Научная статья на тему 'Кристаллическая структура и магнитные свойства твердых растворов Gd 1- x La xm o 3 ( m = Sc, in, Ga)'

Кристаллическая структура и магнитные свойства твердых растворов Gd 1- x La xm o 3 ( m = Sc, in, Ga) Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

CC BY
281
38
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ТВЕРДЫЕ РАСТВОРЫ / SOLID SOLUTIONS / ПЕРОВСКИТ / PEROVSKITE / КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА / CRYSTAL STRUCTURE / МАГНИТНАЯ ВОСПРИИМЧИВОСТЬ / MAGNETIC SUSCEPTIBILITY / ЭФФЕКТИВНЫЙ МАГНИТНЫЙ МОМЕНТ / EFFECTIVE MAGNETIC MOMENT

Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — Кандидатова Ирина Николаевна, Башкиров Леонид Андреевич, Галяс Анатолий Иванович, Лобановский Леонид Сергеевич, Труханов Сергей Валентинович

Керамическим методом получены твердые растворы Gd 1x La x ScO 3, Gd 1x La x InO 3, Gd 1x La x GaO 3, изучена их кристаллическая структура и магнитные свойства. Установлено образование ряда твердых растворов Gd 1x La x ScO 3 (0,0 < х ≤ 1,0), Gd 1x La x InO 3 (0,2 ≤ х ≤ 1,0) и Gd 1x La x GaO 3 (0,5 ≤ х ≤ 1,0) со структурой орторомбически искаженного перовскита. Обнаружено, что эффективный магнитный момент ионов гадолиния Gd 3+ (µ эф Gd 3+) для твердых растворов Gd 1x La x ScO 3 с x = 0,10; 0,50 равен 7,76 µ В; 7,61 µ В соответственно, что несколько меньше теоретического значения µ эф. теор Gd 3+ = 7,94 µ В, а при x = 0,75; 0,90 он практически равен теоретическому значению. Для твердых растворов Gd 1x La x GaO 3 с x = 0,8; 0,9 µ эф Gd 3+ равен 7,90 µ В; 7,99 µ В соответственно, что близко к теоретическому. Для твердых растворов Gd 1x La x InO 3 эффективный магнитный момент µ эф Gd 3+ изменяется без определенной закономерности в интервале (6,91-7,54) µ В, что ниже теоретического значения µ эф. теор Gd 3

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим наукам , автор научной работы — Кандидатова Ирина Николаевна, Башкиров Леонид Андреевич, Галяс Анатолий Иванович, Лобановский Леонид Сергеевич, Труханов Сергей Валентинович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Gd 1x La x ScO 3, Gd 1x La x InO 3 and Gd 1x La x GaO 3 solid solutions were synthesized by the ceramic method, their crystal structure and magnetic properties was investigated. There exists a continuous range of Gd 1x La x ScO 3 (0.0 < х ≤ 1.0), Gd 1x La x InO 3 (0.2 ≤ х ≤ 1.0), Gd 1x La x GaO 3 (0.5 ≤ х ≤ 1.0) solid solutions with the structure of orthorhombically distorted perovskite. The effective magnetic moment of the Gd 3+ ion (µ ef Gd3+) for Gd 1x La x ScO 3 solid solutions with x = 0.10; 0.50 is 7.76 µ В; 7.61 µ В, respectively and it is slightly lower than the theoretical value µ ef theor Gd3+ = 7.94 µ В, for x = 0.75; 0.90 it is almost equal to the theoretical value. For Gd 1x La x GaO 3 solid solutions with x = 0.8; 0.9 the effective magnetic moment µ ef Gd3+ is 7.90 µ В; 7.99 µ В, respectively, and it is close to the theoretical value 7.94 µ В. For Gd 1x La x InO 3 solid solutions the effective magnetic moment µ ef. Gd3+ varies without a certain dependence on substitution level x from 6.91 µ В to 7.54 µ В and is lower than theoretical value.

