Особенности температурной зависимости электросопротивления редкоземельного металла тулия при низких температурах

Изучен характер температурной зависимости электросопротивления поликристаллических образцов редкоземельного металла тулия в диапазоне температур ~15…300 К, включающем температуры магнитных фазовых переходов парамагнетизм↔спиральный антиферромагнетизм в точке Нееля, TN ~55 K, и спиральный антифер...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Date:	2009
Main Authors:	Деревянко, В.В., Финкель, В.А.
Format:	Article
Language:	Russian
Published:	Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України 2009
Series:	Вопросы атомной науки и техники
Subjects:	Чистые материалы и вакуумные технологии
Online Access:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/90713
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Особенности температурной зависимости электросопротивления редкоземельного металла тулия при низких температурах / В.В. Деревянко // Вопросы атомной науки и техники. — 2009. — № 6. — С. 53-55. — Бібліогр.: 13 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-90713
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-907132025-02-23T18:03:32Z Особенности температурной зависимости электросопротивления редкоземельного металла тулия при низких температурах Особливості температурної залежності електроопору рідкоземельного металу тулію при низьких температурах The features of temperature dependence of the electroresistance of rare-earth metal thulium at low temperatures Деревянко, В.В. Финкель, В.А. Чистые материалы и вакуумные технологии Изучен характер температурной зависимости электросопротивления поликристаллических образцов редкоземельного металла тулия в диапазоне температур ~15…300 К, включающем температуры магнитных фазовых переходов парамагнетизм↔спиральный антиферромагнетизм в точке Нееля, TN ~55 K, и спиральный антиферромагнетизм↔коллинеарный ферримагнетизм при TAF↔Ferri ~30 K. Вивчено характер температурної залежності електроопору полікристалічних зразків рідкоземельного металу тулію в діапазоні температур ~15…300 К, що включає температури магнітних фазових переходів парамагнетизм↔спіральний антиферомагнетизм в точці Нееля, TN ~55 K, і спіральний антиферомагне- тизм↔колінеарний ферімагнетизм при TAF↔Ferri ~30 K. The aim of the work is the study of the character of temperature dependence of the electroresistance of polycrystalline specimens of rare-earth metal thulium in the range of temperatures ~15…300 K, including the temperatures of magnetic phases transitions “paramagnetism↔spiral antiferromagnetism” in the Néel point, TN ~55 K, and “spiral antiferromagnetism↔colinear ferrimagnetism” at TAF↔Ferri ~ 30 K. 2009 Article Особенности температурной зависимости электросопротивления редкоземельного металла тулия при низких температурах / В.В. Деревянко // Вопросы атомной науки и техники. — 2009. — № 6. — С. 53-55. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/90713 537.63 ru Вопросы атомной науки и техники application/pdf Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Чистые материалы и вакуумные технологии Чистые материалы и вакуумные технологии
spellingShingle	Чистые материалы и вакуумные технологии Чистые материалы и вакуумные технологии Деревянко, В.В. Финкель, В.А. Особенности температурной зависимости электросопротивления редкоземельного металла тулия при низких температурах Вопросы атомной науки и техники
description	Изучен характер температурной зависимости электросопротивления поликристаллических образцов редкоземельного металла тулия в диапазоне температур ~15…300 К, включающем температуры магнитных фазовых переходов парамагнетизм↔спиральный антиферромагнетизм в точке Нееля, TN ~55 K, и спиральный антиферромагнетизм↔коллинеарный ферримагнетизм при TAF↔Ferri ~30 K.
format	Article
author	Деревянко, В.В. Финкель, В.А.
author_facet	Деревянко, В.В. Финкель, В.А.
author_sort	Деревянко, В.В.
title	Особенности температурной зависимости электросопротивления редкоземельного металла тулия при низких температурах
title_short	Особенности температурной зависимости электросопротивления редкоземельного металла тулия при низких температурах
title_full	Особенности температурной зависимости электросопротивления редкоземельного металла тулия при низких температурах
title_fullStr	Особенности температурной зависимости электросопротивления редкоземельного металла тулия при низких температурах
title_full_unstemmed	Особенности температурной зависимости электросопротивления редкоземельного металла тулия при низких температурах
title_sort	особенности температурной зависимости электросопротивления редкоземельного металла тулия при низких температурах
publisher	Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
publishDate	2009
topic_facet	Чистые материалы и вакуумные технологии
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/90713
citation_txt	Особенности температурной зависимости электросопротивления редкоземельного металла тулия при низких температурах / В.В. Деревянко // Вопросы атомной науки и техники. — 2009. — № 6. — С. 53-55. — Бібліогр.: 13 назв. — рос.
