Симметрия РЗМ. Парадокс Ce и его сплавов. Квантовая теория. I. Ce

А. И. Мицек, В. Н. Пушкарь

Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36, 03142 Киев, Украина

Получена: 29.01.2015. Скачать: PDF

Методом многоэлектронных операторных спиноров (МЭОС) рассчитывается симметрия редкоземельных металлов (РЗМ), включая «парадокс» ГЦК-Ce. Спиновые и орбитальные факторы МЭОС с осью [0001] квантования углового момента $J$ ответственны за гексагональную деформацию $\Delta(c/a) \propto J^{2}$. Косвенная ковалентная $4f—4f$-связь через зонные фермионы добавляет энергию связи $E_{4f} \propto n_{f}$. Ковалентная коллективизация $n_{f} = 2$ для Ce($4f^{2}$) обнуляет $J \rightarrow 0$ и даёт $\Delta(c/a) = 0$. Возникающая в РЗМ-Ce нестабильность $4f$-оболочки способствует появлению $5d$-состояний с амплитудой $\xi_{d}(T)$. Ковалентная связь $\Gamma^{dd}(k)$ (в методе МЭОС) появляется как результат флюктуаций химических связей (ФХС) при температуре $T > T_{+}$ в форме скачка $\xi_{d} (T > T_{+})$. Гистерезис $\alpha-\gamma$-перехода ГЦК—ГЦК обусловлен зонно-ковалентной связью $\gamma_{b-c}$. Его максимальная ширина $\Delta T_{h} \propto \gamma_{b-c}^{2/3}$ определяет скачки объёма $\Delta \omega(T_{+})$, энтропии $\Delta S(T_{+})$, электросопротивления (ЭС) $\Delta R(T_{+})$ и т.п. В частности, скачок ЭС $\Delta R(T_{+}) \propto \Delta T_{h}$. Результатами расчётов проинтерпретированы экспериментальные данные.

Ключевые слова: гексагональные искажения РЗМ, ГЦК–ГЦК-переход Ce, флуктуации химических связей, $4f$–$5d$-переход, скачок объёма, скачок энтропии, скачок амплитуды волновой функции.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v37/i04/0433.html

PACS: 61.50.Ks, 71.20.Eh, 72.15.Eb, 75.10.Dg, 75.30.Et, 75.30.Kz, 75.30.Mb


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. S. V. Vonsovsky, Magnetism (Moscow: Nauka: 1971) (in Russian).
  2. Yu. P. Irkhin and V. Yu. Irkhin, Elektronnoe Stroenie i Fizicheskie Svoystva Perekhodnykh Metallov (Electron Structure and Physical Properties of Transition Metals) (Sverdlovsk: Ural State University: 1989) (in Russian).
  3. A. I. Mitsek and V. N. Pushkar’, Real’nye Kristally s Magnitnym Poryadkom (Real Crystals with Magnetic Order) (Kiev: Naukova Dumka: 1978) (in Russian).
  4. O. I. Mitsek, Uspehi Fiziki Metallov, 13, No. 4: 345 (2012) (in Russian). Crossref
  5. G. P. Brekharya, O. A. Kharitonova, and T. V. Gulyayeva, Uspehi Fiziki Metallov, 15, No. 1: 35 (2014) (in Russian). Crossref
  6. O. I. Mitsek and V. M. Pushkar, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 34, No. 6: 721 (2012) (in Russian).
  7. O. I. Mitsek and V. M. Pushkar, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 36, No. 1: 103 (2014) (in Russian). Crossref
  8. Yu. M. Koval’ and S. O. Ponomaryova, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 34, No. 3: 359 (2012) (in Russian).
  9. K. N. R. Taylor and M. I. Darby, Physics of Rare Earth Solids (London: Chapman and Hall LTD: 1972).
  10. K. P. Belov, M. A. Belyanchikova, R. Z. Levitin, and S. A. Nikitin, Redkozemel’nye Ferro- i Antiferromagnetiki (Rare-Earth Ferro- and Antiferromagnetics) (Moscow: Nauka: 1965) (in Russian).
  11. K. P. Belov, Redkozemel’nye Magnetiki i Ikh Primenenie (Rare-Earth Magnetics and Their Application) (Moscow: Nauka: 1980) (in Russian).
  12. F. H. Spedding, A. H. Daane, and K. W. Herrmann, Metals J., 9, No. 4: 895 (1957).
  13. N. N. Sirota and A. V. Morozov, Doklady RAN, 402, No. 5: 2005 (613) (in Russian).
  14. R. W. Major and T. E. Leinhardt, J. of Physics and Chemistry of Solids, 28, No. 9: 1669 (1967). Crossref
  15. C. J. Boehlert, J. D. Farr, R. K. Schulze, R. A. Pereyra, and J. A. Archuleta, Philosophical Magazine, 83, No. 14: 1735 (2003). Crossref
  16. J. M. Leger, Phys. Lett., 57 A, No. 2: 191 (1976).
  17. R. F. Gempel, D. R. Gustafson, and J. D. Willenberg, Phys. Rev. B, 5, No. 6: 2082 (1972). Crossref
  18. E. King, J. A. Lee, I. R. Harris, and T. F. Smith, Phys. Rev. B, 1, No. 4: 1380 (1970). Crossref
  19. R. Ramirez and L. M. Falikov, Phys. Rev. B, 3, No. 8: 2425 (1971). Crossref
  20. J. Ramakrishnan and G. C. Kennedy, J. Appl. Phys., 51, No. 10: 2586 (1980). Crossref
  21. A. V. Nikolaev and A. V. Ivashchenko, Uspekhi Fizicheskikh Nauk, 182, No. 7: 701 (2012) (in Russian). Crossref
  22. N. Lanata, Y.-X. Jao, C.-Z. Wang, K.-M. Ho, J. Schmalian, K. Haule, and G. Kotliar, Phys. Rev. Lett., 111, No.19: 196801 (2013). Crossref
  23. Y. Pan, N. Nilius, H.-J. Freund, J. Paier, Ch. Penschke, and J. Sauer, Phys. Rev. Lett., 111, No. 20: 206101 (2013). Crossref
  24. G. Li, Y. Y. Wang, P. K. Liaw, Y. C. Li, and R. P. Liu, Phys. Rev. Lett., 109, No. 12: 125501 (2012). Crossref