Анализ параметров доменной структуры монокристаллов RFe11Ti (R = Y, Gd, Ho, Er) по данным магнитно-силовой микроскопии
А.М. Гусева, А.И. Синкевич, С.Д. Сметанникова, Е.М. Семенова, Ю.Г. Пастушенков
ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
DOI: 10.26456/pcascnn/2024.16.085
Оригинальная статья
Аннотация: Представлены результаты экспериментального исследования магнитной доменной структуры на базисной плоскости монокристаллов RFe11Ti (R=Y, Gd, Ho, Er) методом магнитно-силовой микроскопии. При комнатной температуре соединения характеризуются магнитокристаллической анизотропией типа «ось легкого намагничивания». На основе данных магнитно-силовой микроскопии определены параметры дополнительных доменов на базисной плоскости образцов. С помощью метода Боденбергера–Хуберта по данным магнитно-силовой микроскопии определены величины поверхностной плотности энергии доменных границ γ для всех составов: YFe11Ti – 4,05 мДж/м2, GdFe11Ti – 5,93 мДж/м2, HoFe11Ti – 4,97 мДж/м2, ErFe11Ti – 2,98 мДж/м2. Методом подсчета кубов рассчитаны значения фрактальной размерности DL полей рассеяния доменной структуры на разной высоте от поверхности (0,1 – 9 мкм). DL на поверхности шлифов имеет значения 2,62 для соединений c R = Y, Gd, Ho и 2,72 – для R=Er. Для всех образцов DL максимальна вблизи поверхности.
Ключевые слова: редкоземельные интерметаллиды, доменная структура, магнитно- силовая микроскопия, фрактальная размерность
- Гусева Анна Макаровна – студент 4 курса, физико-технический факультет, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
- Синкевич Артем Игоревич – старший преподаватель кафедры физики конденсированного состояния, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
- Сметанникова Софья Дмитриевна – студент 2 курса, физико-технический факультет, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
- Семенова Елена Михайловна – к.ф.-м.н., доцент кафедры физики конденсированного состояния, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
- Пастушенков Юрий Григорьевич – д.ф.-м.н., профессор кафедры физики конденсированного состояния, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
Ссылка на статью:
Гусева, А.М. Анализ параметров доменной структуры монокристаллов RFe11Ti (R = Y, Gd, Ho, Er) по данным магнитно-силовой микроскопии / А.М. Гусева, А.И. Синкевич, С.Д. Сметанникова, Е.М. Семенова, Ю.Г. Пастушенков // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2024. — Вып. 16. — С. 85-95. DOI: 10.26456/pcascnn/2024.16.085.
Полный текст: загрузить PDF файл
Библиографический список:
1. Hadjipanayis, G.C. ThMn12-type alloys for permanent magnets / G.C. Hadjipanayis, A.M. Gabay, A.M. Schönhöbel et al. // Engineering. – 2020. – V. 6. – I. 2. – P. 141-147. DOI: 10.1016/j.eng.2018.12.011.
2. Ener, S. Twins – a weak link in the magnetic hardening of ThMn12-type permanent magnets / S. Ener, K.P. Skokov, D. Palanisamy et al. // Acta Materialia. – 2021. – V. 214. – Art. № 116968. – 10 p. DOI: 10.1016/j.actamat.2021.116968.
3. De Mooij, D.B. Some novel ternary ThMn12-type compounds / D.B. De Mooij, K.H.J. Buschow // Journal of the Less Common Metals. – 1988. – V. 136. – I. 2. – P. 207-215. DOI: 10.1016/0022-5088(88)90424-9.
4. Gabay, A.M. Recent developments in RFe12-type compounds for permanent magnets / A.M. Gabay, G.C. Hadjipanayis // Scripta Materialia. – 2018. – V. 154. – P. 284-288. DOI: 10.1016/j.scriptamat.2017.10.033.
5. Bouhbou, M. Electronic structure, hyperfine parameters and magnetic properties of RFe11Ti intermetallic compounds (R= Y, Pr): Ab initio calculations, SQUID magnetometry and Mössbauer studies / M. Bouhbou, R. Moubah, E.K. Hlil, H. Lassri, L. Bessais // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. – 2021. – V. 518. – Art. № 167362. – 10 p. DOI: 10.1016/j.jmmm.2020.167362.
6. Guslienko, K.Y. Magnetic anisotropy and spin-reorientation transitions in RFe11Ti (R= Nd, Tb, Dy, Er) rare-earth intermetallics / K.Y. Guslienko, X.C. Kou, R. Grössinger // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. – 1995. – V. 150. – I. 3. – P. 383-392. DOI: 10.1016/0304-8853(95)00282-0.
7. Skokov, K. Magnetic properties of Gd3FexTi3 (x= 34, 33,…, 24), TbFe11Ti and TbFe10Ti single crystals / K. Skokov, A. Grushishev, A. Khokholkov et al. // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. – 2004. – V. 272. – Part 1. – P. 374-375. DOI: 10.1016/j.jmmm.2003.11.147.
