Sur la résistance électrique de quelques métaux ferromagnétiques sous l'influence d'un champ magnétique à basses températures

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Submitted on 1 Jan 1951

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Sur la résistance électrique de quelques métaux

ferromagnétiques sous l’influence d’un champ

magnétique à basses températures

C.J. Gorter

To cite this version:

SUR LA

RÉSISTANCE

ÉLECTRIQUE

DE

_QUELQUES

MÉTAUX

FERROMAGNÉTIQUES

SOUS L’INFLUENCE D’UN CHAMP

_MAGNÉTIQUE

A BASSES

TEMPÉRATURES

Par C. J.

GORTER,

Leyde.

Sommaire. -

Aperçu provisoire des recherches de M. Smit sur les résistances électriques d’une série _d’alliages

_{ferromagnétiques}

dans un _{champ magnétique.} L’influence de l’orientation du _champ par

rapport au courant _augmente considérablement aux basses températures et atteint _quelques dizaines pour cent dans certains alliages aux _{températures} de _{l’hydrogène liquide. Dans les métaux purs,}

par contre, cette influence reste _{plus petite} et l’on y retrouve l’augmentation magnétique normale de la _résistance, où cependant le rôle du champ H semble être _{joué par l’induction magnétique} B.

LE _JOURNAL DE _PHYSIQUE ET LE RADIUM. TOME

_1~~

MARS

_195’t,

PAGE 279.

Sur l’initiative du Dr J. L.

Snoek,

M. J. Smit

du Laboratoire de Recherches

_{Scientifiques}

des Usines

_Philips,

a étudié dans le Laboratoire

Kamer-lingh

Onnes les résistances d’une série de

_tiges

polycristallines

ferromagnétiques

en fonction d’un

champ

magnétique.

Il

_s’agissait

d’une série

_d’alliages

nickel-fer,

nickel-cobalt et

nickel-cuivre,

du nickel pur et du fer pur dont les résistances furent mesurées

entre la

_température

ambiante et les

_{températures}

de

_{l’hydrogène}

_liquide

dans les

_champs

_magnétiques

jusqu’à

22 kilo-oersted. Dans la

présente

note nous

rapporterons

sur

_quelques

résultats obtenus récem-ment _{par M. Smit.}

On sait que la résistance des métaux

ferromagné-tiques

monte d’abord

_rapidement

sous l’influence

d’un

_champ

_magnétique

_parallèle

au

courant,

mais que,

quand

la saturation

magnétique

est

atteinte,

l’augmentation

passe à une descente lente et linéaire.

Fig. 1. - La différence relative des résistances dans un _champ fort _{parallèle (Rjj)} et dans un _champ fort _{perpendiculaire} en fonction du nombre de magnétons de Bohr par atome.

Sous l’influence d’un

_champ

_magnétique

perpendi-culaire,

au

_contraire,

la résistance diminue assez

rapidement

pour aboutir à une descente avec une

inclinaison

_égale

à celle trouvée dans les

_champs

parallèles.

Les résultats _{obtenus pour les}

_alliages

sont assez

différents de ceux trouvés _pour les métaux. Dans les

alliages

l’inclinaison

dR

de la descente dans les

dH

champs

forts

mentionnée,

disparaît

aux très basses

températures,

à

_{l’exception}

de

_l’alliage

_Ni42Fe58’

Cette

_disparition

est sans doute due au fait

_qu’aux

températures

très basses la saturation absolue

est à peu

près

réalisée. L’ancienne observation

de

_Hegg

_que la saturation absolue ne s’obtient

280

que difficilement dans les nickel-fer de cette teneur

et

_{l’exception}

trouvée dans la

_présente

recherche,

indiquent

peut-être

que la tendance des

spins

du

fer de s’orienter

_{anti-parallèlement}

dans un réseau

cubique

à faces

centrées,

excerce une influence sur l’orientation des

_spins

même dans ces nickel-fer.

