HAL Id: jpa-00214058
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Submitted on 1 Jan 1971
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STRUCTURES MAGNÉTIQUES COLINÉAIRES ET NON COLINÉAIRES DANS LES COMPOSÉS DE
FORMULES TNi3 ET T2Ni7
D. Paccard, J. Schweizer, J. Yakinthos
To cite this version:
D. Paccard, J. Schweizer, J. Yakinthos. STRUCTURES MAGNÉTIQUES COLINÉAIRES ET NON
COLINÉAIRES DANS LES COMPOSÉS DE FORMULES TNi3 ET T2Ni7. Journal de Physique
Colloques, 1971, 32 (C1), pp.C1-663-C1-664. �10.1051/jphyscol:19711230�. �jpa-00214058�
JOURNAL DE PHYSIQUE Colloque C 1, supplément au no 2-3, Tolne 32, Féorier-MarS1971, page C 1
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663STRUCTURES MAGNETIQUES COLINÉAIRES ET NON COLINÉAIRES DANS LES COMPOSES DE FORMULES TNi, ET T2Ni7
D. PACCARD C. N. R. S., Grenoble, France J. SCHWEIZER et J. YAKINTHOS
Grenoble, France
Résumé. - Les structures cristallines des composés TNi3 et T2Ni7 (où T est un élément des terres rares) s'obtiennent à partir de la maille hexagonale TNis à l'aide de substitutions ordonnées d'atomes. Ces substitutions font apparaître pour les atomes de terres rares un site hexagonal et un site pseudo-cubique. La forte anisotropie des terres rares, liée à ces sites cristallographiques peut conduire à deux arrangements possibles pour les spins de ces atomes : un arrangement colinéaire et un arrangement non colinéaire. Une structure colinéaire a été rencontrée dans le composé HoNi3 et des structures non colinéaires pour ErNi3 et ErzNi7. Dans ces composés le moment du nickel est nul et les interactions d'échange entre terres rares sont faibles. L'anisotropie locale favorise alors une direction différente pour les moments des deux sites. Dans les composés isomorphes avec le cobalt les interactions d'échange sont fortes et liées à la présence d'un moment magnétique sur le cobalt ; elles stabilisent la structure colinéaire. Dans le composé ErCos cependant un champ magnktique suffisant permet de passer de la structure colinéaire à la structure non colinéaire.
Abstract. - The crystalline structures of the compounds TNi3 and T2Ni7 (T = rare earth element) can be described as a superposition of hexagonal cells TNis with ordered substitutions of atoms. These substitutions lead to one hexagonal site and one pseudocubic site for the rare earth atoms. Two spin arrangements (collinear and canted) are possible due to the strong anisotropy of the rare earth in both crystallographic sites. A collinear structure has been found for HoNi3 and canted structures for ErNi3 and Er2Ni7. In these compounds the nickel moment is near zero and exchange interactions between rare earth atoms are small. In Erbium compounds local anisotropy favors different directions for the moments in both sites. In isomorphous compounds with cobalt, exchange interactions are enhanced by the magnetic moment of the cobalt and they stabilise the collinear structure. In ErCo3 however the canted structure can be induced by a magnetic field.
Les structures cristallines des composés TNi, et T2Ni, où T représente un élément des terres rares ou l'yttrium se déduisent de la structure hexagonale TNi, [Il par des substitutions ordonnées d'atomes.
Pour chacun de ces deux composés l'unité fondamen- tale est obtenue en empilant suivant l'axe c un certain nombre de mailles TNi,. Dans chaque deuxième ou troisième maille on remplace un des deux atomes de nickel par un atome de terre rare selon l'un des schémas.
A l'exception de CeNi, qui est hexagonal, les composés TNi, cristallisent dans le groupe d'espace
R
3
m et sont isotypes de PuNi,. C'est dans le même groupe d'espace que cristallisent certains composés T2Ni,, en particulier Er2Ni7 qui est isotype de Gd,Co,.C'est d'ailleurs par des substitutions identiques, une par maille TNi,, qu'on obtient la structure cubique TNi, où, du fait de la symétrie, l'axe c de la maille TNi, coïncide avec un des axes [ I l l ] de la maille cubique. Dans les 2 structures TNi, et T,Ni, les sub- stitutions font apparaître 2 sites de terres rares diffé- rents (Fig. 1) : un site T, a la symétrie hexagonale de la terre rare de TNi, ; un site TI,, ayant comme pro- ches voisins trois atomes T,, et un atome TI, a un environnement presque équivalent à celui de la terre rare de TNi, ; on l'appellera site pseudo-cubique.
