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Magnetic properties and magnetic structures of TmSe at low temperatures

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Academic year: 2021

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HAL Id: jpa-00218911

https://hal.archives-ouvertes.fr/jpa-00218911

Submitted on 1 Jan 1979

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Magnetic properties and magnetic structures of TmSe at low temperatures

D. Debray, D. Decker, M. Sougi, R. Kahn, J. Buévoz

To cite this version:

D. Debray, D. Decker, M. Sougi, R. Kahn, J. Buévoz. Magnetic properties and magnetic structures of TmSe at low temperatures. Journal de Physique Colloques, 1979, 40 (C5), pp.C5-358-C5-358.

�10.1051/jphyscol:19795126�. �jpa-00218911�

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JOURNAL DE PHYSIQUE Collogue C5, supplement au n° 5, Tome 40, Mai 1979, page C5-358

Magnetic properties and magnetic structures of TmSe at low temperatures

D. Debray, D. L. Decker, M. Sougi, R. Kahn and J. L. Buevoz (*)

Laboratoire Leon-Brillouin, B.P. N° 2, 91190 Gif-sur-Yvette, France

Résumé. — Nous avons déterminé les propriétés et structures magnétiques à basses températures d'un échantillon polycristallin de TmSe (a = 5,683 Â) par diverses techniques expérimentales. On a trouvé un moment magnétique effectif de 6,88 ju

B

qui correspond à un état de valence de 2,8 + , et une anomalie à T ~ 40 K dans la susceptibilité magnétique. Les mesures d'aimantation à basses températures (T = 4,2 K et 2 K) ne montrent aucune saturation et donnent une valeur de 3.8 ^

B

/Tm à H ~ 380 kOe. Nous avons trouvé deux transitions magnétiques à basses températures (T

N1

~ 40 K et T

N2

— 3,5 K) par diffraction neutronique. Les ordres magnétiques ne sont pas à longue portée et peuvent être expliqués comme un ordre à courte distance, ou en supposant l'existence de micro- domaines magnétiques. Le moment magnétique de l'ion Tm obtenu par des mesures de diffraction de neutrons à 2 K est égal à 2,32 n

B

. Nous avons aussi effectué des mesures du spectre de fluctuations des moments magné- tiques par diffusion inélastique de neutrons (temps de vol). Ces mesures n'indiquent aucun splitting dû au champ cristallin. Elles montrent un pic quasi élastique dont la largeur T(HWHM) diminue quand on baisse la tempé- rature et suit la loi T{T) — 0,337 T

0,62

. Les mesures d'effet Môssbauer montrent aussi l'apparition d'un ordre des moments magnétiques à T ~ 40 K en accord avec les mesures de susceptibilité magnétique et de diffraction neutronique. Ce comportement magnétique de notre échantillon de TmSe est difficile à comprendre. Nous pen- sons que c'est la déviation de la stœchiométrie exacte (un manque d'environ 2 % en Tm) et la présence des lacunes qui conduisent à ce comportement anormal par rapport à un échantillon bien stoechiométrique.

Abstract. — The low temperature magnetic properties and structures of a polycrystalline sample of TmSe {a = 5.683 A) have been studied by various experimental techniques. Magnetic susceptibility measurements indicate a Curie-Weiss behaviour at high temperatures with an effective moment of 6.88 n

B

, which corresponds to a valence state of 2.8 + . An anomaly in the susceptibility behaviour is also observed at T ~ 40 K. Magne- tization measurements at 2 K and 4.2 K, respectively, give no indication of reaching saturation in a field up to 380 kOe and give a maximum moment of 3.8 n

B

per Tm ion. Neutron diffraction measurements show the existence of two magnetic transitions at T

m

=: 40 K and T

N2

— 3.5 K. Analysis of the neutron diffraction spectra indi- cates that the magnetic ordering is not long-range and can be explained as a short-range order at T ~ 40 K and by assuming the existence of magnetic microdomains below 3.5 K. The magnetic moment per Tm ion at 2 K is equal to 2.32 /i

B

. Time-of-flight (TOF) inelastic neutron scattering measurements show no evidence of crystal- field splitting and a Lorentzian quasi-elastic peak with a width T(HWHM) which follows a temperature depen- dence given by r(T) = 0.337 T

0

-

62

. Mossbauer effect measurements show the appearance of some kind of magnetic order at T ~ 40 K in agreement with susceptibility and neutron diffraction measurements.

We do not yet have a clear understanding of the magnetic behaviour of our TmSe sample. However, we believe that the abnormal behaviour of our sample is due to deviation from exact stoichiometry and the presence of vacancies caused by a Tm deficiency.

(*) Institut Laue-Langevin, B.P. 156 X, 38042 Grenoble-Cedex, France.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphyscol:19795126

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