Текст научной работы на тему «Кристаллическая структура и магнитные свойства твердых растворов Gd 1- x La xm o 3 ( m = Sc, in, Ga)»

УДК 537.621.4+546.736.442.6+54.16

И. Н. Кандидатова, аспирант (БГТУ); Л. А. Башкиров, доктор химических наук, профессор (БГТУ); А. И. Галяс, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник (НИЦ НАН Беларуси по материаловедению);

Л. С. Лобановский, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник (НИЦ НАН Беларуси по материаловедению); С. В. Труханов, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник (НИЦ НАН Беларуси по материаловедению)

КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ Gdi_xLaxMO3 (M = Sc, In, Ga)

Керамическим методом получены твердые растворы Gd1-xLaxScO3, Gd1-xLaxInO3, Gd1-xLaxGaO3, изучена их кристаллическая структура и магнитные свойства. Установлено образование ряда твердых растворов Gd1-xLaxScO3 (0,0 < х < 1,0), Gd1-xLaxInO3 (0,2 < х < 1,0) и Gd1-xLaxGaO3 (0,5 < х < 1,0) со структурой орторомбически искаженного перовскита. Обнаружено, что эффективный магнитный момент ионов гадолиния Gd3+ (|эф, Gd3+) для твердых растворов Gd1-xLaxScO3 с x = 0,10; 0,50 равен 7,76 |В; 7,61 |В соответственно, что несколько меньше теоретического значения |эф. теор, Gd3+ = 7,94 |В, а при x = 0,75; 0,90 он практически равен теоретическому значению. Для твердых растворов Gd1-xLaxGaO3 с х = 0,8; 0,9 |эф, Gd3+ равен 7,90 |В; 7,99 цВ соответственно, что близко к теоретическому. Для твердых растворов Gd1-xLaxInO3 эффективный магнитный момент |эф, Gd3+ изменяется без определенной закономерности в интервале (6,91— 7,54) цВ, что ниже теоретического значения |эф. теор, Gd3+.

Gd1-xLaxScO3, Gd1-xLaxInO3 and Gd1-xLaxGaO3 solid solutions were synthesized by the ceramic method, their crystal structure and magnetic properties was investigated. There exists a continuous range of Gd1_xLaxScO3 (0.0 < х < 1.0), Gd1_xLaxInO3 (0.2 < х < 1.0), Gd1_xLaxGaO3 (0.5 < х < 1.0) solid solutions with the structure of orthorhombically distorted perovskite. The effective magnetic moment of the Gd3+ ion (^ef, Gd3+) for Gd1-xLaxScO3 solid solutions with x = 0.10; 0.50 is 7.76 |В; 7.61 цВ, respectively and it is slightly lower than the theoretical value |ef. theor, Gd3+ = 7.94 цВ, for x = 0.75; 0.90 it is almost equal to the theoretical value. For Gd1-xLaxGaO3 solid solutions with x = 0.8; 0.9 the effective magnetic moment |ef, Gd3+ is 7.90 |В; 7.99 |В, respectively, and it is close to the theoretical value 7.94 |В. For Gd1-xLaxInO3 solid solutions the effective magnetic moment |ef, Gd3+ varies without a certain dependence on substitution level x from 6.91 |В to 7.54 цВ and is lower than theoretical value.

Введение. Особое место среди современных перспективных материалов занимают соединения оксидов редкоземельных и других металлов со структурой перовскита, которые широко применяются в электронной и химической промышленности [1-3]. В частности, твердые растворы алюминатов, скандатов, гал-латов, индатов лантана и других редкоземельных элементов (Ьп) со структурой перовскита (ЬпМ03, М = А1, 8с, Оа, 1п) являются перспективными материалами для изготовления активных элементов лазерной техники [4-6]. Индаты и галлаты, содержащие редкоземельные ионы, также являются хорошими фото- и катодолю-минофорами [7, 8], которые могут быть использованы при создании светодиодов белого света. Отмечена перспективность применения сканда-та лантана Ьа8с03 как люминофорной матрицы для активации другими редкоземельными ионами, так как он не имеет собственного поглощения в видимой области спектра [9].

