Ferromagnetism in novel compounds of the R3Pt23Si11 series with heavy rare earth: Gd, Tb, Dy, Ho and Er

International audienceWe have synthesized new compounds of the R3Pt23Si11 series with R=Gd, Tb, Dy, Ho and Er, and studied their magnetic and thermodynamic properties. X-ray powder diffraction characterization confirms that all these compounds crystallize in the same face-centered cubic structure, space group Fm-3m, as Ce3Pt23Si11. They all present a ferromagnetic order at low temperatures. The Curie temperatures range between 42±1 K to 3.39±0.05 K for Gd3Pt23Si11 to Er3Pt23Si11 respectively. For all compounds the value of the spontaneous moment at 2 K is far below the value expected for the saturated moment of the R3+ ions, except for the Gd compound. The estimations of the magnetic entropy at TC remain smaller than the full entropy of the fundamental multiplet, Rln(2J + 1). Both reductions, of the moment and of the magnetic entropy, are ascribed to the crystal field effects. In the paramagnetic phase the thermal variation of the suceptibilities follow a Curie-Weiss law with Curie constants in good agreement with the theoretical value

Physical properties of the R3Pt23Si11 compounds with volatile rare earth: Sm, Eu, Tm and Yb

International audienceThe new R3Pt23Si11 series, where R is a rare earth, has been completed with the synthesis of three new compounds with volatile rare earth : R = Eu, Sm, and Tm. The studies of their physical properties have been performed along with those of the Yb3Pt23Si11 compound. The X-ray powder diffrac-tion patterns confirm that they all crystallize in the same face-centered cubic structure, space group F m - 3m, as the rest of the series. The refinements of the diffraction patterns show an anomalously high lattice parameter in Eu3Pt23Si11 and Yb3Pt23Si11, indicating a divalent valence state for Eu and Yb. This 2+ valence state for Eu and Yb ions is confirmed by the magnetic measurements. A ferromagnetic order is observed at Tc = 5.54±0.07 K and 10.12±0.07 K in Eu3Pt23Si11 and Sm3Pt23Si11 respectively. In Tm3Pt23Si11 no magnetic order is found down to 0.36 K while Yb3Pt23Si11 reveals a dia-magnetic behavior. At low temperatures the spontaneous moment, Ms , in Eu3Pt23Si11 is in agreement with a L=0, S=7/2 state for the Eu 2+ ion. On the contrary in Sm3Pt23Si11, Ms is far below the 0.714 µB expected for the saturated moment of the Sm 3+ in the J =7/2 ground state multiplet

Magneto-optical spectroscopy of (Ga,Mn)N epilayers

We report on the magneto-optical spectroscopy and cathodoluminescence of a set of wurtzite (Ga,Mn)N epilayers with a low Mn content, grown by molecular beam epitaxy. The sharpness of the absorption lines associated to the Mn$^{3+}$ internal transitions allows a precise study of its Zeeman effect in both Faraday and Voigt configurations. We obtain a good agreement if we assume a dynamical Jahn-Teller effect in the 3d$^{4}$ configuration of Mn, and we determine the parameters of the effective Hamiltonians describing the $^{5}T\_{2}$ and $^{5}E$ levels, and those of the spin Hamiltonian in the ground spin multiplet, from which the magnetization of the isolated ion can be calculated. On layers grown on transparent substrates, transmission close to the band gap, and the associated magnetic circular dichroism, reveal the presence of the giant Zeeman effect resulting from exchange interactions between the Mn$^{3+}$ ions and the carriers. The spin-hole interaction is found to be ferromagnetic

Crystal structure and physical properties of the new ternary compounds Nd3Pt23Si11 and Pr3Pt23Si11

International audienceThe two ternary compounds, Pr3Pt23Si11 and Nd3Pt23Si11 have been synthesized for the first time. They both crystallize in the same Fm-3m cubic space group as Ce3Pt23Si11. Their lattice parameters are aPr = 16.8633(3) Å and aNd = 16.8498(4) Å for Pr3Pt23Si11 and Nd3Pt23Si11, respectively. From magnetic and heat capacity measurements, Nd3Pt23Si11 is found to present a magnetic transition at 1.6 K, whereas for Pr3Pt23Si11, the magnetic susceptibility shows typical paramagnetic Van Vleck behavior at low temperatures

CeB6 macroscopically revisited

5 pagesInternational audienceMagnetic susceptibility anisotropy and high sensitivity magnetostriction measurements are used to investigate the symmetry of CeB$_6$ ordered states. The antiferromagnetic state is confirmed as tetragonal, but no deviation from the cubic symmetry is observed in the so-called antiferroquadrupolar phase, where only volume effects are detected. In this phase, the temperature dependence of the strain field-susceptibilities is typical of non-ordered quadrupoles. Moreover, while an antiferroquadruplar order should be cubic, this symmetry is incompatible with the $\langle\frac{1}{2}\frac{1}{2}\frac{1}{2} \rangle$ ordering wave-vector. The antiferroquadrupolar description of CeB$_6$ phase II is clearly inconsistent and an alternative model, based on a unidimensional representation of the cube, has to be sought

