HAL Id: jpa-00214443
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Submitted on 1 Jan 1971
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PROPRIÉTÉS MAGNÉTIQUES ET STRUCTURES MAGNÉTIQUES DE QUELQUES COMPOSÉS TGa2
B. Barbara, C. Bécle, E. Siaud
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B. Barbara, C. Bécle, E. Siaud. PROPRIÉTÉS MAGNÉTIQUES ET STRUCTURES MAGNÉ- TIQUES DE QUELQUES COMPOSÉS TGa2. Journal de Physique Colloques, 1971, 32 (C1), pp.C1- 1126-C1-1127. �10.1051/jphyscol:19711402�. �jpa-00214443�
JOURNAL DE PHYSIQUE Colloque C I, supplément au n° 2-3, Tome 32, Février-Mars 1971, page C 1 - 1126
PROPRIÉTÉS MAGNÉTIQUES ET STRUCTURES MAGNÉTIQUES DE QUELQUES COMPOSÉS TGa2
B. BARBARA, C. BÉCLE et E. SIAUD Laboratoire d'Electrostatique et de Physique du Métal
C. N. R. S., Cedex 166, 38, Grenoble, France
Résumé. —• Les composés TGa2 de type AIB2 ont une structure hexagonale simple. Des mesures d'aimantation dans des champs atteignant 90 kOe et à des températures comprises entre 1,5 et 300 °K montrent le comportement méta- magnétique de ces composés au-dessous de leur température de Néel. Nous avons étudié la configuration magnétique des moments des atomes de terre rare par diffraction neutronique, à 4,2 °K dans les composés HoGa2 et DyGa2. Les raies de diffraction s'indexent dans la maille double orthohexagonale. Les moments magnétiques ont un arrangement colinéaire et sont situés dans le plan de base : ceux d'holmium sont parallèles à l'axe a de la maille et valent 9,5 + 0,5 MB ;ceux du dysprosium sont parallèles à l'axe b et valent 7,55 ± 0,5 un- Ces structures magnétiques rendent compte des comportements antiferromagnétiques observés.
Abstract. — The structure of the TGa2 compounds of AIB2 type is hexagonal. Magnetic measurements have been made in fields up to 90 kOe at temperatures ranging from 1.5 to 300 °K. The compounds are metamagnetic below their Neel temperature. Neutron diffraction patterns were obtained at 4.2 °K for the DyGa2 and HoGa2 compounds. The magnetic reflections are indexed in the orthohexagonal double cell. The configuration of the magnetic moments is collinear in the basal plane. The holmium moments are parallel to the a-axis with a value of 9.5 ± 0.5 /IB- The dysprosium moments are parallel to the b-axis with a value of 7.55 ± 0.5 fi-a. These magnetic structures account for the observed antiferroma- gnetic behaviour of the compounds.
Les composés TGa2 où T représente un élément terre rare cristallisent dans une structure hexagonale de type A1B2 [1], de paramètres a et c voisins [2].
La structure est constituée de couches d'atomes de terre rare et de gallium empilées alternativement ; dans chaque couche les atomes ont un arrangement hexagonal mais celles de gallium contiennent deux fois plus d'atomes que celles de terre rare. Sur ia figure 1
FIG. 1. — Projection des structures cristallines et magnétiques des composés DyGa2 et HoGa2.
nous avons représenté une projection de cette structure parallèlement à l'axe c de la maille.
Les composés étudiés ont été préparés en fondant les éléments constituants, de pureté 99,9 % pour les terres rares et 99,99 % pour le gallium, dans un four à induction. Une analyse aux rayons X les a révélés exempts de toute autre phase. Les aimantations des composés avec le praséodyme, le néodyme, le terbium, le dysprosium et Pholium ont été mesurées par la méthode d'extraction axiale entre 1,8 et 300 °K dans des champs allant jusqu'à 25 ou 80 kOe.