При частичном изовалентном замещении парамагнитных ионов редкоземельных элементов в ЬпА103, Ьп0а03, Ьп1п03 диамагнитными ионами Ьа3+ наблюдается магнитное разбавле-

ние редкоземельных ионов, приводящее к уменьшению их взаимодействия между собой и усилению влияния кристаллического поля на спин-орбитальное взаимодействие, что приводит к «частичному замораживанию» орбитального момента редкоземельных ионов. В литературе подобные исследования практически отсутствуют, несмотря на их большую научную и практическую значимость.

Цель настоящей работы - установление закономерностей влияния магнитного разбавления парамагнитных ионов диамагнитными

т 3+

ионами Ьа на магнитную восприимчивость и эффективный магнитный момент ионов гадолиния в твердых растворах 0^-хЬах8с03, 0^-хЬах1п03, 0^-хЬах0а03 как новых перспективных материалов для электронной техники и химической промышленности.

Методика эксперимента. Поликристаллические образцы твердых растворов 0^-хЬах8с03 (х = 0,0-1,0), аа1-хЬах1п03 (х = 0,0-1,0), 0^-хЬах0а03 (х = 0,3-1,0), являющиеся предметом исследования, получали керамическим методом из оксидов гадолиния Gd203, лантана Ьа203, скандия 8с203, индия 1п203, галлия 0а203.

Гигроскопичный оксид лантана перед взятием навески был предварительно прокален при 1173 К в течение 1 ч. Порошки исходных соединений, взятые в заданных молярных соотношениях, смешивали и мололи в планетарной мельнице Ри1уеЙ2ейе 6 с добавлением этанола.

Полученную шихту прессовали под давлением 50-75 МПа в таблетки диаметром 25 мм и высотой 5-7 мм и затем обжигали на воздухе в электропечи сопротивления. После первого обжига таблетки дробили, перемалывали, прессовали в бруски длиной 30 мм и сечением 5x5 мм2, которые обжигали на воздухе в электропечи сопротивления. Параметры синтеза приведены в табл. 1.

Таблица 1 Режимы синтеза твердых растворов О^дЬадЗсОз, О^дЬаДпОз и 0^-хЬах0а03

Рентгеновские дифрактограммы получали на дифрактометре D8 ADVANCE с использованием CuKa-излучения в диапазоне углов 2© 20-80°. Параметры кристаллической структуры исследованных соединений определяли с использованием рентгеноструктурного табличного процессора RTP и данных картотеки международного центра дифракционных данных (ICDD JCPDS) [10-18].

Удельная намагниченность (суд) в полях до 14 Тл и удельная магнитная восприимчивость (Худ) в интервале температур 6-300 К в поле 0,8 Тл образцов индатов гадолиния-лантана

Gd1-xLaxInO3 измерялась вибрационным методом на универсальной высокополевой измерительной системе (Cryogenic Ltd, London, 4IS) ГО «Научно-практический центр НАН Беларуси по материаловедению», образцов Gd1-xLaxScO3 и Gd1-xLaxGaO3 - методом Фарадея в интервале температур 77-950 К в магнитном поле 0,86 Тл на установке лаборатории физики магнитных материалов также ГО «Научно-практический центр НАН Беларуси по материаловедению».

Основная часть. Рентгенофазовый анализ показал, что в системах GdScO3 - LaScO3 и системе (1 - х) GdInO3 - х LaInO3 со значениями 0,2 < х < 1,0 образуется непрерывный ряд твердых растворов Gd1-xLaxScO3 и Gd1-xLaxInO3 соответственно, имеющих кристаллическую структуру орторомбически искаженного перов-скита. Увеличение степени замещения х ионов Gd3+ ионами La3+ приводит к постепенному увеличению параметров кристаллической решетки a, b, c орторомбически искаженной структуры перовскита. Образцы состава GdScO3, GdInO3, а также Gd0,9La0,1InO3 содержали фазу непрореа-тировавшего Gd2O3.

