无序双相型Y₂Fe₁₇SiNx化合物结构与磁性的研究

【作者】 林中冲； 杨文云； 夏元华； 乔亮； 杨金波；

【机构】 人工微结构和介观物理国家重点实验室北京大学物理学院； 量子物质科学协同创新中心； 中国工程物理研究院核物理与化学研究所中物院中子物理学重点实验室； 磁学与磁性材料教育部重点实验室兰州大学；

【摘要】 对于RE₂Fe₁₇ （RE为稀土元素）化合物,当稀土原子半径小于Sm,化合物往往形成六角结构,当稀土原子半径大于Dy,化合物倾向于形成菱方结构。特别地,Y元素原子半径是介于Sm、Dy两者之间。但直到目前,Y₂Fe₁₇双相结构、Y与Fe哑铃对的无序置换以及异原子引入的影响都缺乏系统的研究和讨论。本文采用热处理和速凝两种工艺制备了Si掺杂的Y₂Fe₁₇（氮化物）化合物。实验上,在热退火处理的二元Y₂Fe₁₇化合物中首次发现了六角无序相,且无序度随着Si原子对Fe的替代而逐渐提高。由于Si原子引入带来Fe-Fe交换作用间距的改变和非磁性效应两者的竞争,我们在Y₂Fe₁₆Si化合物中得到最高的饱和磁化强度。进一步地,在速凝Y₂Fe₁₆Si化合物中,我们不仅发现了无序六角相,还发现了亚稳态的无序菱形相。不同与Si原子引进带来的化学键效应,间隙氮原子主要是通过磁体积效应使体系的Fe磁矩有所增加。我们的发现为新型稀土-铁基相的设计提供了改性策略,有利于高性能磁性材料的进一步开发。更多还原