Tous ces composés présentent un même caractère
antiferromagnétique. Sur la figure 2 nous avons porté à titre d'exemple la variation thermique de l'inverse de la susceptibilité de TbGa2 et HoGa2. A haute
FIG. 2. — Variation thermique de l'inverse de la susceptibilité de TbGa2 et HoGa2. Aimantation de HoGa2 à 4,2 °K.
température l'inverse de la susceptibilité de tous les composés suit une loi de Curie-Weiss ; les constantes de Curie qui en sont déduites sont en bon accord avec celles calculées pour les ions terres rares libres et trivalents. Ensuite, leur susceptibilité initiale passe par un maximum définissant la température de Néel. Le tableau 1 rassemble les valeurs des températures de Néel, des températures de Curie paramagnétiques et des moments effectifs tirés des constantes de Curie.
Aux températures inférieures à la température de Néel, l'aimantation en champ faible est proportionnelle
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphyscol:19711402
PROPRIÉTÉS MAGN~TIQUES ET STRUCTURES MAGNÉTIQUES DE QUELQUES COMPOSÉS C 1 - 1127
au champ ; cependant pour les champs supérieurs à une valeur critique, l'aimantation croît rapidement avant de tendre vers la saturation. La transition métamagnétique ne présente pas d'hystérésis en champ.
Après l'application d'un champ de 80 kOe, l'aimanta- tion rémanente est nulle. Sur la figure 2 nous avons représenté la variation de l'aimantation de HoGa, à
4,2 O K . Dans des champs forts, l'aimantation se sature
difficilement. Nous avons déterminé l'aimantation spontanée à l'aide d'une loi d'approche en 1/H2 ; elle est de 9,55 pB.
Tous ces résultats sont en accord avec ceux de Williams et ses collaborateurs [3].
Afin de préciser le comportement antiferromagné- tique de ces composés nous avons déterminé les struc- tures magnétiques de DyGa, et HoGa, en champ nul par diffraction de neutrons monochromatiques non polarisés. Pour ces deux composés, nous avons enre- gistré des diagrammes à 77 et 4 0K. Les raies de diffraction observées à 77 OKs'indexent dans la maille cristallographique ; leurs intensités s'interprètent par la diffusion nucléaire cohérente des neutrons. A 4,2 OK les diagrammes présentent des raies magnétiques
supplémentaires qui s'indexent toutes dans une maille orthohexagonale double de la maille cristallographique -
et de paramètres a, b et c avec b = a J3.
Les atomes porteurs de moments sont uniquement les atomes de terres rares ; ils sont au nombre de deux par maille magnétique et sont donc couplés antiparallèlement. Le diagramme de DyGa, présente une forte intensité pour la raie 100 et une intensité nulle pour la raie 010. Ceci conduit à orienter les moments dans le plan de base parallèlement à la direction b. En utilisant le facteur de forme donné par Nereson et al. 141, l'accord entre les intensités calculées et observées est alors excellent pour une valeur du moment de 7,55 f 0,s pB par atome de dysprosium. Sur le diagramme de HoGa, on observe au contraire une forte intensité pour la raie 010 et nulle pour la raie 100. Les moments sont alors dirigés parallèlement à a. Le meilleur accord entre les inten- sités calculées et observées est obtenu en utilisant avec le facteur de forme donné par Koehler et al. [5] une valeur du moment de 9,s + 0,s pB. Ces résultats rendent bien compte du comportement antiferroma- gnétique observé et les valeurs des moments sont en bon accord avec les mesures magnétiques précédem- ment décrites.
Les directions des moments sont fixées par le champ cristallin dû principalement aux atomes de gallium proches voisins. Le terme d'ordre 2 ( ~ ; ) du champ étant de même signe pour les ions Dy et Ho fixe le moment dans le plan de base. Les termes d'ordre
~ ( V Z ) ont des signes opposés pour les deux ions ; ils fixent les moments dans des directions perpendiculaires [6] dans le plan dc base comme nous l'avons observé.
Bibliographie
[l] HOFMANN (W.), JANICHE (W.), Naturwiss., 1935, 23, [4] NERESON (N.), OLSEN (C.), ARNOLD (G.), J. Appl.
8 5 1 . Phys., 1966, 37, 4575.
[2] RAMAN (A.), 2. für Metallk., 1967, 58, 179. [5] KOEHLER (W. C.), WOLLAN (E. O.), WILKINSON (M. K.), [3] WILLIAMS (H. J.), WERNICK (J. H.), SHERWOOD (R. C.), Phys. Rev., 1958, 37, 110.
Communication privée. [6] PIERRE (J.), Communication privée.
