Frustration et instabilité de l'antiferromagnétisme itinérant (composés TMn₂)

par Eddy Lelièvre-Berna

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Rafik Ballou.

Soutenue en 1994

à l'Université Joseph Fourier (Grenoble) , dans le cadre de École doctorale physique (Grenoble) , en partenariat avec Laboratoire de magnétisme Louis Néel C.N.R.S Grenoble (laboratoire) .

Le président du jury était Bernard Castaing.

Le jury était composé de Maurice Gerl.

Les rapporteurs étaient Pierre Pfeuty, Björn Fak.


  • Résumé

    Une étude des composes intermétalliques TMn₂ dans lesquels les effets de la frustration topologique associée a l'instabilité de l'antiferromagnétisme sont les plus importants, est effectuée. Malgré de nombreuses difficultés liées a leur métallurgie, nous avons préparé et caractérisé plusieurs monocristaux, et pour la première fois un monocristal du compose (Y₀. ₉₇Sc₀. ₀₃)Mn₂. En étudiant le composé TbMn₂, nous avons mis en évidence l'existence d'une transition induite sous champ magnétique conduisant à l'annulation des moments de 3/4 des atomes de manganèse. Par opposition au méta-magnétisme à électrons collectifs des métaux à instabilités ferromagnétiques, nous avons désigné cette transition par le vocable antimétamagnétisme local. Cette transition a aussi été générée par simulation numérique d'un modèle de pseudo-spins sur un réseau triangulaire. Elle se réalise en raison des effets combines de la frustration et de l'instabilité de moment, mais nécessite également une anisotropie locale. Dans la phase de laves cubique, l'absence de phase mixte suggère qu'expérimentalement, les interactions d'échange tmn soient susceptibles de participer à l'avènement de l'antimétamagnétisme local dans TbMn₂. En étudiant le compose YMn₂ dans la phase non magnétique induite par substitution de 3% de scandium a l'yttrium, nous avons mis en évidence la présence de fluctuations de spin non corrélées associées a l'instabilité de moments, et de fluctuations corrélées dégénérées en modes. Induite par la frustration, cette dégénérescence conduit à un comportement de type fermion lourd avec une forte contribution électronique a la chaleur spécifique jamais atteinte pour un antiferromagnétisme itinérant (200mJ. K⁻². Formule⁻1). On note aussi que les corrélations inhérentes aux fluctuations observées, particularisent des sommes ou des différences de spins par paires d'atomes et la somme des spins d'un tétraèdre, en décorrélant les composantes de Fourier de la densité d'aimantation qui leurs sont respectivement associées.

  • Titre traduit

    Topological frustration and antiferromagnetic instability (TMn₂ compounds)


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  • Détails : 137 p.
  • Annexes : Bibliographie:84 réf.

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  • Cote : TS 94/GRE1/0026
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