Рентгенофазовый анализ показал, что при

температуре синтеза 1573 К предельное замет 3+

щение ионов La парамагнитными ионами Gd3+ составляет 50 мол. %, что согласуется с литературными данными [19, 20]. При этом образцы твердых растворов Gd1-xLaxGaO3, содержащие более 30 мол. % гадолиния, кроме основной фазы со структурой перовскита содержат также фазы Gd3Ga5O19 и Gd4Ga2O9. Соединение Gd4Ga2O9 изоструктурно Eu4Al2O9 и принадлежит к моноклинной сингонии. Галлиевый гранат Gd3Ga5O19 имеет кубическую структуру.

Параметры индивидуальных соединений GdScO3, LaScO3, LaInO3 и LaGaO3 хорошо согласуются с литературными данными [17, 18, 10, 14].

Таблица 2

Параметры кристаллической решетки а, Ь, с твердых растворов О^-хЬахМ03 (М = 8с, 1п, Оа)

в зависимости от степени замещения х

Степень замещения x Система Gd1-xLaxScO3 Система Gd1-xLaxInO3 Система Gd1-xLaxGaO3

a, нм b, нм с, нм a, нм b, нм с, нм a, нм b, нм с, нм

0,00 0,55303 0,57741 0,79379 - - - - - -

0,10 0,55498 0,57772 0,79764 - - - - - -

0,20 - - - 0,55831 0,58735 0,81064 - - -

0,30 - - - 0,55994 0,58757 0,81211 - - -

0,40 - - - 0,56250 0,58863 0,81363 - - -

0,50 0,56121 0,57791 0,80318 0,56428 0,58894 0,81489 0,54937 0,54857 0,77511

0,60 - - - 0,56655 0,59032 0,81811 0,57984 0,57862 0,77555

0,70 - - - 0,56612 0,58977 0,81747 0,55123 0,54841 0,77631

0,75 0,56552 0,57846 0,80695 - - - - - -

0,80 - - - 0,56929 0,59161 0,81855 0,55131 0,54897 0,77623

0,90 0,56732 0,57848 0,80782 0,57108 0,59270 0,82095 0,55183 0,54902 0,77698

1,00 0,56788 0,57848 0,80852 0,57181 0,59249 0,82122 0,55186 0,54925 0,77818

Система 1-й обжиг 2-й обжиг 3-й обжиг

Gd1_;i:LaxScO3 1523 К, 4 ч 1623 К, 1 ч 1523 К, 4 ч

Gd1_;i:LaxGaO3 1523 К, 2 ч 1523 К, 2 ч -

Gd1_xLaxInü3 0 < x < 0,7 1523 К, 5 ч 1523 К, 5 ч 1773 К, 2 ч

Gd^LaxInOs 0,8 < x <1,0 1523 К, 5 ч 1523 К, 5 ч

Температурные зависимости удельной намагниченности, определенные в магнитном поле 0,86 Тл в интервале температур 77-1000 К, и обратных величин удельной магнитной восприимчивости для образцов скандатов О^^Ьа^сОз приведены на рис. 1.

Таблица 3

Постоянная Вейсса (©) и эффективный магнитный момент ионов гадолиния (М-эф, са3+) в интервале температур выполнения закона Кюри - Вейсса для образцов скандатов 0^_хЬал:8с03

-1-1-1-г

0 250 500 750 0 250 500 750

Т, К Т, К

а б

Рис. 1. Температурные зависимости удельной намагниченности (а) и обратных величин удельной магнитной восприимчивости (б) скандатов 0^-хЬах8с03 при различных значениях х:

