Untersuchung der magnetischen Eigenschaften von Gadolinium-Europium-Sulfid-Mischkristallen mit resonanter Austauschstreuung [thesis]

Dirk Hupfeld
1999
In dieser Arbeit werden die magnetischen Eigenschaften der Gadolinium-Europium-Sulfid- Mischkristalle in der antiferromagnetischen Phase und im Spinglas-Zustand untersucht. Dabei liegt der methodische Schwerpunkt auf der resonanten Austauschstreuung, die elementspezifische Messungen ermoglicht. Zusatzlich zur nichtresonanten magnetischen Rontgenbeugung tritt bei den Seltenen Erden Elementen an den Lrr-und Lm-Kanten eine Resonanzverstarkung des magnetischen Signals auf. Diese kann durch Prozesse
more » ... in zweiter Ordnung Storungstheorie beschrieben werden und beruht auf elektrischen Multipollibergangen. Diese sogenannte resonante Austauschstreuung wurde zur elementspezifischen Untersuchung der magnetischen Eigenschaften von GdxEul_xS-Mischkristallen mit Zusammensetzungen im Bereich von x = 1.0 bis 0.6 verwendet. Die drei Proben GdS, Gdo.sEuo.2S und GdO.73Euo.27Sbilden bei tiefen Temperaturen eine antiferromagnetische Ordnung vom Typ II aus, an der sowohl die Gadolinium-als auch die Europium-Ionen teilnehmen. Mit der elementspezifischen resonanten Austauschstreuung konnte eine deutlich unterschiedliche Temperaturabhangigkeit der Untergittermagnetisierung der Gadolinium-und Europium-Ionen beobachtet werden. Mit Modellrechnungen, die die Frustrationseffekte in dem Mischsystem berlicksichtigen, konnte die Temperaturabhangigkeit der reduzierten Untergittermagnetisierung beschrieben werden. Diese Ergebnisse wurden durch magnetische Neutronenbeugungsexperimente bestatigt. Es konnte somit gezeigt werden, daB die mit resonanter Austauschstreuung gemessene Streuintensitat proportional zum Quadrat der Untergittermagnetisierung ist. Bei einer weiteren Erhohung der Europiumkonzentration kommt es zu einem Zusammenbruch der langreichweitigen magnetischen Ordnung, wie es bei den Proben Gd067Euo.33S und GdO.6Euo.4S aus einem mittleren Konzentrationsbereich beobachtet wurde. Bei der GdO.67Euo.33S-Probe tritt eine antiferromagnetische Nahordnung der Gadolinium-Ionen liber Bereiche von einigen 10 A bis 100 A auf. Eine antiferromagnetische Nahordnung der Europium-Ionen ist nicht mehr nachweisbar. Des weiteren wird gezeigt, daB die Methode der resonant en Austauschstreuung auch spektroskopische Informationen liefert. Die Kurvenform der Energieabhangigkeit der integralen Streuintensitat in der Nahe der Absorptionskanten konnte durch eine Uberlagerung der resonanten Austauschstreuung mit der nichtresonanten magnetischen Streuung beschrieben werden.
doi:10.3204/pubdb-2015-02463 fatcat:4ms2kzpnfbfu5d4t2ikoo7ck4y