series	Вопросы атомной науки и техники
work_keys_str_mv	AT derevânkovv osobennostitemperaturnojzavisimostiélektrosoprotivleniâredkozemelʹnogometallatuliâprinizkihtemperaturah AT finkelʹva osobennostitemperaturnojzavisimostiélektrosoprotivleniâredkozemelʹnogometallatuliâprinizkihtemperaturah AT derevânkovv osoblivostítemperaturnoízaležnostíelektrooporurídkozemelʹnogometalutulíûprinizʹkihtemperaturah AT finkelʹva osoblivostítemperaturnoízaležnostíelektrooporurídkozemelʹnogometalutulíûprinizʹkihtemperaturah AT derevânkovv thefeaturesoftemperaturedependenceoftheelectroresistanceofrareearthmetalthuliumatlowtemperatures AT finkelʹva thefeaturesoftemperaturedependenceoftheelectroresistanceofrareearthmetalthuliumatlowtemperatures
first_indexed	2025-11-24T08:43:40Z
last_indexed	2025-11-24T08:43:40Z
_version_	1849660613122326528
fulltext	УДК 537.63 ОСОБЕННОСТИ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ЗАВИСИМОСТИ ЭЛЕКТРОСОПРОТИВЛЕНИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНОГО МЕТАЛЛА ТУЛИЯ ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ В.В. Деревянко, В.А. Финкель Национальный научный центр “Харьковский физико-технический институт”, Харьков, Украина E-mail: finkel@kipt.kharkov.ua Изучен характер температурной зависимости электросопротивления поликристаллических образцов редкоземельного металла тулия в диапазоне температур ~15…300 К, включающем температуры магнитных фазовых переходов парамагнетизм↔спиральный антиферромагнетизм в точке Нееля, TN ~55 K, и спираль- ный антиферромагнетизм↔коллинеарный ферримагнетизм при TAF↔Ferri ~30 K. В TN обнаружены перегиб на кривой температурной зависимости удельного электросопротивления ρ(Т) и острый минимум на кривой 1 ( )d T dT ρ ρ , характерный для фазовых переходов второго рода. При TAF↔Ferri обнаружен широкий максимум на кривой температурной зависимости логарифмической производной электросопротивления 1 ( )d T d T ρ ρ , наличие которого дает основания полагать, что магнитное превращение в TAF↔Ferri является фазовым пере- ходом первого рода. Ранее нами были проведены исследования элек- трофизических свойств ряда тяжелых редкоземель- ных металлов (РЗМ) – Gd [1], Tb [2], Dy [3] – и ус- тановлен характер влияния магнитной структуры РЗМ на особенности температурных зависимостей электросопротивления этих металлов при низких температурах. Настоящая работа служит естествен- ным продолжением данного цикла исследований. Редкоземельный металл тулий (Tm) – единст- венный элемент Периодической системы, обнару- живающий при низких температурах ферримагнит- ное упорядочение: ниже ~30 K вдоль главной оси с ГПУ-решетки попеременно чередуются антипарал- лельно направленные четыре и три магнитных мо- мента: ↑↑↑↑↓↓↓. В диапазоне ~30 (TAF↔Ferri)… ~ 55 К (TN) реализуется спиральная антиферромаг- нитная структура, выше TN Tm находится в пара- магнитном состоянии (см., например, [4, 5]). Иссле- дованию магнитных и транспортных свойств моно- и поликристаллов, а также тонких пленок тулия по- священо значительное число работ [6–10]. ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2009. №6. Серия: Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники (18), с. 53-55. 