1—12型稀土—铁—氢间隙化合物YFe10Mo2Hx结构中子衍射研究.pdfVIP

第七届全国X射线衍射学术会议论文集 1998年11月武汉 1～12型稀土一铁一氢间隙化合物YFe。oMo：H。结构 的中子衍射研究 张百生杜红林 薛艳杰 中国原予能科学研究院，北京102413 毛伟华扬金波杨应昌 北京大学物理系，j匕京100871 引 言 自90年发现氮原子能通过气圊反应进人不同类型的稀土一铁金属间化合物结构中，使磁 性能得到重大改善以来，含氮、碳等轻原子的2—17型R：Fe-，和1—12型R(Fe，M)。。问隙化舍 物(其中R为稀土元素，M=Mo，Ti，V，Cr，Mn，Al等)，在磁学和新型永磁材料的开发研究中 受到关泛关注。对l一12型氮化物R(Fe，M)z：N。的大量研究已经探明，吸入的氮原子不改变 母相的晶体结构，氮进入其ThM。。型结构的2b间隙晶位。间隙原子引起的晶格膨胀，导致Fe --Fe交换作用增强，磁居里温度急剧提高。具有较大电负性的氮原子处于与稀土晶位最近邻 的2b晶位上，对稀土晶位的晶场作用二级项A：。的正贡献超过来自次近邻的稀土离子的负的 贡献，使A：。的符号由负变正，所以对于二级Stevens系数q为负的稀土离子，如Pr，Nd等，易 磁化方向由易面变成易轴，而对q为正的稀土离子，则正好相反。与此同时，N原子很大的电 负性阻止了传导电子从稀土离子向Fe的3d能带转移，导致3d能带的变化，Fe原子磁短增 的各向异性由原来的易面变成易轴，成为新型实用永磁材料的有力竞争者。 虽然人们早就知道，氢原子也能为不同的稀土一铁金属间化合物吸收，引起磁性能的明显 变化，但迄今为止，对于暖入的氢原子在1一12型稀土一铁一氢间隙化合物品格中占据何种晶 D；的结构，得到D原子占据2b晶位的结果，但其后Soubeyroux等人又报道了H原子可能进 入16I和320或者2b晶位的结果。为了探明氢原子影响磁性能的原因，从实验上对R(Fe， M)，zH，的结构继续进行研究是必要的。很明显，解决像氢这样的轻原子的占位问题，并涉及到 磁缩构的分析，x射线衍射是困难的，本文报导我们用粉末中子衍射对YFet。Mo：和YFe，o Mo：H，结构的研究结果。 实验方法 YFe，。Mo：样品由纯度高于99．5％的原料在充氩气的电弧炉中熔炼得到。研磨成粉末的 上述样品，在200—300C下，暴露在一个大气压的纯氢气流中，经2～6小时，然后快冷到室 温，得到氢化物样品．用称重法得到样品中的氢含量．x射线衍射确认两样品均为单相ThMn，： 型结构。用磁测量方法分别测得磁化曲线和居里温度，并用x射线衍射对取向粉末样品测得 110 易磁化方向均为c轴。中子衍射在中国原子能研究院重水反应堆旁的糖末中子衍射仪上进行。 入射中子波长为1．184A，室温条件下，以步距9’在28为9．5—90。范围内测得两样品的中子 衍射曲线。用Rietveld方法分别进行结构精修，所用程序为Fullprof。由于样品在室温下均为 磁有序，嚣同时计及核散射和磁散射对强度的贡献。采用Pseudo--Voigt峰形函数，峰宽度用 子占据za晶位，Fe和Mo有8i，8j．8f三个晶位，拟合的主要目标在于求得H和Mo的占位及 Fe磁矩大小。 结果和讨论 X射线和中子衍射均表明，YFe”Moz及其氢化物均为单相，吸入氢原子后保持原有的 ThMn。：塑结构不变。起稳相作用的Mo原子只进入8i晶位，面H原子进入2b间隙晶位，处于 由两个za晶位上的稀土原子和踏个8j晶位上的Fe原子围成的四面体中心。对H原子进入其 它间隙晶位或同时进入多个间隙晶位的尝试均给出较大的R因子，其中有些情况下，还给出 不合理的氢原子占位数。氢化物样品中，三个Fe晶位上Fe原子的平均磁矩比母相中增加约 12．4％，与磁测量给出的17．3％的结果基本相符，吸氢后晶格膨胀，体积增加约0．8％，这是H 进人间隙晶位的予期结果，但晶格常效比c／a值略有减少，说明晶穑沿基面的膨胀大于沿c轴 方向的膨胀，这与Isnard等人给出的结果相反，但我们的H占位结果及引起的各向异性膨胀 与已知的R(Fe，M)、t