La forte anisotropie des terres rares liée à ces sites cristallographiques peut conduire à deux arrangements possibles pour les spins de ces atomes : arrangement colinéaire ou non colinéaire. En effet, l'anisotropie
T II stte pseudo cubique
stte
Tl
hexagonal
T Ni2
(cubique)
T Ni3
(rhomboedrique)
Fro. 1.
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Comparaison des différents sites de terres rares dans les compost% TNi3 et TNi2.du premier site est uniaxiale. Pour le deuxième site, où la symétrie cristalline est pseudo-cubique, les 3 axes [ I l l ] du cube associé, autres que l'axe c, peuvent jouer au point de vue de I'anisotropie, un rôle aussi important que celui de l'axe c sans être pour autant tout à fait équivalent. La structure magnétique d u composé peut donc être ou non de type uniaxial.
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphyscol:19711230
C 1
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664 D. PACCARD, J. SCHWEIZER ET J. YAKINTHOS Nous avons effectué une étude par diffraction neutro-nique sur des échantillons polycristallins de ErNi,, Er,Ni7 et HoNi, à la température ambiante et à 4,2 OK. Les mesures d'aimantation [2] avaient montré pour ces composés un comportement ferromagnétique avec des températures de Curie de 62 OK, 67 OK et 66 OK. A la température ambiante, les diagrammes de diffraction s'interprètent par la diffusion nucléaire cohérente des neutrons. Les résidus cristallographi- ques calculés sont respectivement 3
%,
9%
et 4%.
Dans les diagrammes enregistrés à 4,2 "K, la diffu- sion magnétique cohérente des neutrons entraîne une très forte augmentation de toutes les raies observées à la température ambiante.
Dans le cas du composé HoNi, les intensités magné- tiques sont en bon accord avec un modèle colinéaire dans lequel les moments des atomes d'holmium sont parallèles entre eux et perpendiculaires à I'axe c du cristal (Fig. 2). En raison de la multiplicité des raies de diffraction, il n'est pas possible de déterminer la direction des moments dans le plan de base. Les atomes de nickel ont, avec la précision de l'expérience, un mornelit nul. A 4,20K le moment des atomes d'holmium est de 9,3 f 0,3 pB pour le site 1 et de 7,9
+
0,2 p, pour le site II. Le facteur de confiance est de 5%.
Dans le cas des composés ErNi, et Er,Ni7 les inten- sités magnétiques sont en bon accord avec un modèle non colinéaire dans lequel les moments des deux sites d'Erbium sont dans un plan cristallographique [110], les moments Er, et Er,, formant respectivement des angles de 100 f 100 et 550
+
80 avec I'axe c (Fig. 2).A 4,2 OK les valeurs de ces moments sont 8,5
+
1,1 p,pour Er, et 7,4
+
0,8 p, pour Er,, dans ErNi,, 8,9+
0,7 pB pour Er, et 5,5+
1,3 p, pour Er,, dans Er,Ni,, les moments du nickel étant nuls. Les facteurs de confiance sont respectivement 8%
et 9%.
Dans ces composés les interactions d'échange entre terres rares sont faibles. L'anisotropie locale favorise alors une direction différente pour les moments des deux sites : le moment Er, s'aligne selon l'axe c tandis que le moment Er,, prend une des autres directions [ I l l ] d u cube associé c'est-à-dire pointe vers un voisin Er,,.L'énergie d'échange qui tend à aligner les deux moments a pour effet de les déplacer légèrement de ces positions théoriques.
111 LEMAIRE (R.) et PACCARD (D.). Bull. SOC. Fr. Minéral.
.-a --
~ris'taio Y.,- 1969, 92; 9 '
f21 PACCARD (D.? et PAUTHENET (R.). Acad Sci. Paris,
7 - - ~2 - - -
[3] S C H W ~ ~ Z É R (J.) et YAKINTHOS (J.), Les éléments des
FIG. 2.
-
Structures magnétiques des composés HoNip etErNi3.
Dans les composés isomorphes TCO, [3] les inter- actions d'échange sont fortes et liées à la présence d'un moment magnétique sur le cobalt ; elles stabili- sent la structure colinéaire. En particulier dans le composé ErCo, les moments des deux sites d'erbium sont parallèles à I'axe c. Cependant il est possible d'induire la structure non colinéaire de ErNi, en appli- quant à ErCo, un champ magnétique de 25 000 Oe perpendiculairement à l'axe c [4]. L'effet de ce champ extérieur est alors suffisant pour contrebalancer celui du champ d'échange dû à la présence des moments du cobalt qui aligne les moments d'erbium.
terres rares, 1969, page 239, Paris-Grenoble, mai 1969.
[4] GEORGES (R.), SCHWEIZER (J.) et YAKINTHOS (J.), A paraître dans Journal of Physics and Chemistry of Solids.
