Введение
ГЛАВА 1. Редкоземельные бораты rм3(bo3)4 13
1.1. Кристаллическая структура 14
1.1.1. Структурный фазовый переход 15
1.2. Редкоземельные бораты с двумя магнитными подсистемами 18
1.2.1. Ферроборат GdFe3(BO3)4. Фазовые переходы, магнитные свойства, АФМP, эффект Мессбауэра. Оптические свойства и электронная структура. Исследования под давлением 18
1.2.2. Магнитные, магнитоэлектрические и магнитоупругие свойства ферроборатов 24
1.2.3. Разнообразие магнитных структур в редкоземельных ферроборатах. Данные магнитной нейтронографии 29
1.2.4. Спектроскопические исследования 37
1.2.5. Редкоземельные ферробораты замещенных составов с конкурирующим R-Fe обменом 40
1.2.6. Редкоземельные хромобораты RCr3(BO3)4 45
1.3. Редкоземельные бораты с одной магнитной подсистемой 47
1.3.1. Редкоземельные галлиевые бораты 49
1.3.2. Гигантская магнитоэлектрическая поляризация боратов с одной магнитной подсистемой 50
1.3.3. Корреляция магнитоэлектрических и магнитоупругих свойств боратов с одной магнитной подсистемой 53
1.3.4. Редкоземельные бораты замещенных составов с одной магнитной подсистемой 56
ГЛАВА 2. Теоретический подход 59
2.1. Гамильтониан для расчета магнитных характеристик 59
2.1.1. Редкоземельные бораты с двумя магнитными подсистемами 59
2.1.2. Редкоземельные бораты с одной магнитной подсистемой 69
2.2. Магнитоупругий гамильтониан и расчет магнитоупругих характеристик 70
2.2.1. Редкоземельные бораты с двумя магнитными подсистемами 72
2.2.2. Редкоземельные бораты с одной магнитной подсистемой 75
2.2.3. Интерпретация полевых и температурных зависимостей электрической поляризации 76
ГЛАВА 3. Магнитные свойства боратов с двумя магнитными подсистемами 78
3.1. YFe3(BO3)4 78
3.1.1. Параметры YFe3(BO3)4 78
3.1.2. Намагниченность 81
3.1.3. Температурная зависимость магнитной восприимчивости 84
3.2. TbFe3(BO3)4 85
3.2.1. Анализ и описание экспериментальных кривых намагниченности и
восприимчивости 85
3.2.2. Параметры TbFe3(BO3)4 88
3.3. SmFe3(BO3)4 93
3.3.1. Параметры SmFe3(BO3)4 93
3.3.2. Намагниченность 97
3.3.3. Температурная зависимость магнитной восприимчивости 102
3.4. ErFe3(BO3)4 103
3.4.1. Параметры ErFe3(BO3)4 104
3.4.2. Намагниченность 106
3.4.3. Температурная зависимость магнитной восприимчивости 109
3.4.4. Теплоемкость 110
3.5. HoFe3(BO3)4 111
3.5.1. Параметры HoFe3(BO3)4 112
3.5.2. Намагниченность 115
3.5.3. Температурная зависимость магнитной восприимчивости 122
3.5.4. Теплоемкость 124
3.6. PrFe3(BO3)4 126
3.6.1. Параметры PrFe3(BO3)4 126
3.6.2. Намагниченность 127
3.6.3. Температурная зависимость магнитной восприимчивости 130
3.7. NdCr3(BO3)4 131
3.7.1. Параметры NdCr3(BO3)4 132
3.7.2. Намагниченность 134
3.7.3. Температурная зависимость магнитной восприимчивости 135
3.7.4. Теплоемкость 136
3.8. TbCr3(BO3)4 и DyCr3(BO3)4 137
3.8.1. Параметры TbCr3(BO3)4 и DyCr3(BO3)4 138
3.8.2. Намагниченность 138
ГЛАВА 4. Магнитные свойства разбавленных боратов с двумя магнитными подсистемами 140
4.1. PrxY1-xFe3(BO3)4 140
4.1.1. Параметры PrxY1-xFe3(BO3)4 (x = 0.75, 0.67, 0.55, 0.45, 0.25) 146
4.1.2. Температурные зависимости в нулевом поле 150
4.1.3. Намагничивание вдоль оси с 152
4.1.4. Намагничивание в базисной плоскости 157
4.1.5. Температурная зависимость намагниченности 160
4.2. RxY1-xFe3(BO3)4 (R = Dy и Tb). 165
ГЛАВА 5. Магнитоупругие свойства боратов с двумя магнитными подсистемами 168
5.1. PrFe3(BO3)4 169
5.2. TbFe3(BO3)4 171
5.3. DyFe3(BO3)4 174
