Magnetic Properties and Structures of Rare earth-Aluminum Compounds $RAI_{2}$

희토류원소-알루미늄 화합물 $RAI_{2}$의 자기적성질 및 구조

Rare earth-aluminum intermetallic compounds $RAI_{2}$ (R ; Lu, Ce, Gd) are prepared by the arc-melt method and the magnetic properties and electronic structures are investigated by magnetic susceptiptibiliy measurements using SQUID magnetometer. The magnetic suceptibiliyof $LuAl_{2}$ is weakly temperature dependent and shows a Pauli susceptibility of $10.1{\times}10^{-5}$ emu/mol, which means 3.2 states/eV/formula unit. On the other hand, the susceptibility data of $CeAl_{2}$ and $GdAl_{2}$ show a Curie-Weiss behavior for paramagnets. The magnetization data at low temperatures confirm that $CeAl_{2}$ undergoes an antiferromagnetic phase transition near 4 K whereas $GdAl_{2}$ a ferromagnetic transition at 170 K. The distinctive magnetic behaviors of $RAI_{2}$ originate from the different 4f band filling.

희토류-알루미늄 금속합금, $RAI_{2}$ (R ; Lu, Ce, Gd) 를 arc-melt 방법으로 제조하였으며, 이들의 자기적성질 및 전자구조를 초전도양자간섭소자를 이용한 자기감수율 측정으로 연구하였다. $LuAl_{2}$의 자기감수율은 온도에 거의 무관하고 $10.1{\times}10^{-5}$ emu/mol, 크기의 Pauli 자화율을 보였다. 이로부터 얻어진 Fermi 준위에서의 전자상태밀도는 3.2 states/eV/formula unit였다. 한편 $CeAl_{2}$와 $GdAl_{2}$의 자기감수율은 성장성체의 Curie-Weiss 법칙을 따랐다. 저온에서의 자화곡선은, $CeAl_{2}$의 경우 4 K에서 반강자성적 상전이를 하고 $GdAl_{2}$의 경우 170 K에서 강자성적 상전이를 함을 보였다. 세가지 시료의 현저히 다른 자기적성질은 4f 밴드의 채움이 각기 다름에 기인한다.