Dans la

_figure

on donne la différence rela-tive des résistances dans un

_champ

(R11 + R1)

fort

_parallèle

et dans un

_champ

fort

perpendiculaire

en fonction du nombre de

_magnétons

de Bohr _par atome. Comme Snoek l’avait

_déjà

fait remarquer

cette différence relative a un maximum dans la

_région

où le nombre de

_magnétons

_{de Bohr par} atome est

_égal

à un. En

_outre,

on

_distingue

un minimum secondaire curieux dans

_{l’alliage Ni76Fe24 qu’on pourrait}

attribuer à l’établissement d’une surstructure dans

cet

_alliage.

Tandis _{que dans les}

_alliages

_Rl)

est à peu

près

indépendante

de la

_température

cette

différence diminue considérablement dans les métaux purs

quand

la

_température

s’abaisse. Dans ces

derniers métaux c’est

_plutôt

la différence rela-

.

R1 )

qui

reste _{à peu}

_près

constante.

-A- _R1)

En outre aux basses

_{températures}

on observe dans _{les métaux purs} une

_augmentation

de la

résis-tance

_qui

est

_plus

forte dans un

_champ

perpendicu-laire que dans un

_{champ parallèle}

et

_qui

semble bien

analogue

à celle

_qu’on

trouve dans les métaux

non-ferromagnétiques. Inspiré

par le

diagramme

bien

connu de Kohler dans

_lequel

on trouve

_{généralement}

une courbe

_unique

si l’on considère en R0

fonction de

H

pour un

_métal,

_pur ou

_impur,

M. Smit

Ro

a considéré la différence relative ) en RO

fonction de Il a trouvé _que les résultats

ho

, ,

obtenus dans

_{l’hydrogène}

_liquide

et ceux obtenus

dans l’azote

_liquide

se

_rangent

bien sur une courbe

unique

si l’on met

_Hc

= ₂₂ ± i kilo-oersted. Comme cette _{valeur pour}

Hc

est

_égale

_{à 4 TC J s}

où

J J

dénote la

_{magnétisation}

de saturation on est conduit au

résultat assez

_plausible

_que le

_champ

effectif

_qui

agit

sur les électrons de conduction est

_égal

à H +

4nJs’

Remarque

de M.

_Shockley.

-- There appears to be

an

_interesting

correlation between the

_general

shape

of Prof. Gorter’s curve and the

_density

in

energy of states in _{energy bands.}

According

the

theory

of collective electron

_{ferromagnetism (see}

the discussions of Stoner and Smoluchowski and

the

_following

discussion

by

Shockley)

the " free surface " of the electron distribution should occur near Co and should be much smaller near Fe and Ni.

Since the

_higher

resistance of transition metals

depends

on the free

_surface,

it is reasonable to _suppose

that maximum

_{magnetoresistance}

eff ects occur

when the free surface is a maximum. This may account for the location of the maximum effect described

_by

Prof. Gorter.

It _may be that some of the

_magnetic

resistance effects are associated with

_spin-orbit

interactions which

_provoke

transitions from the s-band of the

higher magnetic

moment to the d-band of the

opposite

spin.

However,

perhaps

the

_principal

point

to be made is that there is an

_interesting

correlation between the behaviour of the observed effect ant the

_theory

of the

_density

of states _{per unit}

energy as a function of

_composition.

Remarque

de M. Bates. ---- 1 would

point

out

that,

in alnico

V,

AR

due to the

_application

of a

_magnetic

jft

field may be

negative

at room

_temperature.

Remarque

de M. Snoek. - Les

expériences

de

M. Smit ont été _{stimulées par l’idée de décider}

_quel

était le modèle le

_plus

valable,

celui de Heitler-London ou le modèle à bandes de Stoner.

_Jusqu’ici

les résultats semblent montrer _{que le modèle} de

Heitler-London est

_plus

correct.

Remarque

de M. Goldman. - In connection

ivith Dr

_{Shockley’s suggestion}

of a correlation

with other

_properties,

I believe it will be noted that if one

_plots

the

_magnetic

moment

_against

the atomic number for

_only

the face-centered

alloys

one obtains a curve

_quite

similar to that