8. Skokov, K. Structural and magnetic properties of R3Fe29− xTix alloys and R3Fe33− xTi3 single crystals, R= Y, Gd, Tb, Dy, Ho, Er / K. Skokov, A. Grushishev, A. Khokholkov et al. // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. – 2005. – V. 290-291. – Part 1. – P. 647-650. DOI: 10.1016/j.jmmm.2004.11.322.
9. Semenova, E. Stress-induced magnetic domain structure in DyFe11Ti compound / E. Semenova, M. Lyakhova, D. Karpenkov et al. // EPJ Web of Conferences. EDP Sciences. – 2018. – V. 185 (Moscow International Symposium on Magnetism (MISM 2017)). –Art. № 04027. – 4 p. DOI: 10.1051/epjconf/201818504027.
10. Andreev, A.V. Magnetic and magnetoelastic properties of DyFe11Ti single crystals / A.V. Andreev, M.I. Bartashevich, N.V. Kudrevatykh et al. // Physica B: Condensed Matter. – 1990. – V. 167. – I. 2. – P. 139-144. DOI: 10.1016/0921-4526(90)90006-G.
11. Horcheni, J. Exploring crystal structure, hyperfine parameters, and magnetocaloric effect in iron-rich intermetallic alloy with ThMn12-type structure: a comprehensive investigation using experimental and DFT calculation / J. Horcheni, H. Jaballah, E. Dhahri, L. Bessais // Magnetochemistry. – 2023. – V. 9. – I. 11. – Art. № 230. – 16 p. DOI: 10.3390/magnetochemistry9110230.
12. Chen, C. Effects of thermal annealing on improved magnetic properties and microstructure for SmFe11Ti alloy / C. Chen, Y.L. Huang, Y.F. Yao et al. // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. – 2021. – V. 530. – Art. № 167950. – 5 p. DOI: 10.1016/j.jmmm.2021.167950.
13. Bodenberger, R. Zur bestimmung der blochwandenergie von einachsigen ferromagneten / R. Bodenberger, A. Hubert // Physica Status Solidi (a). – 1977. – V. 44. – I. 1. – P. K7-K11. DOI: 10.1002/pssa.2210440146.
14. Abadía, C. Study of the crystal electric field interaction in single crystals / C. Abadía, P.A. Algarabel, B. García -Landa et al. // Journal of Physics: Condensed Matter. – 1998. – V. 10. – № 2. – P. 349-361. DOI: 10.1088/0953-8984/10/2/014.
15. Herper, H.C. Magnetic properties of NdFe11Ti and YFe11Ti, from experiment and theory / H. Herper, K.P. Skokov, S. Ener et al. // Acta Materialia. – 2023. – V. 242. – Art. № 118473. – 12 p. DOI: 10.1016/j.actamat.2022.118473.
16. Li, H.S. Magnetic properties of ternary rare-earth transition-metal compounds / H.S. Li, J.M.D. Coey // In book: Handbook of Magnetic Materials. – Amsterdam: Elsevier, 2019. – V. 28. – Ch. 3. – P. 87-196. DOI: 10.1016/S1567-2719(05)80055-1.
17. Лисовский, Ф.В. Термодинамически устойчивые фракталоподобные доменные структуры в магнитных пленках / Ф.В. Лисовский, Л.И. Лукашенко, Е.Г. Мансветова // Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. – 2004. – Т. 79. – Вып. 7. – С. 432-435.
18. Han, B.S. Fractal study of magnetic domain patterns / B.S. Han, D. Li, D.J. Zheng, Y. Zhou // Physical Review B. – 2002. – V. 66. – I. 1. – P. 014433-1-014433-5. DOI: 10.1103/PhysRevB.66.014433.
19. Semenova, E.M. A comparative analysis of magnetic properties and microstructure of high coercivity Sm(CoCuFe)5 quasi-binary alloys in the framework of fractal geometry / E.M. Semenova, M.B. Lyakhova, Yu.V. Kuznetsova et al. // Journal of Physics: Conference Series. – 2020. – V. 1658. – Art. № 012050. – 6 p. DOI: 10.1088/1742-6596/1658/1/012050.
20. Семенова, Е.М. Фрактальная геометрия нано- и магнитной доменной структуры ферромагнитного сплава Sm-Co-Cu-Fe в высококоэрцитивном состоянии // Е.М. Семенова, Д.В. Иванов, М.Б. Ляхова и др. // Известия РАН. Ceрия физическая. – 2021. – Т. 85. – № 9. – C. 1245-1248. DOI: 10.31857/S0367676521090258.
21. Зигерт, А.Д. Фрактальный анализ лабиринтной доменной структуры феррит-гранатовых пленок в процессе перемагничивания / А.Д. Зигерт, Г.Г. Дунаева, Н.Ю. Сдобняков // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2021. – Вып. 13. – С. 134-145. DOI: 10.26456/pcascnn/2021.13.134.