Comportement magnétique anormal du composé skuttérudite CePt4Ge12

National audienceEn raison de leur très faible conductivité thermique les systèmes à cage (clathrates) remplis apparaissent comme des matériaux potentiellement intéressants pour des applications en thermoélectricité. Il est généralement admis que les propriétés de ces systèmes sont dues à une dynamique particulière, effet de rattling de l'atome hôte, indépendante de celle du réseau. Toutefois l'existence d'un couplage réseau-atome hôte est suggérée par certains résultats expérimentaux [1,2]. Par exemple des comportements de type fermion-lourd observés dans la série des skuttérudites remplies ROs4Sb12 pourraient être expliqués par un couplage des modes de vibration locaux de la terre rare hôte avec la bande de conduction et non plus par un couplage de type Kondo [2]. Dans la nouvelle série des RPt4Ge12 la première étude des propriétés magnétiques de CePt4Ge12 classait ce composé à la frontière entre un comportement valence intermédiaire (VI) et un comportement de type réseau Kondo [3]. La diffusion des neutrons est une technique originale et puissance pour l'étude des systèmes de terre rare à comportement anormal qui permettrait de discriminer entre ces deux possibilités. En effet la fonction de diffusion (ou susceptibilité dynamique) des systèmes VI a une variation thermique très particulière. A basse température, pour T << TK, elle présente une large structure inélastique à haute énergie. Au contraire dans les composés Kondo on observe généralement des structures inélastiques bien résolues dues aux excitations de champ cristallin. Nous avons synthétisé récemment les composés à base de La et Ce et réalisé les premières mesures de spectroscopie neutrons à l'Institut Laue-Langevin sur le spectromètre à temps de vol IN4C. Nos résultats révèlent une forte contribution des phonons dans les deux composés. L'excès de signal observé à basse température et à bas angles dans CePt4Ge12 est en accord avec un comportement de type valence intermédiaire. [1] M. M. Koza et al., Nature Materials 7 805 (2008) [2] S. Tsutsui et al., Phys. Rev. B 86 195115 (2012) [3] R. Gumeniuk et al., J. Phys.: Condens. Matter 23 465601 (2011

Retrieving CeB 6 's lost magnetic entropy

International audienceThe reported temperature variations of CeB 6 's magnetic entropy are inconsistent with the fourfold degeneracy of the crystal field ground state. This old question is here addressed through new specific heat measurements and an improved description, in the cage context, of both the phonons and crystal field contributions to the specific heat. The antiferromagnetic transition is characterized as first order and its latent heat determined. From the phonons' dispersion for a cage compound, the lattice specific heat contribution is derived from the LaB 6 data. Once corrected for the first-order transition and lattice contributions, the magnetic entropy displays the characteristic plateau of the quadruplet crystal field ground state, but at temperatures in excess of 30 K. Below 30 K, as the ordering temperature is approached, the magnetic entropy is substantially reduced. This anomalous temperature dependence is consistent with a crystal field ground state split by the rare-earth movement, a phenomenon specific to rare-earth cage compounds

The quadrupolar contribution to x-ray magnetic circular dichroism in ReZn compounds.

11 pagesInternational audienc

Synthèse sous haute pression et haute température de nouveaux composés de skuttérudites et de nouveaux ternaires Re3Pt4Ge13

International audienc

Synthèse sous haute pression du composé skuttérudite SmPt4Ge12

National audienceLes composés de skuttérudites remplies, à base de terre rare (Tr) présentent une grande variété de propriétés physiques très intéressante à basse température (supraconductivité, fermion lourd, antiferromagnétisme, ...). Celles-ci sont très certainement liées à la structure cristalline particulière, de type cage, où l'atome de terre rare hôte est très faiblement lié à son site cristallographique. Les composés de la nouvelle famille TrPt4Ge12 ont été synthétisés avec Tr = La, Ce, Pr, Nd et Eu sous pression normale. Pour obtenir la phase SmPt4Ge12 il est nécessaire de passer par une dernière étape de synthèse sous haute pression, à haute température. Nous présentons ici les conditions de synthèse sous haute pression et montrons, par une étude par diffraction de rayons X, qu'il existe une fenêtre très étroite de pressions pour obtenir le composé SmPt4Ge12 de façon optimale : à trop faible pression la phase ne se forme pas et sous trop forte pression, elle est détruite et d'autres composés ternaires apparaissent. Une étude comparative de l'évolution du paramètre de maille de cette série TrPt4Ge12, avec les terres rares légères montre que l'ion samarium est dans un état trivalent. Les mesures magnétiques à basse température ne mettent pas en évidence d'ordre magnétique à basse température. En revanche, la susceptibilité jusqu'à 300K a un comportement de type Van-Vleck, observé très souvent dans les composés du samarium. A partir de mesures de chaleur spécifique à basse température, une valeur de l'ordre de 100 mJ / (mol K2) est déduite pour le coefficient de Sommerfeld. Cette valeur est comparable à celles obtenues pour des systèmes fermions lourds