REAgSb2金属间化合物相关物理性质的实验和理论研究

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本文结合实验和理论计算,对REAgSb2(RE=La-Sm,Gd-Er)化合物的相关物理性质进行了系统研究。采用真空电弧熔炼炉成功制备了REAgSb2系列化合物样品。X射线粉末衍射结果表明,所有样品主要是由REAgSb2组成,其属于四方结构,空间群为P4/nmm(No.129)。磁性测量的结果表明,La Ag Sb2是非磁性的,Ce Ag Sb2显示出铁磁性,而其他化合物表现出反铁磁性。由d M/d T得到了REAgSb2的磁有序温度,其磁有序温度范围是3.2-14.2K。根据居里-外斯定律计算得到的REAgSb2的有效磁矩接近稀土三价离子。根据2K下REAgSb2的M-H曲线特征可知,REAgSb2(RE=Pr,Gd-Ho)化合物出现变磁相变。REAgSb2的Arrot曲线表明,Ce Ag Sb2和Pr Ag Sb2化合物的磁相变的类型属于二级相变,且它们的最大磁熵变分别为5.1和7.9 J kg-1K-1。采用第一性原理计算方法对REAgSb2(RE=La-Sm,Gd-Er)化合物的结构、机械性能、声子、热力学性质和电子结构进行了研究。Birch-Murnagha方程拟合结果表明,除La Ag Sb2为无磁性的外,其余化合物均表现出磁有序特征。此外,除了Ce Ag Sb2和Gd Ag Sb2外,其余化合物均表现为反铁磁态的能量低于铁磁态。计算得到的REAgSb2的结合能数值均为负值,说明它们具有稳定的结构。弹性模量的计算结果表明这些化合物具有稳定的机械性能。根据REAgSb2的泊松比和B/G值的计算结果,证实了Gd Ag Sb2和Tb Ag Sb2化合物具有韧性,而其余的化合物表现为脆性。REAgSb2声子谱的计算结果显示这些化合物具有稳定的热力学性质,并且,在低温时随着温度的升高其热容CV急剧增加且与T3成正比,在较高温度时,CV则缓慢增加并趋向于Dulong-Petit极限,在高温时的热容CV接近47.5cal cell-1K-1。电子结构的计算结果表明,REAgSb2的态密度分布与RE的4f电子的分布相关,并且RE与Sb原子之间具有强相互作用。随稀土元素原子序数的增加,REAgSb2(RE=Ce-Sm,Gd)化合物的RE 4f和Sb 5p电子之间的杂化先增大后减小,而其余的化合物的这种杂化则减弱,RE局域化程度也越高。
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