Magnetic Properties of Dysprosium Single Crystals

Abstract

Single crystals of metallic dysprosium have been grown by the Bridgman method and their magnetic properties have been determined in different crystallographic directions of the hexagonal close-packed structure. Below the Neel point of 178.5°K the individual magnetic moments are aligned perpendicular to the Co axis. The moments are aligned in an antiferromagnetic manner from 178.5°K down to 85°K and in a ferromagnetic manner below 85°K. Measurements with the field parallel and perpendicular to the c 0 axis reveal magnetic anisotropy at all temperatures. Below 110°K magnetic anisotropy is also observed in the basal plane. The direction of easy magnetization is along an a ti axis. In the c 0 direction the crystals are extremely "hard" magnetically, the magnetization curves being linear as in the case of a paramagnetic material. The saturation moments follow the T 2 law.The magnetic moments of holmium and thulium metals have been measured in applied fields of 3000-18 000 oersteds, over the temperature range of 4.2-300°K. Holmium, paramagnetic above 133 °K, appears to be antiferromagnetic between 20°K and 133°K, and ferromagnetic below 20°K. Thulium was found to be paramagnetic above 51°K and possibly antiferromagnetic below 51°K.

Strain-tunable extraordinary magnetocrystalline anisotropy inSr2CrReO6epitaxial films

“…CrO 2 and FePt) and hexagonal lattices (e.g. Co and Dy), typically result in large MCA due to magnetization-lattice coupling [5][6][7]. Since spin-orbit coupling (SOC) generally scales with Z 4 , where Z is the atomic number, high-anisotropy FMs typically contain 4f or 5d elements.…”

Spin-Waves in Ferromagnetic Dysprosium Metal.

“…Here a is the reduced magnetization [10] and J is the total angular momentum for each atom. As an example the calculated gap at 4.7°K is 2.2 meV compared with the measurement of 3.2 meV.…”

Ferromagnetism and antiferromagnetism of rare-earth metals

“…Оценим влияние энергии магнитной анизотропии и магнитоупругой энергии в базисной плоскости на геликоидальную структуру диспрозия, у которого эти величины известны. Как уже указывалось, магнитная анизотропия в базисной плоскости диспрозия сильно возрастает при Г< 110° К. Так, при 100° К насыщение в трудном направлении в базисной плоскости происходит в поле Η s = 7500 э. Это поле связано с константой анизотропии в базисной плоскости соотношением 59 Отсюда величина К^5Л0 5 эрг/см 3 . Энц 59 из чисто термодинамических представлений, основываясь на теории фазовых переходов первого рода, показал, что при наличии анизотропии и магнитоупругой энергии в базис-ной плоскости критическое поле, при котором происходит разрушение геликоидальной структуры, равно (16') Здесь Ηχ ν -критическое поле при отсутствии энергии анизотропии и магни-тоупругой энергии в базисной плоскости, характеризующее эффективное обменное взаимодействие между слоями,…”

“…На рис. 1 приведены по данным работы 3 кривые температурной зависи-мости удельной намагниченности монокристалла (гексагональной симмет-рии) диспрозия в базисной плоскости вдоль оси а. Кривые снимались в интервале температур от гелиевых до 300° К в различных магнитных нолях. Из рис.…”

“…На рис. 24 показано такое смещение точки θ 2 под действием поля в монокристалле диспрозия 3 . Подобное же смещение перехода θ 2 наблюдается у гольмия, эрбия и тулия.…”