F 전자가 희토류 화합물의 탄성 성질에 미치는 영향

Abstract

띠 Jahn-Teller 효과를 기반으로 <TEX>$Th_{3}P_4$</TEX>형 구조 화합물인 <TEX>$La_{3}S_4$</TEX>와 <TEX>$Ce_{3}S_4$</TEX>의 탄성상수 <TEX>$C'=(C_{11}-C_{12})/2$</TEX>의 차이점을 연구하였다. 같은 구조를 갖는 두 화합물간의 유일한 차이점은 <TEX>$Ce_{3}S_4$</TEX>에는 자기적인 성질을 가진 f 전자가 존재한다는 것이다. 입방 결정장에 의해 둘로 갈라져 있는 <TEX>$Ce^{3+}$</TEX> 이온의 f 전자 에너지 상태가 띠 Jahn-Teller 효과에 의한 탄성유화 현상에 미치는 영향을 조사하고, f 전자가 탄성유화를 억제하는 것을 보였다. 또한, 탄성상수의 계산을 통하여 얻어진 <TEX>$Ce^{3+}$</TEX> 이온의 에너지 갈라짐 값이 자기 감수율의 측정에 의해 얻어진 실험치에 근접함을 확인하였다. The elastic constants, C', of <TEX>$Th_{3}P_4$</TEX>-type structure compounds, <TEX>$La_{3}S_4\;and\;Ce_{3}S_4$</TEX>, have been analyzed on the basis of band Jahn-Teller mechanism. The distinct difference between two compounds lies in the fact that <TEX>$Ce^{3+}$</TEX> ion has a f electron which produces magnetism. It is shown that the band Jahn-Teller effect is sensitively influenced by the energy splitting of f electronic bands by a cubic crystal field in <TEX>$Ce_{3}S_4$</TEX>, and f electrons suppress the elastic softening effect. The energy splitting value obtained from the calculation of elastic constants is found to agree well with the experimental value obtained from the magnetic susceptibility measurement.