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Submitted on 1 Jan 1971
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EFFETS DE LA DIFFUSION CRITIQUE SUR LES RÉSISTIVITÉS THERMIQUE ET ÉLECTRIQUE DES
ALLIAGES Cr Mo
G. Meaden, K. Rao, K. Tee
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G. Meaden, K. Rao, K. Tee. EFFETS DE LA DIFFUSION CRITIQUE SUR LES RÉSISTIVITÉS THERMIQUE ET ÉLECTRIQUE DES ALLIAGES Cr Mo. Journal de Physique Colloques, 1971, 32 (C1), pp.C1-342-C1-343. �10.1051/jphyscol:19711115�. �jpa-00213931�
JOURNAL DE PHYSIQUE Colloque C I , supplément au no 2-3, Tome 32, Février-Mars 1971, page C 1 - 342
EFFETS DE LA DIFFUSION CRITIQUE SUR LES RÉSISTNITÉS THERMIQUE ET ÉLECTRIQUE DES ALLIAGES - Cr-Mo
G. T. MEADEN, K. V. R A 0 et K. T. TEE
Département de Physique, Université Dalhousie, Halifax, Nouvelle Ecosse, Canada
Résumé. - Les alliages dilués Cr-Mo dans la région de leurs transitions magnétiques présentent un effet anomal dans la conductivité thermique et le nombre de Lorenz semblable à celui que nous avons découvert dans le Cr, le Tb et le Ho. Il s'agit des maximums de ces propriétés physiques, et pour les alliages on montre que les anomalies augmentent avec la concentration de Mo. Les anomalies de la résistivité électrique au-dessous de la pointe de Néel augmentent rapi- dement en même temps. On discute l'origine possible de ces effets.
Abstract. - We report that dilute Cr-Mo alIoys display at their magnetic critical points the same anomalous maxima in their thermal conductivities and ~orenznumbers that we have previously discovered for Cr, Tb and Ho. We find moreo- ver that the anomalies increase in magnitude as the Mo concentration increases. The electrical resistivity anomalies below the Néel points increase rapidly at the same time. We discuss possible reasons for these effects.
1. Généralités. - On a annoncé et discuté ailleurs le nouvel effet magnétique, découvert dans le chrome [Il [2], le terbium 131 et le holmium 131, où la conduc- tivité thermique passe par un maximum aux transi- tions magnétiques de Néel et de Curie. II semble que cette anomalie est un effet qui ne peut se produire que dans des systèmes métalliques, car dans les isolants magnétiques, qui ont uniquement des phonons comme porteurs de chaleur, la diffusion des phonons par les fluctuations critiques de l'aimantation ne peut que réduire l a conductivité thermique. De l a même façon, dans les métaux, les fluctuations diffusent les porteurs du courant (les électrons) et augmentent la résistivité électrique. Mais dans les métaux, les électrons parti- cipent aussi au transport de la chaleur et la contribu- tion des phonons peut être importante, surtout dans le cas des alliages concentrés. Dans ce cas-là il semble qu'à cause de l'interdépendance complexe des élec- trons et des phonons comme porteurs et diffuseurs il existe la possibilité, en présence simultanée des fluctua- tions, d'une augmentation résultante de la conductivité thermique. L'objet de cette nouvelle étude de la série d'alliages Cr-Mo était d'analyser les changements progressifsdes conductivités thermique et électrique dans les régions où dominent les fluctuations criti- ques. Le molybdène est un élément CCC, isoélectro- nique avec le chrome, qui modifie doucement la sur- face de Fermi et le spectre de phonons. Le travail d'Arajs [4] a montré que la température de Néel du chrome décroît et que l'anomalie de la résistivité électrique au-dessous de cette pointe augmente quand on ajoute des impuretés de molybdène. La méthode de mesure de la conductivité thermique a été décrite ailleurs [l] [2].
II. Description des Résultats. - Le point de Néel du premier alliage (0,6 % atomique Mo) se trouve vers 304 OK, comparé à 31*1 OK pour le chrome pur (Fig. 1). On signale que l e maximum de la conducti- vité thermique (ou le minimum de la résistivité ther- mique) est déjà plus accentué que pour le chrome pur [2] f3] [5] {6]. La grosse bosse de la résistivité électri- que dans la région antiferromagnétique a son origine dans la diffusion des électrons par les superzones
FIG. 1. - Effet de la transition magnétique sur les résistivités thermique et électrique d'un alliage contenant 0,6 % atomique
de Mo. On donne aussi la fonction de Lorenz.
magnétiques de Brillouin. La diffusion critique contri- bue plus faiblement à la résistivité électrique.