1 - 0,10; 2 - 0,00; 3 - 0,50; 4 - 0,75; 5 - 0,90

Анализ температурных зависимостей обратных величин удельной магнитной восприимчивости (рис. 1, б) показал, что для исследованных скандатов гадолиния-лантана можно выделить различные участки, на которых соблюдается закон Кюри - Вейсса (линейная зависимость 1 / худ от Т). Для интервалов температур, в которых удельная магнитная восприимчивость образцов изменяется по закону Кюри - Вейсса, методом наименьших квадратов определены уравнения линейной зависимости 1 / худ от Т (1 / Худ = а + ЬТ). По коэффициентам а и Ь этих уравнений рассчитаны удельные постоянные Кюри (Суд = 1 / Ь), постоянные Вейсса (® = -а / Ь). Величины молярной постоянной Кюри (См) определяли умножением Суд на молярную массу соответствующего скандата С^-хЬах8с03.

Эффективный магнитный момент ионов гадолиния (Цэф, оаз+) вычисляли по следующей формуле:

7,997 С,.

М эф, аа3+

1-х

(1)

где 7,997 = 3к / Л^АцВ , к - постоянная Больцмана; ЫА - постоянная Авогадро; цв - магнетон Бора.

Значения постоянной Вейсса и эффективного магнитного момента ионов гадолиния представлены в табл. 3.

х Цэф, Gd3+, ЦВ 0, К

До 230 К Выше 260 К До 230 К Выше 260 К

0,10 7,76 7,54 -8,18 -4,88

(77-230 К) (300-1080 К) (77-230 К) (300-1080 К)

0,50 7,61 7,62 -2,86 -2,94

(77-220 К) (270-1000 К) (77-220 К) (270-1000 К)

0,75 8,00 (77-1000 К) -5,91 (77-1000 К)

0,90 8,06 8,19 -8,83 -23,85

(77-220 К) (260-680 К) (77-220 К) (260-680 К)

Примечание. В скобках приведены температурные интервалы, в которых соблюдается закон Кюри - Вейсса.

Анализ данных, приведенных в табл. 3, показывает, что рассчитанные значения эффективного магнитного момента ионов гадолиния Цэф, ш3+ в однофазных образцах твердых растворов С^-хЬах8с03 для интервала температур выше 260 К постепенно возрастают с увеличением степени замещения парамагнитных ионов Gd диамагнитными ионами Ьа3+ и приближаются к теоретическому значению спинового магнитного момента для свободного иона гадолиния Мэф. теор, Gd3+ = 7,94 Цв

Температурные зависимости удельной магнитной восприимчивости, определенные в магнитном поле 0,8 Тл в интервале температур 7300 К, и ее обратных величин для образцов ин-датов Gdl-хLaхIn03 показаны на рис. 2.

250 500 750

Т, К а

250 500 750

Т, К б

Рис. 2. Температурные зависимости удельной магнитной восприимчивости (а) и обратных величин удельной магнитной восприимчивости (б) индатов Gd1-xLaхIn03 при различных значениях х: 1 - 0,4; 2 - 0,6; 3 - 0,7; 4 - 0,8; 5 - 0,9

Анализ температурных зависимостей обратных величин удельной магнитной восприимчивости (рис. 2, б) показал, что для исследованных однофазных образцов 0^-хЬах1п03 можно выделить различные участки, на которых соблюдается закон Кюри - Вейсса (линейная зависимость 1 / худ от Т). Математическая обработка для интервалов температур, в которых удельная магнитная восприимчивость образцов изменяется по закону Кюри - Вейсса, проводилась по описанному выше способу. Результаты представлены в табл. 4.

Таблица 4

Постоянная Вейсса (©) и эффективный магнитный момент ионов гадолиния Са3+ (Цэф, са^)

в интервале температур выполнения закона Кюри - Вейсса для образцов индатов Са1-хЬах1п03

x Мэф, Gd3% |В ©, К Интервал температур, К

0,4 7,30 -1,54 7-298

0,6 7,02 2,28 7-180

7,01 -1,93 215-280

0,7 7,21 -0,63 7-100

7,17 -0,01 7-230

0,8 6,98 -1,14 7-40

6,91 5,10 100-270

0,9 7,54 -0,73 5-60

Установлено, что величины эффективного магнитного момента ионов (|эф, аа3+) в однофазных образцах твердых растворов 0^-хЬах1п03 заметно ниже теоретического значения |эф, ойз+ = 7,94 |В для свободных ионов 0^+ вплоть до х = 0,9, причем величины |эф, ойз+ изменяются без определенной зависимости от степени замещения парамагнитных ионов 0^+ диамагнитными ионами Ьа3+.

