1.3-jadval
(Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm)-In sistemalaridagi na’munalarning asosiy magnit xarakteristikalari.
Birikma
|
Qattiq holat
|
Suyuq holat
|
, K
|
С.10-2, sm3.K.g-1
|
,
|
, K
|
С.10-2, sm3.K.g-1
|
,
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
Gd
|
313
|
4,25
|
8.10
|
323
|
5,33
|
8,60
|
Gd3In
|
278
|
5,70
|
9,40
|
378
|
3,41
|
7,30
|
Gd2In
|
238
|
3,70
|
8,00
|
223
|
3,69
|
7,95
|
Gd5In3
|
228
|
3,51
|
7,95
|
305
|
3,48
|
7,90
|
GdIn
|
53
|
3,04
|
8,15
|
173
|
2,98
|
8,05
|
Gd3In5
|
-27
|
2,35
|
8,00
|
58
|
2,47
|
8,30
|
GdIn3
|
-40
|
1,55
|
7,90
|
68
|
1,62
|
6,70
|
Tb
|
233
|
7,3
|
9,60
|
339
|
6,64
|
9,17
|
Tb2In
|
210
|
5,25
|
9,54
|
325
|
4,74
|
9,06
|
Tb5In3
|
175
|
4,98
|
9,53
|
273
|
4,41
|
8,97
|
-TbIn
|
15
|
4,50
|
9,93
|
-
|
-
|
-
|
-TbIn
|
-30
|
4,46
|
9,89
|
277
|
2,63
|
8,92
|
Tb3In5
|
-38
|
3,43
|
9,80
|
258
|
2,81
|
8,87
|
TbIn3
|
-40
|
2,40
|
9,83
|
275
|
2,01
|
9,00
|
Dy
|
160
|
8,60
|
10,58
|
180
|
8,44
|
10,48
|
Dy2In
|
150
|
6,23
|
10,47
|
268
|
5,66
|
9,98
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
Dy5In3
|
88
|
6,21
|
10,73
|
310
|
5,23
|
9,85
|
-DyIn
|
15
|
5,31
|
10,86
|
-
|
-
|
-
|
-DyIn
|
-91
|
5,61
|
11,16
|
182
|
4,73
|
10,25
|
Dy3In5
|
-23
|
4,11
|
10,79
|
121
|
3,77
|
10,28
|
DyIn3
|
-25
|
2.78
|
10.63
|
100
|
2,67
|
10,40
|
Ho5In3
|
8
|
9,20
|
10,81
|
225
|
7,89
|
10,00
|
HoIn
|
-30
|
9,55
|
10,70
|
91
|
8,49
|
10,09
|
Er
|
58
|
7,04
|
9,71
|
110
|
6,76
|
9,51
|
Er2In
|
52
|
5,13
|
9,61
|
98
|
4,98
|
9,47
|
Er5In3
|
23
|
4,89
|
9,63
|
160
|
4,47
|
9,20
|
-ErIn
|
5
|
4,04
|
9,56
|
|
|
|
ErIn
|
-19
|
4,15
|
9,68
|
95
|
3,87
|
9,35
|
Er3In5
|
-3
|
3,14
|
9,50
|
80
|
3,04
|
9,35
|
ErIn3
|
-6
|
2,20
|
9,49
|
174
|
1,99
|
9,02
|
Tm
|
18
|
4,31
|
7,63
|
|
|
|
Tm2In
|
7
|
4,78
|
7,60
|
-196
|
5,73
|
8,32
|
Tm5In3
|
-7
|
4,83
|
7,58
|
-34
|
4,64
|
7,43
|
TmIn
|
-11
|
5,06
|
7,58
|
125
|
4,94
|
7,49
|
Tm3In5
|
-10
|
5,27
|
7,55
|
-197
|
6,33
|
8,27
|
TmIn3
|
-5
|
5,48
|
7,50
|
-3,6
|
7,20
|
8,60
|
I-bobga doir xulosalar
Bitiruv malakaviy ishida tadqiq qilinadigan obektlardagi bilvosita almashinuv o’zaro ta’siriga dahildor bo’lgan, quyidagi xossalarini adaboyotlarda o’rganilganlik darajasiga sharh berilgan:
1. KYeMning elektron tuzilishi;
2. KYeM uchun paramagnetizmning Van-Flek va almashinuv o’zaro ta’sir nazariyalari;
3. Og’ir KYeM va ularning indiy bilan birikmalarining magnit qabul qiluvchanligini yuqori temperaturalarda (qattiq va suyuq holatlarda) o’lchash va o’lchash natijalaridan foydalanib ularning asosiy magnit xarakteristikalarini aniqlash natijalari;
II-BOB. OG’IR KYeM-In SISTEMASIDA AMAL QILADIGAN BILVOSITA ALMASHINUV O’ZARO TA’SIRNI YARIM EMPIRIK USULDA O’RGANISH NATIJALARI VA ULARNING MUHOKAMASI.
