HfFe6Ge6 tipi intermetalik bileşiklerin magnetik özelliklerinin incelenmesi
The investigations of the magnetic properies of HfFE6Ge6 intermetallic compounds
Yazar: ÖZNUR ÇAKIR
Danışman: PROF. DR. YALÇIN ELERMAN
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2006
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, Gd1-xErxMn6Sn6, Gd1-xTmxMn6Sn6, HoMn6-xFexSn6 intermetalik bileşiklerin yapısalve manyetik özellikleri, x-ışını kırınım deneyleri ve mıknatıslanma ölçümleri ile incelenmiştir. İncelenenbu alaşımlar, bileşikleri oluşturan saf elementlerin argon atmosferi altında ark fırınında, su soğutmalıbakır pota içinde eritilmesi ile elde edilmiştir. X-ışını toz kırınım deneyleri, CuKÎ± hedefli Rigaku D-Max2200 modelindeki toz kırınımmetresinde yapılmıştır. Manyetik özellikler, Fiziksel Özellikler ÖlçümSistemi ve titreşen numune manyatometresi kullanılarak incelenmiştir.X-ışını kırınım desenlerine göre, bütün bileşiklerin P6/mmm uzay grubunda ve hekzagonal HfFe6Ge6yapısında kristallendiği görülmüştür. Bu kristal yapı atomik tabakaların c ekseni boyunca (R,Sn)-Mn-Sn-Sn-Sn-Mn şekline sıralanması ile oluşur. Gd1-xErxMn6Sn6, Gd1-xTmxMn6Sn6 bileşiklerindeki Gd atomununEr ve Tm atomları ile yerdeğiştirmesi, birim hücre parametreleri a ve c'de çizgisel olmayan bir azalmaya,HoMn6-xFexSn6 bileşiğinde ise, Mn yerine Fe katkılandırılması, birim hücre parametrelerinde, çizgisel birazalmaya sebep olmuştur.Manyetik özellikler, nadir yer elementi `R'-Mn ve Mn - Mn alt örgüleri arasındaki manyetiketkileşmelere güçlü bir şekilde bağlıdır. Bu intermetalik bileşiklerdeki, nadir yer elementleri ve geçişmetallerinin yerdeğişmesi ile, bu etkileşmelerin değiştiği ve bunun sonucunda da farklı manyetik fazgeçişlerin,n oluştuğu, mıknatıslanmanın sıcaklığa ve manyetik alana bağlı ölçümlerinde gözlenmiştir.Gd1-xErxMn6Sn6 ve Gd1-xTmxMn6Sn6, bileşiklerinin manyetik özellikleri, sırası ile x = 0.8 ve x = 0.85değerlerine kadar GdMn6Sn6 bileşiği ile aynı özellikte olup, sadece Curie sıcaklığında azalma olduğugörülmüştür. Bu değerler için yeniden geçişli ferrimanyetizma ve aynı zamanda sıcaklığın alana bağlımıknatıslanma ölçümlerinde metamanyetik faz geçişleri gözlenmiştir. HoMn6-xFexSn6 bileşiğinde ise x =0.5 değerine kadar, alaşım, HoMn6Sn6 bileşiğinin manyetik özelliği ile aynıdır. Ancak Fe miktarınınartması nedeni ile spin yeniden düzenlenme ve Curie sıcaklığında azalma gözlenmiştir. Bileşiğin, x = 0.5ve x = 0.6 değerleri için yeniden geçişli ferrimanyetizma ve metamanyetik faz geçişleri gözlenmiştir.Anahtar Kelimeler: Manyetik faz geçişleri, Curie sıcaklığı, spin yeniden düzenlenme sıcaklığı, manyetiketkileşmeler, metamanyetik faz geçişleri, X-ışını toz kırınımı, Rietveld arıtımı, Mıknatıslanma ölçümleri

Abstract:
In this thesis, the magnetic and structural properties of the compounds of Gd1-xErxMn6Sn6, Gd1-xTmxMn6Sn6, HoMn6-xFexSn6 are analyzed with the x-ray powder diffraction experiments and themagnetization measurements. These alloys are synthesized by arc melting the pure elemnts in water-cooled copper crucible under argon atmosphere. X-ray powder diffraction studies have been done byRigaku D-Maz 2200 model powder diffractometer which is targeting CuKÎ±. The magnetic properties areexamined by using Physical Properties Measurement System and VSM (Vibration Sample Rotator).It is seen that according to the X-ray diffraction patterns, all the compounds are crystallized in theP6/mmm space group and hexagonal HfFe6Ge6 This crystal structure occurs by the alignment of theatomic layers along the c- axis in the form of (R,Sn)-Mn-Sn-Sn-Sn-Mn. The replacement of Gd atom inthe compounds of of Gd1-xErxMn6Sn6, Gd1-xTmxMn6Sn6 with Er and Tm atom causes to a decrease whichis not linear, in the unit cell parameters a and c and in the HoMn6-xFexSn6 compound, the Fe doppedinstead of Mn causes a linear decrease in the unit cell parameters a and c.The magnetic properties are strongly depend on the magnetic properties between rare earth element `R?-Mn and Mn-Mn magnetic interactions. In this intermetalic compounds, this interactions change with theexchange of rare earth element and transit metals and as a result of this, the different magnetic phasetransitions are observed in the temperature dependence of the magnetizations measurements. Themagnetic properties of the Gd1-xErxMn6Sn6, Gd1-xTmxMn6Sn6, compounds have the same properties withthe GdMn6Sn6 compound up to the rate x=0.8 and x=0.85 and it is seen that there is only a decrease in thetemperature of Curie. Reentrant ferrimagnetism and metamgnetic phase transitions are observed for theserates. In the HoMn6-xFexSn6 compound, the alloy up to the rate x=0.5 is same with the magnetic propertiesof HoMn6Sn6 compound. But with the increase in the quantity of Fe, spin reoreantion temperature and adecrease in Curie temperature is observed. It is observed that there are Reantrant ferrimagnetism andmetamagnetic phase transitions for the rate x=0.5 and x=0.6 of the compound.Key Words: Magnetic phase transitions, Curie temperature, spin reoreantion temperature, the magneticinteractions, X-ray powder diffraction, Rietveld refinement, Magnetic measurements, metamagneticphase transitios.