1、Nd2Fe14B型化合物集高的飽和磁化強度與高的單軸各向異性場于一體，是目前應用最為廣泛的硬磁材料。研究表明Nd2Fe14B型化合物所具有的優(yōu)異磁性能與其電子結構、晶體結構以及化學組成等密切相關。其中，有關Nd2Fe14B及其稀土置換化合物的電子結構研究仍存在著明顯的爭議與空白，尤其是稀土4f電子態(tài)的物理本性以及其對于磁性的獨立貢獻尚未闡明。而且，Nd2Fe14B型化合物具有的穩(wěn)定的四方結構與其單軸各向異性之間的內(nèi)在聯(lián)系尚未明確。因此，

2、非常有必要重新認識與解析Nd2Fe14B型化合物的磁性與其電子結構、晶體結構以及化學組成之間的內(nèi)在聯(lián)系，從而充分理解磁性的本源。鑒于此，本文采用較高品質(zhì)的單晶樣品以及較為先進的分析手段，著重研究了微量稀土置換的(Nd,R)2Fe14B(R=Dy和Ce)體系內(nèi)化合物的電子結構、晶體結構、微觀本征磁性和宏觀本征磁性，獲得了大量可靠的系統(tǒng)性實驗數(shù)據(jù)。
　　XPS研究表明：在R2Fe14B(R=Nd、Dy和Ce)三元化合物中，Nd的化學價

3、態(tài)略低于+3價，Dy的化學價態(tài)為+3價整，而Ce的化學價態(tài)約為+3.06價。此外，在上述三種化合物中，F(xiàn)e和B分別始終保持為0價和-3價。對于置換型(Nd,R)2Fe14B(R=Dy和Ce)體系而言，研究表明Fe、B和Dy的化學價態(tài)穩(wěn)定，不隨置換元素含量的變化而改變；但是，Nd和Ce的化學價態(tài)卻不穩(wěn)定，當Nd或Ce的含量較低時，其化學價態(tài)會被贗三元化合物中的主稀土元素所同化。
　　XPS研究同時表明：在R2Fe14B(R=Nd、D

4、y和Ce)化合物中，Nd和Ce的4f電子態(tài)都為單峰結構，分別位于~5.1 eV和~5.2 eV處，且兩者都具有“高度局域化”和“與Fe3d電子態(tài)強烈雜化”的雙重特性；然而，Dy的4f電子態(tài)呈現(xiàn)為3個強度相當?shù)亩喾褰Y構，分別位于~4.4 eV、~7.7 eV和~9.8 eV處，且其4f電子態(tài)僅具有高度局域化的特征。對于(Nd,Dy)2Fe14B體系而言，研究表明Nd4f電子態(tài)與Fe3d電子態(tài)之間的交互作用是成分敏感的，而Dy4f電子態(tài)與F

5、e3d電子態(tài)之間的交互作用則是成分非敏感的。此外，(Nd,Dy)2Fe14B贗三元化合物的4f電子態(tài)呈現(xiàn)為成分敏感的多峰結構。其中，與Fe3d電子態(tài)最近鄰的4f電子態(tài)的貢獻隨著Dy相對含量的提高逐漸由Nd原子主導轉(zhuǎn)變?yōu)橛蒁y原子主導。在(Nd,Ce)2Fe14B體系中，當微量稀土元素Ce(Nd)置換另一種主稀土元素Nd(Ce)時，發(fā)現(xiàn)主稀土元素Nd(Ce)的4f電子態(tài)與Fe3d電子態(tài)之間的交互作用幾乎不受影響，但是微量置換元素Ce(Nd

6、)與Fe3d電子態(tài)之間的交互作用與其作為主稀土元素形成的Ce2Fe14B(Nd2Fe14B)三元化合物中的表現(xiàn)完全不同。此外，微量稀土置換的(Nd,Ce)2Fe14B贗三元化合物的4f電子態(tài)與被置換前三元化合物的4f電子態(tài)類似。
　　利用求和定則解析了R2Fe14B(R=Nd、Dy和Ce)化合物中Fe和R的XMCD效應，精確測定了以上三種化合物中Fe和R的軌道磁矩與自旋磁矩的獨立貢獻。在以上三種化合物中，F(xiàn)e的自旋磁矩(i.e.,

7、1.621~1.761?B)都遠遠大于其軌道磁矩(i.e.,0.043~0.047?B)，且兩者呈平行耦合。對于稀土元素而言，其軌道磁矩都大于其自旋磁矩。具體地，Nd的軌道磁矩和自旋磁矩分別約為1.854?B和?0.959?B，且兩者呈反平行耦合；Dy的軌道磁矩和自旋磁矩分別約為?2.278?B和?3.435?B，且兩者呈平行耦合；Ce的軌道磁矩和自旋磁矩分別約為0.124?B和?0.024?B，且兩者呈反平行耦合。此外，以上三種化合物

8、中，稀土的原子磁矩、鐵的原子磁矩以及化合物的總磁矩都呈現(xiàn)隨溫度升高而降低的規(guī)律性變化。
　　基于微量稀土元素置換的(Nd,R)2Fe14B(R=Dy和Ce)贗三元體系的內(nèi)稟物理性質(zhì)研究，發(fā)現(xiàn)室溫下少量Dy(<20%)置換Nd2Fe14B化合物，會使其自旋再取向溫度有略微降低，而使其各向異性場有明顯增大，但幾乎不影響飽和磁化強度和居里溫度。此外，在約為10%和19%的Dy置換后，其飽和磁化強度的溫度依賴性都與Nd2Fe14B化合物類

9、似，但其各向異性場的溫度依賴性則為10%的Dy置換與Dy2Fe14B化合物類似，而19%的Dy置換則與Nd2Fe14B化合物類似。而且，10%的Dy置換在整個測試溫度范圍內(nèi)都明顯提高了晶格各向異性，但19%的Dy置換僅在溫度超過~200?C時才使晶格各向異性有一定程度地提高。
　　對于(Nd,Ce)2Fe14B體系而言，室溫下，微量Ce(~5%)置換Nd2Fe14B化合物，使其飽和磁化強度和晶格各向異性都有明顯的提高，但使其各向異

10、性場和居里溫度有一定程度的降低，且?guī)缀醪挥绊懫渥孕偃∠驕囟?。而微量Nd(~8%)置換Ce2Fe14B時，使其飽和磁化強度有微弱提升，但使其各向異性場和居里溫度都有明顯的提高，且?guī)缀醪挥绊懫渚Ц窀飨虍愋?，亦無自旋再取向現(xiàn)象存在。另外，微量Ce置換Nd2Fe14B化合物和微量Nd置換Ce2Fe14B化合物后的飽和磁化強度的溫度依賴性都分別與其未置換前的三元化合物一致，而其各向異性場的溫度依賴性則都類似于Nd2Fe14B化合物和Ce2Fe1