Dichroïsme circulaire magnétique des rayons X dans les systèmes terre rare - métal de transition - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Thèse Année : 1997

X-ray magnetic circular dichroism in rare earth - transition-metal systems

Dichroïsme circulaire magnétique des rayons X dans les systèmes terre rare - métal de transition

Résumé

X-ray magnetic circular dichroism (XMCD) is the difference in absorption cross sections of ferro- or ferrimagnetic materials, for the two circular polarizations of light. XMCD is selective of the chemical species and the final orbital probed, by choice of the absorption threshold. Our study focuses on rare earth - transition metal systems, developed at Laboratoire L. Néel Laboratory, which combine localized 4f magnetism with the roaming magnetism of the 3d metal. La(NixCo1-x)5 and Tb(NixCo1-x)5 powders and Gd-Ni-Co amorphous films, have been studied at the rare earth L2,3 thresholds. In these compounds, the variation of the dichroism amplitude with Co content, can be described in a single phenomenological model taking into account the polarization of the 5d band by 3d-5d hybridization and the spin dependence of the radial part of the dipolar matrix elements, due to 4f-5d exchange. The giant signals, observed in Gd-Ni-Co, result from the magnetic anisotropy, perpendicular to the film plane. XMCD at the M4.5 rare earth and L2.3 transition metal thresholds, in HoCo2 and TbNi5 single crystals and in Er-Fe amorphous thin films, allowed the study in field and temperature of 4f and 3d magnetism. In Er-Fe, we have demonstrated a field-induced transition to a canted magnetic structure, predicted in theoretical models of sperimagnetic systems, around the compensation point. Measurements on single crystals have confirmed the sensitivity of the dichroism, detected in total electron yield, to the surface state of the samples. Finally, multiple scattering calculations, performed at the Co K threshold in R-Co compounds, showed that the XMCD signal correlates with the spin-orbit coupling in the rare earth 5d band, via the 4p(Co)-5d(R) hybridization.
Le dichroïsme circulaire magnétique des rayons X (XMCD) est la différence des sections efficaces d'absorption des matériaux ferro- ou ferrimagnétiques, pour les deux polarisations circulaires de la lumière. Le XMCD est sélectif de l'espèce chimique et de l'orbitale finale sondée, par choix du seuil d'absorption. Notre étude porte sur les systèmes terre rare - métal de transition, élaborés au Laboratoire L. Néel, qui associent le magnétisme 4f localisé au magnétisme itinérant du métal 3d. Les poudres La(NixCo1-x)5 et Tb(NixCo1-x)5 et les films amorphes Gd-Ni-Co, ont été étudiés aux seuils L2,3 de la terre rare. Dans ces composés, la variation de l'amplitude du dichroïsme avec la teneur en Co, peut se décrire dans un unique modèle phénoménologique prenant en compte la polarisation de la bande 5d par l'hybridation 3d-5d et la dépendance en spin de la partie radiale des éléments de matrice dipolaires, due à l'échange 4f-5d. Les signaux géants, observés dans Gd-Ni-Co, résultent de l'anisotropie magnétique, perpendiculaire au plan du film. Le XMCD aux seuils M4,5 des terres rares et L2,3 des métaux de transition, dans les monocristaux de HoCo2 et TbNi5 et dans les films minces amorphes Er-Fe, a permis l'étude en champ et en température du magnétisme 4f et 3d. Dans Er-Fe, nous avons mis en évidence une transition induite sous champ vers une structure magnétique cantée, prévue dans les modèles théoriques des systèmes spérimagnétiques, autour du point de compensation. Les mesures sur les monocristaux ont confirmé la sensibilité du dichroïsme, détecté en rendement total d'électrons, à l'état de surface des échantillons. Enfin, les calculs de diffusion multiple, réalisés au seuil K du Co dans les composés R-Co, ont montré que le signal de XMCD est corrélé au couplage spin-orbite dans la bande 5d de la terre rare, via l'hybridation 4p(Co)-5d(R).
Fichier non déposé

Dates et versions

tel-04000894 , version 1 (22-02-2023)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04000894 , version 1

Citer

Jean-Pascal Rueff. Dichroïsme circulaire magnétique des rayons X dans les systèmes terre rare - métal de transition. Electrons fortement corrélés [cond-mat.str-el]. Université Joseph Fourier Grenoble, 1997. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-04000894⟩
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