Полевые зависимости намагниченности ин-датов 0^-хЬа>;1п03 при 5 и 298 К в магнитных полях до 14 Тл приведены на рис. 3.

При увеличении магнитного поля до 14 Тл намагниченность возрастает линейно при температуре 298 К (рис. 3, а), а при температуре 5 К (рис. 3, б) в полях выше «3 Тл наблюдается выход на насыщение.

Намагниченность насыщения % для индатов 0^-хЬах1п03, выраженная в |в при 5 К, рассчитана на 1 моль ионов 0^+ по формуле

_ Студ М

П _ (1-х)• 5585, (2)

где студ - удельная намагниченность, Гс ■ см3/г; М - молярная масса соответствующего индата, г/моль; 5585 - число, равное произведению величины магнетона Бора (9,274 ■ 10-21 эрг/Гс) на число Авогадро (6,021 ■ 10-23 моль-1).

1

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

0,3П

0,2

0,1

1 1 Г 5 10 Н, Тл

а

0,0

* 4 Z

Л

»4

>-5

15

I

5 10

Н, Тл

б

—I

15

Рис. 3. Полевые зависимости намагниченности образцов индатов 0^_хЬах1п03 при температурах 5 К (а) и 298 К (б) в магнитных полях до 14 Тл при различных значениях х:

1 - 0,4; 2 - 0,5; 3 - 0,7; 4 - 0,8; 5 - 0,9

Рассчитанные значения намагниченности насыщения п5 приведены в табл. 5.

Таблица 5

Намагниченность насыщения одной формульной единицы индатов Са1-хЬах1п03 (и5) в расчете на 1 моль ионов Са3+ при 5 К

x nS, |МВ на 1 моль ионов Gd3+ при 14 Тл

0,4 5,87

0,6 5,58

0,7 5,76

0,8 5,05

0,9 6,28

Из анализа данных, приведенных на рис. 3, можно сделать вывод, что в твердых растворах 0^-хЬах1п03 при увеличении магнитного разбавления парамагнитных ионов гадолиния 0^+ диамагнитными ионами лантана Ьа3+ наблюдается уменьшение величины магнитного поля, приводящего намагниченность образца к насыщению, и твердые растворы с х = 0,8; 0,9 при 5 К в полях порядка 14 Тл намагничиваются практически до насыщения. Однако величины намагниченности насыщения п5, рассчитанные на 1 моль ионов гадолиния 0^+, значительно меньше величины 7 |в (табл. 5) для спинового магнитного момента ионов 0^+. Подобная ситуация описана для иона 0^+ в GdA103, где ферромагнитный момент иона гадолиния Gd3+ при выходе кривой намагничивания на насыщение равен 6,57 |в [21].

Температурные зависимости удельной намагниченности, определенные в магнитном поле 0,86 Тл в интервале температур 77-1000 К, и обратных величин удельной магнитной вос-

1

4

3

3

2

1

0

0

0

приимчивости для образцов галлатов гадолиния-лантана 0^-хЬах0а03 показаны на рис. 4.

1,0-1

0,5-

о

1-4

0,0-

3

2

0-

Т, К а

1000 0

Т, К б

1000

Рис. 4. Температурные зависимости удельной намагниченности (а) и обратных величин удельной магнитной восприимчивости (б) галлатов 0^_хЬах0а03 при различных значениях х:

1 - 0,5; 2 - 0,6; 3 - 0,7; 4 - 0,8; 5 - 0,9

Анализ температурных зависимостей обратных величин удельной магнитной восприимчивости (рис. 4, б) показал, что для исследованных однофазных образцов 0^-хЬах0а03 можно выделить различные участки, на которых соблюдается закон Кюри - Вейсса (линейная зависимость 1 / худ от Т). Для интервалов температур, в которых удельная магнитная восприимчивость образцов изменяется по закону Кюри - Вейсса, математическая обработка зависимостей проводилась, как и для образцов 0^-хЬах8с03. Рассчитанные величины приведены в табл. 6.