53 Из-за наличия уникального низко- температурного магнитного фазового перехода в ферримагнитное состояние тулий представляет зна- чительный практический интерес для применения его в качестве рабочего тела термомагнитного пре- образователя энергии [11] с высоким коэффициен- том полезного действия. Целью настоящей работы является изучение ха- рактера температурной зависимости электросопро- тивления поликристаллических образцов тулия при ~15…300 К, т. е. в диапазоне, включающем темпе- ратуры магнитных фазовых переходов парамагне- тизм ↔ спиральный антиферромагнетизм и спи- ральный антиферромагнетизм↔коллинеарный фер- римагнетизм. Объектами исследования служили поликристал- лические образцы Tm чистотою 99,7 % с характер- ными размерами 1×1×10 мм. Электросопротивление образцов изучали с помощью приборно- программного измерительного комплекса (ППИК) на базе персональной ЭВМ [12]. Установка ППИК для измерения электрофизических и магнитных свойств в диапазоне ~10…300 К создана на основе криогенератора RGD-210 (Leybold). Датчиком тем- пературы служил платиновый термометр сопротив- ления. Результаты измерений температурной зависимо- сти удельного электросопротивления ρ(Т) тулия по- казаны на рис. 1 (на врезке в большем масштабе показан низкотемпературный участок кривой ρ(Т)). мк О м· см Температура, К Рис. 1. Температурная зависимость удельного электросопротивления поликристаллического тулия. На врезке показан низкотемпературный участок кривой ρ(Т) На температурной зависимости электро- сопротивления тулия наблюдаются аномалии – два хорошо выраженных перегиба: при ~30 К и при ~55 K. При более высоких температурах зависи- мость ρ(Т) носит практически линейный характер. Очевидно, что для установления особенностей поведения температурной зависимости электросо- противления в окрестности наблюдаемых аномалий целесообразно рассмотреть температурную зависи- мость логарифмической производ- ной 1 ( )d T dT ρ ρ (рис. 2). Рис. 2. Температурная зависимость логарифми- ческой производной электросопротивления 1 ( )d T dT ρ ρ , для поликристаллического тулия при низких температурах Как видно, характер поведения производной 1 ( )d T dT ρ ρ в окрестности аномалий существенно различен: - при ~55 К - достаточно острый отрицательный “скачок”, - при ~30 К - широкий положительный макси- мум. Приведенные выше данные относительно зави- симостей ρ(Т) и 1 ( )d T dT ρ ρ в окрестности температур фазовых переходов тулия дают все основания сде- лать следующие выводы. ВЫВОДЫ 1. Переход парамагнетизм↔спиральный анти- ферромагнетизм в точке Нееля, TN, является фазо- вым переходом второго рода. Наблюдаемая анома- лия на зависимости 1 ( )d T dT ρ ρ подобна λ-аномалии вторых производных от термодинамических потен- циалов, характерной для фазовых переходов второго рода [13]. 2. Перегиб на зависимост и ρ(Т) и широкий мак- симум на зависимости 1 ( )d T dT ρ ρ в окрестности TAF↔Ferri свидетельствуют о том, что переход спи- ральный антиферромагнетизм↔коллинеарный фер- римагнетизм является фазовым переходом первого рода. Наличие низкотемпературного фазового пе- рехода первого рода в тулии открывает перспективы для создания эффективного термомагнитного гене- ратора на основе этого редкоземельного металла. ЛИТЕРАТУРА 1. V.V. Derevyanko, V.A. Finkel. Magnetic con- tribution to electric resistance of gadolinium single crys- tal at low temperature //Functional Materials. 2004, v. 11, p. 30 – 34. 2. В.В. Деревянко, В.А. Финкель. Фазовая Н-Т- диаграмма поликристаллического тербия // ФТТ. 1985, т. 27, с. 2341–2345. 3. V.M. Arzhavitin, V.V. Derevyanko, T.V. Suk- hareva, V.A. Finkel. Anomalies of kinetic, magnetic and relaxation properties of dysprosium in the region of he- licoidal antiferromagnetic structure // Functional Mate- rials. 2006, v. 13, p. 30 – 34. 