄050016 ,河北石家庄050016 ,天津300072

摘要：

用固相反应法制备了SrRuO3样品 , 用物理性质测量系统PPMS测量 , 得到了样品在不同直流偏磁场下的交流磁化率随温度变化关系曲线。观察到SrRuO3的磁化率曲线在居里温度附近呈现临界峰和Hopkinson峰 , 它们的位置随直流偏磁场的不同而有规律的变化。SrRuO3的Hopkinson峰随磁场的增大向低温移动 , 而其临界峰随磁场的增大几乎不变 , 并分析了上述现象的原因

关键词：

磁化率;Hopkinson峰;SrRuO3;

中图分类号： O482.5

收稿日期：2002-12-10

基金：国家自然科学基金 ( 10 0 740 13 ) 资助项目;

Dependence of Susceptibility of SrRuO₃ on Temperature

Abstract：

The SrRuO 3 sample was prepared by a solid state reaction method. The curves of ac susceptibility as a function of temperature at different dc bias field were measured by a Physical Properties Measurement System (PPMS) . The curve of susceptibility vs temperature shows critical peak and Hopkinson peak near the Curie temperature, while the locus of the peak changes with dc bias field. The Hopkinson peak shifts to lower temperature with the increase of dc bias field, and the station of the critical peak is almost unchangeable with field. The cause of above phenomena was analysed.

Keyword：

susceptibility; hopkinson peak; SrRuO 3;

Received： 2002-12-10

SrRuO₃是4d过渡元素中唯一具有磁有序的化合物。由于4d比3d元素更具巡游性质, SrRuO₃具有巡游铁磁体的性质, 比如大磁场下的磁化强度难以饱和以及高场磁化率很大等。它的导电性属于金属导电类, 但电阻率较大, 常称为“坏金属”。磁化率的研究对认识材料的磁性状态和磁化规律极为重要, 本文报道了在居里温度附近不同直流偏磁场下磁化率随温度的变化规律。

1 样品的制备与实验方法

多晶SrRuO₃样品的制备采用传统的固相反应法 ^{[1,2,3,4,5,6]} 。将SrCO₃和RuO₂按比例混合并研磨均匀, 然后在空气气氛下1123 K预烧结24 h, 随后重新研磨, 空气气氛下1473 K烧结24 h, 该过程重复若干次, 以保证样品的均匀性。利用X射线衍射确定样品的结构为正交畸变钙钛矿结构。利用Quantum Design 物理性质测量系统 (PPMS) 测量样品在不同直流偏磁场下的磁化率随温度的变化。交流磁化率的测量采用振幅为7.96 A·m^-1 (0.1 Oe) , 频率为2400 Hz的正弦交变磁场。

2 结果与讨论

2.1 零偏磁场下交流磁化率随温度的变化

在5～200 K之间测量了SrRuO₃在零偏磁场下的的交流磁化率, 图1 (a) 为磁化率随温度的变化。显然, 在居里温度附近出现一个非常尖锐的峰; 这与其他铁磁材料的交流磁化率曲线不同。一般是在峰的右侧磁化率迅速下降, 但在峰的左侧缓慢降低。文献 [ 3] 认为磁化率的尖锐峰与自旋玻璃态有关。研究结果认为, 此峰尽管很尖锐, 但它仍是铁磁态性质的表现。尖锐的峰的出现主要是因为在峰的左侧随温度降低, 磁化率迅速下降。 SrRuO₃具有很高的磁各向异性, 从低温方向接近居里温度时, 磁各向异性迅速降低。这可能是导致磁化率尖锐峰的原因。

2.2 临界温度附近的Hopkinson峰

以上讨论的磁化率在临界温度附近的峰应当是Hopkinson峰 ^[6] , 它是由技术磁化 (如畴壁移动, 磁矩转动等) 产生的。在直流偏磁场作用下, Hopkinson峰向低温方向移动 ^[6] , 这一点已被实验所证实, 结果如图1 (b) 。文献 [ 3] 也观察到了零偏场下磁化率的峰, 但得到的峰随偏磁场增加向高温方向移动, 由此认为零偏场下的峰为临界峰。实际上, 文献 [ 5] 没有观察到峰向低温方向移动是因为所加外磁场太大, 而峰向低温方向移动发生在小的外磁场下。

图1 SrRuO3的磁化率随温度的变化 (a) 和Hopkinson峰 (b)

Fig.1 Changes of susceptibility of SrRuO₃ on temperatuer (a) and Hopkinson peak at different field (b)

2.3 高偏磁场下的临界峰

当偏磁场继续增加时, Hopkinson峰继续向低温方向移动, 与此同时出现临界峰 (图2 (a) ) 。临界峰是相变温度附近热涨落引起的, 它是与临界相变有关的峰。临界峰随外加偏磁场的增大向高温方向移动 (图2 (b) ) , 临界峰出现时所加磁场的大小与样品的硬磁性有关。 Williams等 ^[6] 认为当所加的外场是其矫顽力数倍时, 开始出现临界峰。由于临界峰是与临界现象有关的现象, 可以利用此峰随温度或外场变化关系得到相变的临界指数。为进一步说明Hopkinson峰与临界峰的区别, 图3给出了ZFC和FC磁化率。 ZFC: 零场冷却磁化曲线, 即零场下冷却后加一定场, 测各温度 (低于居里温度) 下的磁化强度。 FC:加场冷却磁化曲线, 即居里温度以上加一定场后, 降温测各温度 (低于居里温度) 下的磁化强度。显然, 外场对临界峰没有影响, 但外场直接影响Hopkinson峰的大小。