ANISOTROPIE ET MAGNÉTOSTRICTION
MAGNETOCRYSTALLINE ANISOTROPY IN RARE EARTHS AND THEIR ALLOYS

Résumé
L'anisotropie magnétocristalline d'impuretés de terres rares dopant du Gd a été mesurée par la méthode du couple dans la gamme de températures 4,2-200 °K. Un calcul basé sur le modèle à un ion donne un accord raisonnable avec l'expérience pour les impuretés de terres rares lourdes, contrairement au cas de la plupart des terres rares légères. La dépendance en température de la constante d'anisotropie est très bien explicable en supposant que les moments des impuretés se comportent paramagnétiquement dans le champ d'échange produit par les spins des Gd environnants. La dépendance en température anormale pour l'impureté de Sm a été interprétée en terme de mélange de l'état de haut J excité par l'interaction d'échange avec le spin de Gd. Le métal Gd pur ne présente qu'une anisotropie relativement faible, qui, toutefois, a une dépendance en température compliquée. L'origine de cette anisotropie devrait être entièrement différente de celle des autres terres rares, car le Gd n'a pas de moment orbital. Par addition d'Y non magnétique un changement très important dans la dépendance en température de l'anisotropie de Gd a été observé. Un effet similaire a aussi été produit par l'application d'une forte pression hydrostatique.

Abstract
Magnetocrystalline anisotropy of rare earth impurities doped in Gd metal was measured by torque method in a temperature range of 4.2 to 200 °K. Calculation based on the one-ion model agrees with experiment reasonably well for heavy rare earth impurities, while it does not for most of light rare earth impurities. Temperature dependence of the anisotropy constant can be explained fairly well by assuming that impurity moments behave paramagnetically in the exchange field produced by the surrounding Gd spins. Anomalous temperature dependence for Sm impurity was interpreted in terms of the mixing of the high J state excited by the exchange interaction with Gd spin. Pure Gd metal exhibits a relatively small anisotropy, which, however, exhibits rather complicated temperature dependence. The origin of this anisotropy should be entirely different from other rare earths, because Gd has no orbital magnetic moment. It was found that the addition of non-magnetic Y causes a drastic change in the temperature dependence of the anisotropy of Gd. A similar effect was also caused by the application of hydrostatic high pressure.