4. W.C. Koehler, J.W. Cable, E.O. Wollan, M.K. Wilkinson. Magnetic structures of thulium // Phys. Rev. 1962, v. 126, p. 1672–1678. Температура, К 5. T.O. Brun, S.K. Sinha, N. Wakabayashi, et al. Temperature dependence of the periodicity of the mag- netic structure of thulium metal // Phys. Rev. B. 1970, v. 1, p. 1251–1253. 6. D.D. Davis, B.M. Bozorth. Magnetic properties of thulium metal // Phys. Rev. 1960, v. 118, p. 1543– 1254. 7. M. Ellerby, K.A. McEwen, J. Jensen. Magne- toresistance and magnetization study of thulium // Phys. Rev. B. 1998, v. 57, p. 8416–8423. 8. L.R. Eswards, S. Legvold. Transport properties of thulium single crystals // Phys. Rev. 1976, v. 176, p. 753-60. 9. Š. Jánoš, A. Feher, J. Dudáš. The effect of mag- netic structure on the electrical resistivity of thulium // Czech. J. Phys. B. 1987, v. 37, p. 5–10. 10. J. Dudáš, M. Guzan, S. Gabán, et al. Electrical charge transport anomalies in Ho and Tm thin films at low temperatures // Czech. J. Phys. 2004, v. 54, suppl. 4, p. 253–256. 11. Т.В. Сухарева, В.А. Финкель. Термомагнит- ное преобразование энергии: разработка физических основ и опытная реализация ТМГ на основе редко- земельного металла диспрозия // ВАНТ. Серия ФРП и РМ. 2009, № 2, с. 185–190. 12. В.В. Торяник, В.А. Финкель, В.В. Дере- вянко. Получение ВТСП-материалов с высокой сте- пенью текстуры при помощи магнитной обработки порошков // ФиХОМ. 1995, в. 5, с. 55–60. 13. Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. Стати- стическая физика. М: «Наука», 1976, 584 с. Статья поступила в редакцию 09.10.2009 г. 54 ОСОБЛИВОСТІ ТЕМПЕРАТУРНОЇ ЗАЛЕЖНОСТІ ЕЛЕКТРООПОРУ РІДКОЗЕМЕЛЬНОГО МЕТАЛУ ТУЛІЮ ПРИ НИЗЬКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ В.В. Дерев’янко, В.А. Фінкель Вивчено характер температурної залежності електроопору полікристалічних зразків рідкоземельного металу тулію в діапазоні температур ~15…300 К, що включає температури магнітних фазових переходів парамагнетизм↔спіральний антиферомагнетизм в точці Нееля, TN ~55 K, і спіральний антиферомагне- тизм↔колінеарний ферімагнетизм при TAF↔Ferri ~30 K. У TN виявлені перегин на кривій температурній за- лежності питомого електроопору ρ(Т) і гострий мінімум на кривій 1 ( )d T dT ρ ρ , характерний для фазових пе- реходів другого роду. При TAF↔Ferri виявлений широкий максимум на кривій температурній залежності ло- гарифмічної похідної електроопору 1 ( )d T dT ρ ρ , наявність якого дає підстави вважати, що магнітне перетво- рення у TAF↔Ferri є фазовим переходом першого роду. THE FEATURES OF TEMPERATURE DEPENDENCE OF THE ELECTRORESISTANCE OF RARE-EARTH METAL THULIUM AT LOW TEMPERATURES V.V. Derevyanko, V.O. Finkel The aim of the work is the study of the character of temperature dependence of the electroresistance of poly- crystalline specimens of rare-earth metal thulium in the range of temperatures ~15…300 K, including the tempera- tures of magnetic phases transitions “paramagnetism↔spiral antiferromagnetism” in the Néel point, TN ~55 K, and “spiral antiferromagnetism↔colinear ferrimagnetism” at TAF↔Ferri ~ 30 K. In TN discovered bend on the crooked temperature dependence of resistivity, ρ (Т), and sharp minimum on to the curve 1 ( )d T dT ρ ρ , which is characteristic for the phases transitions of the second kind. At TAF↔Ferri found out a wide maximum on the curve of the temperature dependence of logarithmic derivate of electroresistance 1 ( )d T dT ρ ρ . The presence of the effect grounds to suppose that the magnetic transition at TAF↔Ferri is the phase transition of the first kind. 55 ЛИТЕРАТУРА

Особенности температурной зависимости электросопротивления редкоземельного металла тулия при низких температурах

Institution

Similar Items