Предел растворимости и микроструктура редкоземельных элементов в монокристаллах и керамических твердых растворах (La_1−xR_x)₃Ga₅SiO₁₄ (R = Gd–Ho)

Методами рентгенофазового анализа и аналитической электронной микроскопии изучены образцы монокристаллов и керамических твердых растворов (La_1−xR_x)₃Ga₅SiO₁₄ с R = Gd–Ho в диапазоне 0 ≤ х ≤ 0.4 (по исходной шихте) с целью определения предела растворимости редкоземельных элементов в структуре лангасита. Твердые растворы на основе структуры лангасита преобладают вплоть до максимальных концентраций, однако при x ≥ 0.15 в случае Но и x ≥ 0.2 в случае Tb начинают выпадать примесные фазы со структурами граната R₃Ga₅O₁₂ и типа La₂SiO₅. Монокристаллы лангаситов с замещением La на Tb, Dy или Ho до х = 0.05, а Gd до х = 0.2 имеют однородную структуру, однако при х > 0.1 в кристаллах (La_1−xTb_x)₃Ga₅SiO₁₄ возникают вкрапления паразитных фаз с указанными выше структурами. Кривые намагничивания кристаллов (La_1−xR_x)₃Ga₅SiO₁₄ (R=Ho и Tb), измеренные при 1.85–2 К, проявляют сильную магнитокристаллическую анизотропию, причем магнитный момент, рассчитанный на ион R³⁺, оказывается приблизительно одинаковым для всех изученных концентраций тяжелого редкоземельного элемента. Исследованы температурно-частотные зависимости диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь керамических образцов (La_1−xHo_x)₃Ga₅SiO₁₄ (x ≤ 0.2) и (La_1−xTb_x)₃Ga₅SiO₁₄ (x ≤ 0.3) в диапазоне T = 77–700 К при частотах f = 1 кГц–1 МГц. Обнаружена релаксация дебаевского типа с энергией активации около 2 эВ.