GdCo$_{5-x}$Ni$_x$ 的结构与磁性质

GdCo$_5$ 可被视为两个子晶格——一个 Gd 子晶格和一个 Co 子晶格——其磁化方向呈反平行排列，形成亚铁磁体。为深入了解这一原型稀土/过渡金属磁体的磁性质如何受过渡金属子晶格变化的影响，研究了在 GdCo$_5$ 的钴子晶格中替代以镍的情况。通过电弧熔炼合成了 $0 \leq x \leq 5$ 的多晶样品 GdCo$_{5-x}$Ni$_x$。结构表征通过粉末 X 射线衍射以及对金相片的 optical 和扫描电子显微镜成像完成，后者揭示了在 $x \leq 2.5$ 时存在低浓度的 Gd$_2$(Co, Ni)$_7$ 片层。在 $1 \leq x \leq 3$ 时观察到补偿现象——即相反的 Gd 与过渡金属磁矩的抵消——其温度随 Ni 含量升高而升高；对于更大的 $x$，在 360 K 以下未观察到补偿。在 10 K 时于 $x \approx 1$ 处观察到矫顽力峰值，同时饱和磁化强度出现极小值。无序局域磁矩图像下的密度泛函理论计算再现了磁化强度对 Ni 含量与温度的依赖关系。计算还显示磁晶各向异性在类似于实验观测到的矫顽力极大的 Ni 浓度附近出现峰值。