2.1.Toza OKYeMda va ularning indiy bilan birikmalarida amal qiladigan
bilvosita almashinuv o’zaro ta’sirni o’rganishning yarim empirik usuli.
§1.3 da aytilganidek, KYeMning magnit xossasini,kristall panjara tugunlarida o’troqlashgan 4f-elektronlar hosil qiladi. §1.1 da aytilganidek, 4f-elektronlar, kristall panjara tugunlaridao’troqlashgan holatda joylashgan, KYeM3+ ionlari ichida 55 elektronlar bilan kristall panjara maydoni ta’siridan himoyalangan bo’ladi. KYeMda magnit tartiblangan holatni 4f-elektronlarning, panjara tugunlari orasida erkin harakatlanuvchi, 5 va elektronlar orqali o’zaro ta’siri hosil qiladi. Bunday o’zaro ta’sirga bilvosita almashinuv o’zaro ta’siri deyiladi. Bunday o’zaro ta’sirining energetik o’lchovi vazifasini, magnit tartiblanish-magnit tartibsizlik(paramagnit holat) fazaviy o’tish temperaturasi-paramagnit Kyuri tamperaturasi- bajaradi.va bilvosita almashinuv o’zaro ta’sir parametri (yoki integrali) A orasida,§1.3da keltirilgan, (1.19) bog’lanish, ya’ni toza KYeM uchun quyidagi bog’lanish mavjud:
. (2.1)
Bu ifodadan quydagini olamiz:
=. (2.2)
Bu ifodadagi de Jen faktori G toza KYeM uchun quyidagicha aniqlanadi:
G=)2(+1). (2.3)
Bundagi Lande fanktori quyidagicha aniqlanadi:
=1 + . (2.4)
Bundagi , S va - 4f-elektronlarning, Xund qoidalari bo’yicha aniqlanadigan, to’la orbital, to’la spin va to’la mexanik moment kvant sonlari.
KYeM-In (KYeM=Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm) sistemalarida amal qiladigan bilvosita o’zaro ta’sir uchun (2.1)dagi de Jen faktori additivlik qoidasiga asosan quyidagicha aniqlanadi:
G=(1-)GKYeM+GIn, (2.5)
bundagi-indiyning atom ulushlardagi konsentratsiyasi, GKYeM va GIn-mos ravishda KYeM va In uchun de Jen faktorlari. Uch valentli In ioni asosiy energetik holatining terimi 1S0 bo’lgani uchun bo’ladi. Buni va (2.5)ni hisobga olibo’rganiloyotgan birikmalarning peramagnit Kyuri temperaturasi uchun (2.1)dan quyidagini olamiz:
(2.6)
Geksogonal tipdagi kristall panjara tugunlarida joylashagan KYeM3+ ionlarining tashqi elektron qobiqlari (5s25p6) amalda bir xil bo’lib, bir metalldan ikkinchi metallga o’tganda deyarlik o’zgarmaydi. Almashinuv o’zaro ta’sir integrali A (1.18)ga asosan n, Asf(0), Ω, EF va panjara yig’indisi =F(y)larga bog’liq. Bu kattaliklarning barchasini deyarlik o’zgarmas deb qarash mumkin[24]. Shuning uchun ham, (2.1) va (2.6) ifodalarga asosan toza KYeM va ularning In bilan birikmalarining paramagnit Kyuri temperaturasi de Jen faktoriga to’g’ri proporsional bo’ladi deyish mumkin. Bu ifodalar RRKI nazariyasiningushbu bashoratini yarim empirik usul bilan tekshirib ko’rush imkoniyatini beradi.
