稀土六硼化物具有特殊的4f电子层结构，而且4f电子数也各不相同。以我们合成的LaB6、CeB6、PrB6、NdB6、SmB6及EuB6为例，其稀土原子的f电子数分别为0、1、3、4、6及7。RB6化合物中这些电子之间复杂的相互作用提供了不同寻常的特性以及奇特的基态［1-3］。几十年来很多研究者对RB6的磁性做了大量的研究。LaB6本身不具有磁性，而Young等人在同样本身不具有磁性的CaB6里掺杂La元素发现了高温铁磁性［4］。有重费米子特性的CeB6具有近藤效应以及非寻常的磁相图，原因是三价Ce离子的4f电子与导带5d电子的强相互作用［5-8］。很多学者对CeB6的磁性进行了研究［7，9-10］，结果显示CeB6在零场下有两个磁转变温度，分别为TN≈2.3 K和TQ≈3.2 K。当温度下降到3.2 K时，顺磁态的CeB6转变成反铁电四极矩态，而当温度低于2.3 K时变成常规的偶极反铁磁态。PrB6和NdB6属于反铁磁金属，其磁性由通过传导电子相互作用的稀土离子的局域磁矩决定。当温度下降到TN≈6.9 K左右时PrB6经历一个从顺磁态到反铁磁态的非公度相变［11］。此相源于长程RKKY（Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida）交换作用，产生非共线磁结构［12-13］。比热、热膨胀、电阻及磁性测量表明PrB6的又一个二级相变发生在TQ≈4.2 K时［14-15］。非弹性中子衍射研究表明Γ5三重态是PrB6顺磁相的基态［16］。NdB6在TN≈8 K以下显示A型共线反铁磁序［17］。NdB6里Nd3＋（J=9/2）的晶场基态是Γ8（2）四重态［18-19］，并且Γ8（2）基态里偶极矩的易轴方向沿〈111〉方向［20］，其在低磁场下的磁晶各向异性可能来源于晶场效应和铁电四极矩效应间的竞争［21］。SmB6是典型的混合价态化合物，在50 K左右有一个从金属到绝缘体的转变［22-24］。稍早些的研究结果显示SmB6是一个带隙为19 meV的窄能带半导体，认为此能隙来源于窄能带里的f电子与宽能带里的s、p、d电子的杂化［25-26］。而最近的研究结果认为SmB6是展现拓扑表面性质的拓扑近藤绝缘体［27-31］，这引起了研究者们极大的兴趣。EuB6是一个庞磁电阻强关联化合物，被认为是半金属，在低温下有一个从半金属到金属、从顺磁态到铁磁态的相变［32-35］。很多实验表明其居里温度Tc对成分非常敏感。在Tc以上，EuB6展现庞磁电阻特性，而在Tc以下其电阻急剧下降，并显示铁磁性。早期的研究结果显示EuB6的单晶样品仅在Tc≈13 K有一个顺磁态到铁磁态的相变［36-37］，而之后的比热、电阻、磁性等的测量结果显示EuB6的单晶样品在Tc1≈15 K和Tc2≈12 K附近分别有两次铁磁相变［34-35，38］。Süllow等人认为EuB6的磁性可能主要起源于局域化的Eu2＋离子所拥有的有效磁矩（μeff≈7.9μB），15 K左右发生的金属化是由于磁极子的叠加而导致的［35］。而Semeno等人的实验结果显示EuB6的电子自旋共振与自旋极化子的相互作用或磁性相的分离并无多大关系，而仅仅反映Eu2＋的局域磁矩振荡［33］。

虽然人们对RB6的磁性进行了大量的研究，但是仅限于其单晶样品和多晶样品，而关于RB6纳微米级粉末的磁性研究目前还鲜有报道。当材料的尺寸减小到一定值后可能会出现超顺磁性等单晶样品所不具备的磁现象，并且材料的纳米化会影响材料本身的磁性转变温度。因此，为了观察小颗粒的RB6样品会出现什么样的磁性，我们用综合物性测量系统（physical property measurement system，PPMS）对合成的RB6（R=La、Ce、Pr、Nd、Sm及Eu）粉末进行了低温磁性测量，并与前人报道的单晶样品的磁性进行了比较。

PPMS是由美国Quantum Design公司生产的一种综合物理性质测量仪器。PPMS由一个主机及各种拓展的测量选件构成。主机的超导磁体能够提供强磁场，而通液氦后能够提供极低温的实验环境。在主机的这种平台上可以拓展搭建各种磁、电、比热等性质的选件。

PPMS测量时样品室处于密封的真空状态，样品变温是通过液氦冷却样品室的室壁进而冷却样品室内的传导氦气来降温的。而PPMS的磁场是通过对浸泡在液氦里的超导磁体励磁获得的。交流直流磁性测量选件（ACMS）采用了独特的探测线圈和驱动马达，一次测量就能获得样品的交流磁化率和直流磁化强度信号。其中，直流磁化强度的测量采用了提拉法；交流磁化率的测量采用了锁相放大技术以及五点测量模式，这种测量模式能够有效地消除温度漂移对测量的影响。(www.daowen.com)

Quantum Design综合物性测量系统如图7.1所示，其温度控制范围为：1.9～400 K，温控精确度为：±1％；温度扫描速率为：0.01～8 K/min；温度稳定性为：±0.2％ T＜10 K，±0.02％ T＞10 K；磁场范围为±14 T；磁场稳定性为：1 PPM/h；变场速率为：10～200 Oe/s；磁场分辨率为：1 T以下0.02 mT，1～14 T时0.2 mT。

磁性测量使用的样品为第4章中制备的RB6（R=La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu）系列样品，其微观结构及表面形貌已在第3章中用XRD、SEM及TEM等手段证实。磁性测量时M-H测量的外加磁场范围为±50 kOe，M-T曲线的测量温度范围为2～100 K，外加磁场为500 Oe。

图7.1　Quantum Design综合物性测量系统