Étude par diffusion de neutrons des propriétés dynamiques des systèmes métalliques réentrants

par Stéphane Lequien

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Bernard Hennion.

Soutenue en 1988

à Paris 11 .


  • Résumé

    On appelle systèmes magnétiques réentrants des alliages désordonnés où la compétition entre interactions ferro et antiferromagnétiques donne lieu à la succession de phases : paramagnétique - (anti) ferromagnétique - type verre de spin. Nous avons étudié l'évolution avec la température des excitations collectives magnétiques dans deux systèmes ferromagnétiques réentrants (Fe1- xMnx) ₇ ₅ P ₁₆ B ₆ Al₃ et Cr1-xFex• Ces excitations sont des ondes de spins obéissant à la loi de dispersion w = Δ + Dq2, D étant la rigidité magnétique du système. Nos mesures par diffusion inélastique des neutrons ont mis en évidence des anomalies importantes dans l'évolution thermique de la dynamique des systèmes réentrants dont nous présentons également la dépendance avec la concentration. Pour une concentration donnée, lorsque la température décroît depuis la phase ferromagnétique, on observe l'apparition d'ondes de spin amorties au-dessous de Tc. La constante D croît alors que les amortissements critiques disparaissent. Mais au lieu de continuer à croître jusqu'aux plus basses températures comme dans un ferromagnétique normal, D passe par un maximum et se met à décroître alors qu'un amortissement de type nouveau apparaît et que la susceptibilité statique croît. Dans la gamme de température où la susceptibilité alternative s'effondre, la tendance s'inverse à nouveau et on peut observer une recroissance de D, une décroissance des amortissements et une saturation de la susceptibilité statique. La température où se situe ce minimum de D évolue avec la concentration et augmente lorsque la frustration du système croit. D'autre part, ce comportement est observé sans changement appréciable des paramètres dynamiques lorsqu'on applique un champ magnétique qui permet la saturation technique de l'aimantation. Cette évolution avec la concentration déterminée sur a-FeMn permet de mieux comprendre les comportements reportés pour d’autres systèmes où des mesures moins précises avaient abouti à des conclusions erronées. Pour étayer ce point de vue nous avons repris l’étude du CrFe, premier composé de ce type à avoir été étudié par diffusion inélastique des neutrons. Nos observations permettent une confrontation intéressante pour les mécanismes, homogènes ou inhomogènes, proposés pour ces systèmes. Associées aux observations de diffusion élastique des neutrons dans ces mêmes systèmes elles fournissent un matériau nouveau à la réflexion des théoriciens.

  • Titre traduit

    Dynamical properties in metallic reentrant spin glass studied by inelastic neutron scattering


  • Résumé

    Reentrant magnetic systems are disordered alloys where the competition between ferro and antiferromagnetic interactions gives rise to the successive phases paramagnetic-(anti) ferromagnetic spin glass like. We have studied the temperature dependence of the magnetic collective excitations in two ferromagnetic reentrant systems (Fe1- xMnx) ₇ ₅ P ₁₆ B ₆ Al₃ et Cr1-xFex• The excitations are spin waves obeying the dispersion relation w = Δ + Dq2, where D is the magnetic stiffness constant of the system. Our measurements, using inelastic neutrons scattering, evidenced large anomalies on the thermal evolution of the magnetic dynamics the concentration dependence of which is also reported. At a given concentration, when the temperature is lowered from the paramagnetic phase, damped spin waves appear below Tc. The constant D increases while the critical damping vanishes. But instead of a continuous increase with decreasing temperature, as in usual ferromagnets, D goes through a maximum and starts to decrease while a new kind of damping takes place and the static susceptibility increases. In the temperature range where the a. C. Susceptibility drop off, there is a new inversion and an increase of D may be observed, together with a decrease of the damping and a levelling of the static susceptibility. The temperature where D reaches its minimum value varies with the concentration and is higher when the frustration increases. On the other hand this behaviour presents no appreciable change when a static magnetic field is applied, high enough to induce the technical saturation of the magnetization. The concentration dependence determined on a-FeMn allows us to understand better the behaviour reported for other systems where less precise measurements lead to erroneous conclusions. This point of view has been corroborated by a reexamination of the CrFe, first compound of this kind which had been studied by inelastic neutron studies. Our observations allow an interesting check for mechanism, homogeneous or inhomogeneous, which may be put forward in these systems. Associated to the observations by elastic neutron scattering they provide a new material for theoretical models.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (118 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 115-118

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  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(1988)36
  • Bibliothèque : Centre Technique du Livre de l'Enseignement supérieur (Marne-la-Vallée, Seine-et-Marne).
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TH2014-034886
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