5.4. NdFe3(BO3)4 176
5.5. SmFe3(BO3)4 180
5.6. ErFe3(BO3)4 182
5.7. HoFe3(BO3)4 183
5.7.1. Низкотемпературные аномалии теплового расширения HoFe3(BO3)4 186
ГЛАВА 6. Магнитные и магнитоупругие свойства замещенных боратов с двумя магнитными подсистемами 188
6.1. Tb1-xErxFe3(BO3)4 188
6.1.1. Параметры Tb0.25Er0.75Fe3(BO3)4 188
6.1.2. Намагниченность 190
6.1.3. Температурная зависимость магнитной восприимчивости 194
6.1.4. Теплоемкость Tb1-xErxFe3(BO3)4 (x = 0, 0.75, 1) 197
6.2. Nd1-xDyxFe3(BO3)4 198
6.2.1. Анализ экспериментальных кривых намагниченности и восприимчивости
Nd1-xDyxFe3(BO3)4 199
6.2.2. Параметры Nd1-xDyxFe3(BO3)4 (x = 0.05, 0.1, 0.15, 0.25, 0.4) 202
6.2.3. Nd1-xDyxFe3(BO3)4 (x = 0.05) 2 6.2.3.1. Намагниченность 209
6.2.3.2. Температурная зависимость магнитной восприимчивости 216
6.2.4. Nd1-xDyxFe3(BO3)4 (x = 0.1, 0.15, 0.25, 0.4) 219
6.2.4.1. Намагниченность 219
6.2.4.2. Температурная зависимость магнитной восприимчивости 229
6.2.5. Теплоемкость Nd1-xDyxFe3(BO3)4 (x = 0, 0.25, 1) 236
6.3. Sm0.7Ho0.3Fe3(BO3)4 237 6.3.1. Параметры Sm0.7Ho0.3Fe3(BO3)4 238
6.3.2. Намагниченность 241
6.3.3. Температурная зависимость магнитной восприимчивости 242
6.3.4. Низкополевая область нелинейных кривых намагничивания 250
6.4. Ho0.5Nd0.5Fe3(BO3)4 255
6.4.1. Параметры Ho0.5Nd0.5Fe3(BO3)4 256
6.4.2. Температурная зависимость магнитной восприимчивости 257
6.4.3. Теплоемкость 261
6.5. Параметры редкоземельных ферроборатов RFe3(BO3)4 262
ГЛАВА 7. Магнитные и магнитоэлектрические свойства чистых и замещенных боратов с одной магнитной подсистемой 265
7.1. HoAl3(BO3)4 265
7.1.1. Параметры кристаллического поля 265
7.1.2. Намагниченность 268
7.1.3. Температурная зависимость магнитной восприимчивости 270
7.1.4. Теплоемкость 274
7.1.5. Магнитоэлектрическая поляризация 276
7.2. HoGa3(BO3)4 279
7.2.1. Параметры кристаллического поля 279
7.2.2. Намагниченность 280
7.2.3. Температурная зависимость магнитной восприимчивости 281
7.2.4. Теплоемкость 285
7.2.5. Магнитоэлектрическая поляризация 287
7.3. Ho1-xNdxAl3(BO3)4 и Y0.65Nd0.35Al3(BO3)4 290
7.3.1. Параметры кристаллического поля 291
7.3.2. Намагниченность 291
7.3.3. Температурная зависимость магнитной восприимчивости 292
7.3.4. Магнитоэлектрическая поляризация 296
7.4. TmAl3(BO3)4 302
7.4.1. Параметры кристаллического поля 302
7.4.2. Намагниченность 303
7.4.3. Температурная зависимость магнитной восприимчивости 305
7.4.4. Магнитоэлектрическая поляризация 307
7.5. TmAl2.5Sc0.5(BO3)4 310
7.5.1. Параметры кристаллического поля 311
7.5.2. Намагниченность 311
7.5.3. Температурная зависимость магнитной восприимчивости 313
7.5.4. Магнитоэлектрическая поляризация 314
7.6. ErAl3(BO3)4 314
7.6.1. Параметры кристаллического поля 314
7.6.2. Температурная зависимость магнитной восприимчивости 315
7.6.3. Магнитоэлектрическая поляризация 315
ГЛАВА 8. Магнитоупругие свойства боратов с одной магнитной подсистемой 319
8.1. HoAl3(BO3)4 319
8.1.1. Параметры кристаллического поля 319
8.1.2. Магнитострикция 319
8.1.3. Низкотемпературные аномалии теплового расширения 324
8.2. TmAl3(BO3)4 324
8.2.1. Магнитострикция 324
8.2.2. Низкотемпературные аномалии теплового расширения 328
8.3. TmAl2.5Sc0.5(BO3)4 331
8.3.1. Низкотемпературные аномалии теплового расширения 331
8.4. Параметры кристаллического поля для R-ионов в алюмоборатах RAl3(BO3)4 332
Заключение 333
Список работ, опубликованных автором по теме диссертации 338
Литература 345
