Etude expérimentale et théorique de la relaxation des moments magnétiques dans un verre de spin Ising
Résumé
We study dynamical properties of the metallic Ising spin glass compound FexTiS2 where iron atoms are intercalated in a layered structure. SQUID static magnetization as well as structural characterizations measurements (powder method, Rietveld refinement) are presented so as to understand the complex phase diagram of this alloy. We study the form of the spin relaxation function. One of the interests of working with such an anisotropic material is to be close to models used by theorists and numerical simulations. This ones, for temperatures below Tg and for T = Tg, shows an algebraic behavior of the relaxation function. With the aim of giving an insight into the dynamics above Tg, muon depolarization (mSR) (for x = 2, 3 and 5 %) and neutron spin echo (NSE) (x = 20 and 36 %) experiments are carried out. These two spectroscopy techniques together give access to a time window extending approximately from nanosecond to microsecond. Both reveal quasi-static character and a quite slow spin dynamics, but in the case of mSR, the shape of the dynamical spin-spin autocorrelation function q(t) is indirectly determined with the help of a new depolarization model. Analysis of our experimental spectra are conducted by the comparisons with curves drawn from numerical calculus based on this model and by fits using assumptions for q(t). The results are coherent with q(t) taking an Ogielski form and the thermal variations of the microscopic parameters agree well with simulations of 3D Ising spin systems. We note qualitative differences of dynamics between this quasi Ising compound and Heisenberg alloys such as AuFex and AgMnx. For this last one, observation of the spectra clearly indicates a quasi-algebraic spin relaxation.
Nous étudions principalement les propriétés dynamiques dans le verre de spin quasi-Ising métallique FexTiS2 où les atomes de fer sont insérés par intercalation dans une structure en feuillets. Des mesures d'aimantation statique au SQUID et de caractérisation structurale par diffraction de rayons X (diagramme de poudre, affinement Rietveld) sont présentées afin de comprendre le diagramme de phase. Nous étudions la forme de la relaxation de spin en fonction de la température et de la concentration d'impuretés x. L'intérêt de travailler avec ce type de matériau très anisotrope est de se placer dans les conditions proches des modèles théoriques et des simulations numériques. Ceux-ci, en dessous de la température de gel Tg et à T = Tg, montrent une relaxation de forme algébrique. Afin de sonder la dynamique au-dessus de Tg, nous utilisons les techniques de spectroscopie de dépolarisation de muons (mSR) (pour x = 2, 3 et 5 %) et d'écho de spin de neutrons (NSE) (x = 20 et 36 %). Ces deux procédés d'investigation ensemble donnent accès à une fenêtre de temps qui va de la nanoseconde à la microseconde. Ils révèlent un caractère quasi-statique et une dynamique lente des spins sur une plage importante de température au-dessus de Tg. La forme de la fonction d'autocorrélation dynamique spin-spin q(t) est déterminée grâce à un modèle de dépolarisation de muons. L'analyse des spectres expérimentaux s'appuie sur la comparaison avec les courbes provenant de calculs numériques basés sur ce modèle ainsi que sur les ajustements effectués. Les résultats sont cohérents avec une l'existence fonction q(t) suivant la forme d'Ogielski. Le comportement thermique des paramètres microscopiques est en accord avec les simulations d'Ogielski sur des systèmes Ising 3D. Nous constatons une différence qualitative de la dynamique entre ce composé quasi-Ising et les composés Heisenberg AuFex et AgMnx. Pour ce dernier, l'observation des spectres de dépolarisation indique une relaxation quasi algébrique.
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