Таблица 6

Постоянная Вейсса (©) и эффективный магнитный момент ионов гадолиния (цэф, оа3+) в интервале температур выполнения закона Кюри - Вейсса для образцов галлатов 0^_хЬах0а03

х М-эф, аа3^ Дв ©, К

До 240 К Выше 240 К До 240 К Выше 240 К

0,5 7,81 (80-1000 К) 4,14 (80-1000 К)

0,6 7,87 (120-240 К) 7,55 (490-750 К) 0,22 (120-240 К) 3,05 (490-750 К)

0,7 7,85 (120-220 К) 7,56 (320-600 К) 1,03 (120-220 К) 23,29 (320-600 К)

0,8 7,90 (120-200 К) 7,57 (320-720 К) -1,07 (120-200 К) 23,18 (320-720 К)

0,9 7,99 (120-220 К) - 1,95 (120-220 К) -

Примечание. В скобках приведены температурные интервалы, в которых соблюдается закон Кюри - Вейсса.

Установлено, что величины эффективного магнитного момента ионов гадолиния 0^+ (Цэф, оа3+) в однофазных образцах твердых растворов галлатов гадолиния-лантана 0^-хЬах0а03 с х = 0,8; 0,9 в интервале температур до 240 К равны 7,90 |МВ и 7,99 |МВ соответственно и незначительно отличаются от теоретической величины спинового магнитного момента |эф. теор, оа3+ = 7,94 |В для свободных ионов гадолиния 0^+. Величины эффективного магнитного момента ионов 0^+ (|эф, аа3+) в образцах твердых растворов галлатов гадолиния-лантана 0^-хЬах0а03 с 0,5 < х < 0,7 при температурах выше 240 К изменяются в интервале 7,557,77 |В, что несколько ниже теоретической величины |эф. теор, аа3+ = 7,94 |в.

Заключение. Керамическим методом получен непрерывный ряд твердых растворов 0а1-хЬах8с03 (0,0 < х < 1,0), 0^-хЬах1п03 (0,2 < х < 1,0), 0а1-хЬах0а03 (0,5 < х < 1,0) со структурой орторомбически искаженного пе-ровскита. Увеличение степени замещения х ионов гадолиния 0^+ ионами лантана Ьа3+ для твердых растворов 0^-хЬах8с03 и 0^-хЬах1п03 приводит к постепенному увеличению параметров кристаллической решетки а, Ь, с орторомби-чески искаженной структуры перовскита.

Установлено, что эффективный магнитный момент ионов гадолиния 0^+ (|эф, аа3+) для твердых растворов скандатов гадолиния-лантана 0^-хЬах8с03 с х = 0,10; 0,50 равен 7,76 |В; 7,61 цв соответственно, что несколько меньше теоретического значения |эф. теор, аа3+ = = 7,94 |В, а при х = 0,75; 0,90 он практически равен теоретическому значению. Для твердых растворов галлатов гадолиния-лантана 0<^-хЬах0а03 с х = 0,8; 0,9 Цэф, аа3+ равен 7,90 цв; 7,99 |В соответственно. Для твердых растворов индатов гадолиния-лантана 0^-хЬах1п03 эффективный магнитный момент |эф, 0а3+ изменяется без определенной закономерности в интервале (6,91-7,54) |МВ, что ниже теоретического значения |эф. теор, аа3+.

При увеличении магнитного поля до 14 Тл намагниченность образцов 0^-хЬах1п03 возрастает линейно при температуре 298 К, а при температуре 5 К в полях выше «3 Тл наблюдается выход на насыщение, однако теоретическое значение 7 |МВ для спинового магнитного момента ионов 0^+ не достигается.