Ensuite, la figure 2 montre comment l'addition de
I I 1 I f.
220 230 240 250 260
FIG. 2. - Effet de la transition magnétique sur les résistivités thermique et électrique d'un alliage contenant 5,1 % atomique
de Mo. On donne aussi la fonction de Lorenz.
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphyscol:19711115
EFFETS DE LA DIFFUSION CRITIQUE SUR LES RÉSISTIVITÉS THERMIQUE ET ÉLECTRIQUE C 1 - 343
5,l % atomique de Mo augmente rapidement ces effets. La conductivité thermique et le nombre de Lorenz parviennent aux valeurs extrêmes qui sont 3,5 % plus élevées qu'en l'absence de l'antiferromagné- tisme. En même temps, le minimum de la résistivité électrique se trouve à 244 OK, ou 3 degrés en dessous du minimum de la résistivité thermique. La cause de ces effets est la diffusion inélastique. Ainsi, les anoma- lies critiques des résistivités thermique et électrique prennent des grandeurs différentes et apparaissent à des températures différentes. Le nombre de Lorenz alors ne se comporte donc jamais uniformément aux transitions magnétiques.
Enfin, pour l'alliage le plus concentré (avec 8'8 %
Mo) l'augmentation de la conductivité thermique atteint 5 % près du point de Néel ( N 192 OK),
FIG. 3. -Effet de la transition magnétique sur la conducti- vité thermique et la résistivité électrique d'un alliage contenant
8,s % atomique de Mo.
mais le pic, au lieu d'être aigu, est arrondi (Fig. 3).
On suggère que cet effet est une conséquence d'une diffusion des phonons par les fluctuations, vu que les alliages les plus concentrés possèdent une conducti- vité de phonon assez importante. On signale aussi que le minimum de la résistivité électrique est arrondi pour tous les alliages à cause des effets de l'ordre à courte distance pour des températures supérieures au point de Néel, qui se trouve, à peu près, à la tempé- rature où la dérivée de la résistivité est minimum [l] [7].
De plus, la forte courbure de la résistivité thermique pour l'alliage avec 5,l % Mo aux températures au- dessus du minimum indique que des fluctuations modifient la conductivité thermique jusqu'à TN + 10 K
au moins, TN étant la température de Néel.
III. Conclusion. - Ces nouveaux résultats, tirés des alliages de chrome-molybdène, confirment bien ceux-là, publiés antérieurement, pour le chrome pur [l] [2].
En plus, les effets décrits ci-dessus apparentent aux transitions magnétiques de plusieurs des terres rares, y compris le terbium [3], le dysprosium [SI, et le hol- mium [3]. On peut conclure que pour plusieurs sys- tèmes métalliques il y a une diminution importante de la diffusion des porteurs de chaleur dans les régions critiques et que cela résulte des interactions complexes entre les électrons, les phonons et les fluctuations d'aimantation.
Remerciements. - Les auteurs tiennent à exprimer leur reconnaissance au professeur S. Arajs de Pots- dam, New York pour nous avoir prêté les échantil- lons Cr-Mo. Nous remercions le Conseil National de ~echerches de Canada pour la subvention accordée pour entreprendre cette recherche.
Bibliographie [1] MEADEN (G. T.), RAO (K. V.) et Loo (H. Y.), Phys.
Rev. Letters, 1969, 23, 475.
[2] MEADEN (G. T.), RAO (K. V.) et TEE (K. T.), Phys.
Rev. Letters, 1970, 25, 359.
ME A ME AD EN (G. T.), RAO (K. V.), TEE (K. T.) et LOO (H. Y.), Proceedinzs Conference on Dvnamical Asvects of ~ r i t i c d Phenomena, ~ordham Univ., New York, 1970 (Publié par Gordon and Breach, New York).
ARAJS (S.), J. Appl. Phys., 1968, 39, 673.
MOORE (J. P.), WILLIAMS (R. K.) et MCELROY (D. L.), Phys. Rev. Letters, 1970, 24, 587.
LAUBITZ (M. J.) et MATSUMARA (T.), Phys. Rev. Let- teus, 1970, 24, 727.
SUEZAKI (Y.) et MORI (H.), Prog. Theor. Phys., 1969, 41, 1177.
BOYS (D. W.) et LEGVOLD (S.), Phys. Rev., 1968, 174, 377.
