Structural and magnetic properties of rare earth, cobalt and silicon based intermetallic compounds
Propriétés structurales et magnétiques de composés intermétalliques à base des terres rares, cobalt et silicium
Résumé
The Si for Co substitution in the RCo5 intermetallic compounds induces important modifications of the magnetic and crystal properties of this series of compounds.
The solubility limit of Si in RCo5 is temperature dependent. All the compounds have a CaCu5 type structure, but no Co-Co dumbbells are needed for the stabilization of this structure. The Si atoms are localized exclusively at the 3g crystallographic sites in all the compounds, regardless of the substitution percentage or of the R atom nature. This site has the particularity of having the maximum R atoms in the first vicinity. The c lattice parameter decreases upon Si/Co substitution.
In some of the heavy rare earth compounds (TbCo5-xSix, HoCo5-xSix) crystal symmetry change was observed. The symmetry lowers from hexagonal to orthorhombic with the reduction of the temperature. The symmetry change is due to the small displacement, along [210]hexa crystallographic direction, of the Co2c atoms to positions closer to the R atoms. This phenomenon is related to the particular alignment of the magnetic moments in the (a, b) plane.
The Si/Co substitution has an important influence both on the itinerant magnetism of Co and on the localized one of R. The Tc and µCo decrease fast upon Si substitution. These modifications are due to the reduction of the exchange field and to the 3d(Co)-3p(Si) hybridization. Combining different magnetisation measurement with neutron diffraction the magnetic phase diagrams were elaborated for the RCo5-xSix systems.
The solubility limit of Si in RCo5 is temperature dependent. All the compounds have a CaCu5 type structure, but no Co-Co dumbbells are needed for the stabilization of this structure. The Si atoms are localized exclusively at the 3g crystallographic sites in all the compounds, regardless of the substitution percentage or of the R atom nature. This site has the particularity of having the maximum R atoms in the first vicinity. The c lattice parameter decreases upon Si/Co substitution.
In some of the heavy rare earth compounds (TbCo5-xSix, HoCo5-xSix) crystal symmetry change was observed. The symmetry lowers from hexagonal to orthorhombic with the reduction of the temperature. The symmetry change is due to the small displacement, along [210]hexa crystallographic direction, of the Co2c atoms to positions closer to the R atoms. This phenomenon is related to the particular alignment of the magnetic moments in the (a, b) plane.
The Si/Co substitution has an important influence both on the itinerant magnetism of Co and on the localized one of R. The Tc and µCo decrease fast upon Si substitution. These modifications are due to the reduction of the exchange field and to the 3d(Co)-3p(Si) hybridization. Combining different magnetisation measurement with neutron diffraction the magnetic phase diagrams were elaborated for the RCo5-xSix systems.
La substitution de Si à Co dans les composés intermétalliques RCo5 induit des modifications importantes sur leurs propriétés structurales et magnétiques.
La limite de solubilité de Si dans RCo5 est dépendante de la température. Tous les composés RCo5-xSix étudiés ont une structure de type CaCu5 à haute température. Ils n'ont pas besoins des paires Co-Co pour stabiliser leur structure. Les atomes de Si sont localisés exclusivement sur le site cristallographique 3g dans tous les composés étudiés, quel que soit le taux de substitution ou la nature de la terre rare. Ce site a la particularité d'avoir un nombre maximal d'atomes R voisins. Le paramètre de maille c diminue avec l'augmentation du taux de substitution Si/Co.
Dans quelques composés avec terre rare lourds un changement de symétrie est observé : la symétrie diminué de hexagonale à orthorhombique avec la réduction de la température. Ce changement de symétrie est induit par un léger déplacement, selon la direction cristallographique [210]hexa, des atomes Co2c vers des positions plus proches des atomes R. Ce déplacement est relié à l'alignement particulier des moments magnétiques dans le plan (a, b).
La substitution Si/Co a une influence importante sur le magnétisme itinérant de Co et sur le magnétisme localisé de R. La température d'ordre et le moment magnétique de cobalt diminuent rapidement avec la substitution. Ces modifications sont induites par la réduction du champ d'échange et l'hybridation 3d(Co)-3p(Si). En combinant différents types de mesures magnétiques avec la diffraction des neutrons, des diagrammes de phases magnétiques des RCo5-xSix ont été élaborés.
La limite de solubilité de Si dans RCo5 est dépendante de la température. Tous les composés RCo5-xSix étudiés ont une structure de type CaCu5 à haute température. Ils n'ont pas besoins des paires Co-Co pour stabiliser leur structure. Les atomes de Si sont localisés exclusivement sur le site cristallographique 3g dans tous les composés étudiés, quel que soit le taux de substitution ou la nature de la terre rare. Ce site a la particularité d'avoir un nombre maximal d'atomes R voisins. Le paramètre de maille c diminue avec l'augmentation du taux de substitution Si/Co.
Dans quelques composés avec terre rare lourds un changement de symétrie est observé : la symétrie diminué de hexagonale à orthorhombique avec la réduction de la température. Ce changement de symétrie est induit par un léger déplacement, selon la direction cristallographique [210]hexa, des atomes Co2c vers des positions plus proches des atomes R. Ce déplacement est relié à l'alignement particulier des moments magnétiques dans le plan (a, b).
La substitution Si/Co a une influence importante sur le magnétisme itinérant de Co et sur le magnétisme localisé de R. La température d'ordre et le moment magnétique de cobalt diminuent rapidement avec la substitution. Ces modifications sont induites par la réduction du champ d'échange et l'hybridation 3d(Co)-3p(Si). En combinant différents types de mesures magnétiques avec la diffraction des neutrons, des diagrammes de phases magnétiques des RCo5-xSix ont été élaborés.