[20-22]-ishlarda toza KYeM va ularning In bilan birikmalarida KYeM3+ ioniga to’g’ri keladigan effektiv magnit momentning qiymati KYeM3+ erkin ionlari magnit momentining qiymatiga qoniqarli darajada mos keladi(1.3-jadval) degan xulosa olingan. Bu dalil KYeM va o’rganilayotgan birikmalarning magnit xossasiga sababchi bo’lagan 4f-elektronlar ularning kristall panjarasi tugunlarida, xuddi toza KYeMdagidek, o’troqlashgan bo’ladi. Diamagnit metal In va yuqori temperatura 4f-elektronlarning o’rganilgan namunalardagi energetik holatiga deyarlik ta’sir ko’rsatmaydi. Asosiy va birinchi uyg’ongan energetik sathlar energiyalarining farqi issiqlik energiyasi- dan ancha katta. Shuning uchun KYeM va uning In bilan birikmalari uchun de Jen faktori Gni (2.3) va (2.5) ifodalar bo’yicha hisoblashda KYeM3+ erkin ionlari uchun J va larning qiymatlaridan[Gd3+(, ); Tb3+(, ); Dy3+(, ); Ho3+(, ); Er3+(, ); Tm3+(, )] foydalanish mumkin(1.2-jadval).
Toza KYeMda amal qiladigan bilvosita o’zaro ta’sir uchun (2.2) ifoda quyidagi ko’rinishda yoziladi:
= . (2.7)
Bundagi –KYeM uchun de Jen faktori bo’lib, (2.3) ifoda yordamida hisoblanadi.
KYeM-In (KYeM=Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm) sistemalaridagi birikmalar uchun, (2.5)ni va yuqoridagi fikrlarni hisobga olib (2.6)dan, o’rganilayotgan birikmalardagi bilvosita almashinuv o’zaro ta’sir parametrini hisoblash uchun, quyidagini olamiz:
. (2.8)
Shunday qilib: 1.(2.1) va (2.6) ifodalar toza KYeM va ularning In bilan birikmalari paramagnit Kyuri temperaturasi va de Jen faktori orasida proporsionallik mavjudligi haqidagi RRKI nazariyasining xulosasini tekshirib ko’rish imkoniyatini berdigan ifodalardir; 2.(2.7) va (2.8) ifodalar toza KYeM va ularning In bilan birikmalarida amal qiladigan bilvosita almashinuv o’zaro ta’sir parametrini yarim empirik usulda hisoblash ifodalaridir.
2.2. Toza og’ir KYeMda (OKYeM=Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm) amal qiladigan bilvosita almashinuv o’zaro ta’sir parametrini hisoblash natijalari.
§2.1da bayon qilingan toza OKYeMda amal qiladigan bilvosita almashinuv o’zaro ta’sirning energetik o’lchovi(xaraktiristikasi) hisoblanadigan paramagnet Kyuri temperaturasi θp bilan de Jen faktori G orasidagi chiziqli proporsionallik haqidagi RKKI nazariyasining bashoratini va toza OKYeM uchun almashinuv o’zaro ta’sir parametri ushbu paragrfda o’rganiladi.
θp va G orasidagi proporsionallikni, ya’ni RKKI nazariyasining bashoratini tekshirish (2.1) ifoda bo’yicha, almashinuv o’zaro ta’sir parametrini hisoblash esa (2.7) ifoda bo’yicha bajarildi. RKKI nazariyasining bashoratini tekshirish bo’yicha olingan natijalar 2.1 va 2.2-jadvallarda va ko’rgazmali ravishda 2.1-rasmda tasvirlangan. Hisoblashlarda θp ning tajribaviy qiymatlari 1.3-jadvaldan olindi.
2.1-jadval
Toza OKYeM uchun θp va de Jen faktorining qiymatlari.
OKYeM
|
θp,K
|
gJ
|
J
|
(gJ-1)2J(J+1)
|
Gd
Tb
Dy
Ho
Er
Tm
|
313
233
160
90
58
18
|
2
3/2
4/3
5/4
6/5
7/5
|
7/2
6
15/2
8
15/2
6
|
15.75
10.50
7.08
4.5
2.55
1.16
|
2.1- jadvaldan va 2.1-rasmdan ko’rinib turibdiki toza OKYeM uchun θp va G=(gJ-1)2J(J+1) orasidagi proporsionallik haqidagi RKKI nazariyasining bashorati haqiqatdan ham bajariladi. Bu shundan dalolat beradiki OKYeMning magnit tartiblangan holatini RKKI tipidagi o’zaro ta’sir hosil qiladi.