Литература

1. Соединения редкоземельных элементов. Системы с оксидами 1-111 групп / П. А. Арсень-ев [и др.]. - М.: Наука, 1983. - 280 с.

2. Федоров, П. И. Химия галлия, индия, таллия / П. И. Федоров, М. В. Мохосоев, Ф. П. Алексеев. - Новосибирск: Наука, 1977. - 222 с.

5

1

0

3. Портной, К. И. Кислородные соединения редкоземельных элементов / К. И. Портной, Н. И. Тимофеева. - М.: Металлургия, 1986. -480 с.

4. Арсеньев, П. А. Кристаллохимия твердых растворов окисных соединений со структурой пе-ровскита / П. А. Арсеньев, В. В. Фенин, А. В. Потемкин // Межвузовский сборник / Уральск. политехн. ин-т. - Свердловск, 1979. - Вып. 3: Химия твердого тела. - С. 55-59.

5. Писаренко, В. Ф. Скандобораты редких земель - новые лазерные материалы /

B. Ф. Писаренко // Соросовский образовательный журнал. - 1996. - № 11. - C. 111-116.

6. Boulon, G. Fifty years of advance in solidstate laser materials / G. Boulon // Optical Materials. - 2012. - Vol. 34. - P. 499-512.

7. New opportunities for lanthanide luminescence / J.-C.G. Bunzli [et al.] // Journal of rare earths. - 2007. - Vol. 25, Issue 5. - P. 257-274.

8. Luminescent properties of a new red-emitting phosphor based on LaInO3 for LED / A. Tang [et al.] // Optoelectronics and advanced materials - rapid communications. - 2011. -Vol. 5, N 10. - P. 1031-1034.

9. Синтез и некоторые свойства двойных окислов редкоземельных элементов и скандия / Н. В. Поротников [и др.] // Журнал неорганической химии. - 1980. - Т. 16, № 1. -

C. 80-83.

10. Powder Diffraction File. Swarthmore: Joint Committee on Powder Diffraction Standard: Card 00-009-0034.

11. Powder Diffraction File. Swarthmore: Joint Committee on Powder Diffraction Standard: Card 00-023-0654.

12. Powder Diffraction File. Swarthmore: Joint Committee on Powder Diffraction Standard: Card

00-043-1014.

13. Powder Diffraction File. Swarthmore: Joint Committee on Powder Diffraction Standard: Card

01-070-0238.

14. Powder Diffraction File. Swarthmore: Joint Committee on Powder Diffraction Standard: Card 00-024-1102.

15. Powder Diffraction File. Swarthmore: Joint Committee on Powder Diffraction Standard: Card 00-013-0493.

16. Powder Diffraction File. Swarthmore: Joint Committee on Powder Diffraction Standard: Card 00-053-1225.

17. Powder Diffraction File. Swarthmore: Joint Committee on Powder Diffraction Standard: Card 00-026-1148.

18. Powder Diffraction File. Swarthmore: Joint Committee on Powder Diffraction Standard: Card 00-027-0220.

19. Crystal structure of LaGaO3 and (La,Gd)GaO3 solid solutions / L. Vasylechko [et al.] // Journal of Alloys and Compounds. -1999. - Vol. 286. - P. 213-218.

20. Vasylechko, L. Perovskite-type aluminates and gallates / L. Vasylechko, A. Senyshyn, U. Bismayer // Handbook on the physics and chemistry of rare earth / ed. K. A. Gschneidner, J.-C. G. Bünzli, V. K. Pecharsky. - Elsevier, 2009. -Vol. 39. - Ch. 242. - P. 114-295.

21. Магнитные свойства алюминатов Gd, Nd, Pr со структурой перовскита / А. Т. Ста-ровойтов [и др.] // Физика твердого тела. -1970. - Т. 12. - С. 301-303.

Поступила 25.02.2013

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.