비정질 RE$Fe_2$-B (RE=Dy, Sm) 합금 리본에서 평균장 이론에 의한 교환상호작용 계산

Mean Field Analysis of Exchange Coupling in Amorphous RE$Fe_2$-B (RE=Dy, Sm) Alloy Ribbons

  • Lee, J. M. (Department of Physics, Chung-Ang University) ;
  • J. K. Jung (Future Technology Research Division, Korea Institute of Science and Technology) ;
  • S.H. Lim (Future Technology Research Division, Korea Institute of Science and Technology)
  • 발행 : 2001.06.01

초록

급속응고에 의해 제조된 비정질 (Dy$_{0.33}$Fe$_{0.67}$)$_{1-x}$ B$_{x}$(x=0 ,0.05, 0.1, and 0.15) 및 (Sm$_{0.33}$Fe$_{0.67}$)$_{1-x}$ B$_{x}$(x=0, 0.01, 0.02, and 0.03) (in atomic fraction) (원자 비) 합금 리본에 대하여 자화(온도 곡선을 구하였으며, 이를 평균장 이론에 근거한 이론적인 식을 사용하여 fitting함으로써 구성 원소들 사이의 교환상호작용의 크기를 계산하였다. DyFe$_2$-B계의 경우, Dy와 Fe 사이의 교환상호작용은 음의 부호를 가지는데, 이는 Dy와 Fe의 자화 방향이 반대임을 의미한다. Fe원소사이의 교환상호작용이 가장 크며, 반면에 Dy 원소들사이의 상호작용이 가장 작게 나타났다. SmFe$_2$-B계의 경우, 계산된 교환상호작용은 전부 양의 부호를 가지는데, 이는 스핀들 사이에 강자성 상호작용이 있음을 의미한다. Fe 원소들 사이의 상호작용과 Fe와 Sm사이의 상호작용은 매우 크며, 그 크기 또한 유사하다. Fe와 Sm 사이의 상호작용이 큰 것은, 이 원소들 사이의 상호작 용이 간접적임을 고려할 때 의외의 결과이며, 비정질 Sm-Fe합금의 고유 성질인 것으로 생각된다. 두 합금계 모두에서 Fe 원소들 사이의 교환상호작용은 B 함량이 증가함에 따라 증가하였는데, 이는 B 함량의 증가에 따라 Fe-Fe 간격이 증가하였기 때문으로 생각된다. 두 합금계 모두에서 자화와 큐리온도는 B의 함량이 증가함에 따라 감소하였다.감소하였다.다.

Experimental magnetization-temperature curves for melt-spun ribbons of amorphous alloys (Dy$\_$0.33/Fe$\_$0.67/)$\_$1-x/B$\_$x/(x=0 ,0.05, 0.1, and 0.15) and (Sm$\_$0.33/Fe$\_$0.67/)$\_$1-x/B$\_$x/(x=0, 0.01, 0.02, and 0.03) (in atomic fraction) are fitted with theoretical equations based on the mean field theory in order to calculate exchange couplings between constituent elements as a function of the B content. In the case of the DyFe$_2$-B system, the sign of the exchange coupling between Dy and Fe is negative, indicating that the magnetization direction of Dy is antiparallel to that of Fe. The sign of the other two couplings are positive indicating a parallel alignment. The exchange coupling between Fe ions are greatest, while that between Dy ions is negligible. In the case of the SmFe$_2$B alloys, the sign of all the couplings are positive, indicating ferromagnetic coupling between the spins. The exchange couplings between Fe ions, and Fe and Sm are comparable to each other, but they are much greater than that between Sm ions. The high exchange coupling between Fe and Sm, which is considered to occur indirectly, is rather unexpected, but it is considered to be unique characteristics of amorphous Sm-Fe alloys. In both alloy systems, the exchange coupling between Fe ions increases with increasing B content. and this may be explained by the increase of the Fe-Fe separation with increasing B content. The exchange coupling between Fe and RE also increases with increasing B content. As the B content increases, the magnetization decreases over the whole temperature range, and the Curie temperature also decreases.

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