2.1-rasm. OKYeM (OKYeM=Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm) uchun θp(G) bog’lanish.
2.2-jadval
Toza OKYEM uchun bilvosita almashinuv o’zaro ta’sir parametri qiymatlari
KYeM
|
Qattiq holat
|
Suyuq holat
|
θp,K
|
A/kB,K
|
θp,K
|
A/kB,K
|
Gd
Tb
Dy
Ho
Er
Tm
|
313
233
160
90
58
18
|
59.62
66.57
67.77
60
68.2
46.27
|
323
339
180
500
110
|
61.52
96.86
76.24
333.33
129.41
|
2.2-jadvalni tahlil qilish shuni ko’rsatadiki, A/kB parametirning qiymati OKYeM qattiq holatdan suyiq holatga o’tganda oshadi. Buni qattiq holat – suyuq holat fazaviy o’tishda θp qiymatining oshishi bilan tushuntirish mumkin.
2.3. OKYeM-In(OKYEM=Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm) sistemalaridagi birikmalarda amal qiladigan bilvosita o’zaro ta’sir parametrini hisoblash natijalari.
Ushbu paragrfda OKYeM-In(OKYeM=Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm) sistemasidagi birikmalarda amal qiladigan almashinuv o’zaro ta’sirni yarim empirik usulda o’rganish natijalari keltirilgan[25].
Dastlab, o’rganilayotgan birikmalarda θpning de Jen faktoriga proporsionalligi haqidagi RKKI nazariyasining bashorati va so’ngra birikmalarda amal qiladigan bilvosita almashinuv o’zaro ta’sir parametri o’rganildi.RKKI nazariyasining bashorati (2.6) ifodadan, ya’ni
) 2(+1)
ifodadan foydalanib tekshirildi. Tekshirish natijalari 2.3-jadvalda va ko’rgazmali ravishda 2.2-rasmda keltirilgan.
Bilvosita o’zaro ta’sir parametri - A/kB ning qiymatlari (2.8) ifodadan, ya’ni
ifodadan foydalanib hisoblandi. Hisoblash natijalari 2.4-jadvalda va ko’rgazmali ravishda 2.3-rasmda keltirilgan.
2.3-jadval va 2.2-rasmni (2-5 chiziqlarni) tahlil qilish shuni ko’rsatadiki θp ning de Jen faktoriga bog’lanishlari deyarlik chiziqli tabiatga ega va OKYeMning θp(G) chiziqli bog’lanish (1-chiziq) tabiati bilan qoniqarli darajada mos keladi. Demak, o’rganilgan birikmalarda θp ning o’zgarishi RKKI nazariyasi bashoratiga juda yaqindir. Bu shundan guvohlik beradiki, o’rganilgan birikmalarda amal qiladigan almashinuv o’zaro ta’siri, toza OKYeMda amal qiladigan RKKI turdagi bilvosita almashinuv o’zaro ta’sir bilan bir xildir.
2.4-jadval va 2.3-rasmni tahlil qilish shuni ko’rsatadiki, A/kB pametrning qiymati birikmalarda indiy konsentratsiyasining o’zgarishiga sezilarli darajada bog’liq. A/kB ning qiymati, Gd-In, Tb-In, Dy-In va Er-In sistemalaridagi birikmalarining qattiq holati uchun, indiy konsentratsiyasining oshishi bilan dastlab tez oshadi(toza Gd,Tb,Dy,Er magnit matritsalarning A/kB qiymatlariga nisbatan), so’ngra keskin kamayadi, magnit matritsaning qiymatidan kichik bo’lib qoladi va indiyning konsentratsiyasi 50at.% dan oshganda ishorasini musbatdan manfiyga o’zgartiradi, so’ngra yana kamayadi. Ho-In va Tm-In sistemalari uchun A/kB parametr indiy konsentratsiyasini oshishi bilan kamayadi va Ho-In sistemasida indiyning konsentratsiyasi 37.5at.% dan oshganda, Tm-In sistemasida esa 37.5at.% da ishorasini musbatdan manfiyga o’zgartiradi. O’rganilgan sistemalarda namunalar qattiq holatdan suyuq holatga o’tganda A/kB ning qiymati oshadi.
|
