V doktorskem delu je predstavljena študija kompleksnega magnetizma treh heksagonalnih visokoentropijskih zlitin (ang. High-entropy alloys - HEA) iz redkih zemelj: Ho-Dy-Y-Gd-Tb (označenega kot HEA-Y), Ho-Dy-Lu-Gd-Tb (HEA-Lu) and Ho-Dy-Ce-Gd-Tb (HEA-Ce). HEA-Y in HEA-Lu zlitini sta primera idealne visokoentropijske zlitine, ki je stabilizirana z entropijo mešanja pri katerikoli temperaturi z naključnim mešanjem elementov na heksagonalnem najtesnejšem skladu. Vključitev cerija znatno zmanjša ˝idealnost˝ zlitine, saj povzroči nastanek dvofazne strukture, v kateri se znotraj heksagonalnega najgostejšega sklada pojavljajo romboedrični precipitati. HEA-Y in HEA-Lu kažeta bogat in zapleten (H,T) fazni diagram. Ta je posledica tekmovanja med periodičnim potencialom (izhaja iz strukture elektronskih pasov, ki povzročajo periodično magnetno urejanje), naključnim lokalnim potencialom (povzroča naključno zamrznitev spinov v strukturo tipa spinskega stekla), Zeemanovo interakcijo z zunanjim magnetim poljem (spine ureja v smeri polja) ter termičnimi fluktuacijami, ki nasprotujejo spinskemu urejanju. V (H,T) faznih diagramih HEA-Y in HEA-Lu med sobno temperaturo in 2 K ločimo tri značilna območja. V zgornji temperaturnem območju I (približno med 300 in 75 K za HEA-Y ter 300 in 60 K za HEA-Lu) termične fluktuacije izpovprečijo efekt pripetja spinov zaradi prisotnosti lokalnega naključnega potenciala in spinski sistem se obnaša kot čist sistem kompozicijsko-povprečenih spinov. Pri Néelovi temperaturi (T_N^(HEA-Y)=180 K in T_N^(HEA-Lu)=174 K) spinski sistem doživi termodinamski fazni prehod v urejeno helikoidalno antiferomagnetno stanje dolgega dosega. V območju II (med 75 in 20 K za HEA-Y ter med 60 in 20 K za HEA-Lu) se periodični spinski red dolgega dosega podre. Prevladovati začne naključno urejanje spinov v lokalnem naključnem potencialu. V nizkotemperaturnem ombočju III (pod 20 K tako za HEA-Y kot za HEA-Lu) spini postopno zamrznejo v posebno fazo spinskega stekla, ki je značilna za heksagonalne HEA spojine redkih zemelj. Ta faza ima podobne lastnosti kot spinska stekla ter geometrijsko frustrirani urejeni spinski sistemi in je posledica štirih različnih spinov v heksagonalnem skladu (Gd, Tb, Dy in Ho), ki med seboj močno interagirajo in so šibko razredčeni z nemagnetnimi atomi (Y ali Lu.) Fazna diagrama HEA-Y in HEA-Lu pri T=2 K kažeta tudi metamagnetni prehod prvega reda, ki ga inducira magnetno polje. Cerij v zlitini s štirimi redkimi zemljami (Gd, Tb, Dy in Ho) spremeni magnetno urejanje in s tem povezan (H,T) fazni diagram. Magnetne strukture dolgega reda se ne tvorijo več. Namesto tega magnetna struktura razpade v feromagnetno polarizirane spinske domene različnih velikosti in orientacij. Magnetno stanje HEA-Ce lahko zato opišemo kot neurejen feromagnet.
|