SINGLE CRYSTAL NEUTRON DIFFRACTION STUDIES OF HCP RARE EARTH THORIUM ALLOYS

Résumé
On a fait antérieurement des mesures par diffraction neutronique sur des échantillons en poudre d'alliages de Th-terres rares. On a trouvé que l'addition du thorium dans les terres rares tendait de stabiliser la structure ferromagnétique par rapport à la structure hélicoïdale. On rapporte ici des résultats plus précis qu'on a obtenus avec des monocristaux. L'alliage 85 % Dy-15 % Th est ferromagnétique au-dessous de la température de Curie, T_c = 119 °K, sans aucune indication d'une structure hélicoïdale. Quand on ajoute le thorium à l'holmium, on trouve que la température de Néel aussi bien que l'angle entre l'aimantation en plans adjacents déroît. La structure conique est supprimé dans l'alliage 95 % Ho-5 % Th. Une phase ferromagnétique se forme ; dans cette phase les moments magnétiques se trouvent dans le plan mais avec une modulation faible superposée. Quand on augrnente la concentration du thorium, cette modulation disparaît et la structure ferromagnétique est conservée. L'addition du thorium a l'erbium entraîne la décroissance de la température où s'ordonnent les composantes des moments magnétiques dans le plan, mais la température à laquelle la structure conique se développe augmente. L'alliage 95 % Er-5 % Th a les trois mêmes types de structure que l'erbium pur mais avec une séquence différente. Les alliages 90 % Er-10 % Th, et 85 % Er-15 % Th possèdent seulement des structures ferromagnétiques.

Abstract
Previous powder neutron diffraction measurements of polycrystalline hcp Ho- and Er-Th alloys showed that the addition of the Th tended to enhance the ferromagnetic structure of the rare earths. We report here more detailed single crystal studies of representative alloys of rare earths with Th. An 85 % Dy-15 % Th crystal is ferromagnetic below T_c = 119 °K with no visible region of spiral structure. The addition of Th to Ho causes a drop in T_N and a decrease in the interlayer turn angle of the spiral phase. The conical structure is suppressed with as little as 5 at. % Th and a phase with a large ferromagnetic base plane component and a small superimposed modulation is observed. As the concentration of Th is increased this extra modulation is eliminated and only the ferromagnetic component remains. Dilution of Er by Th causes a drop in the ordering temperature of the basal plane spiral component but a rise in the conical ferromagnetic transition temperature. A 95 at. % Er-5 % Th alloy shows all three regions of magnetic order of Er but their temperature sequence is changed. Alloys containing 90 and 85 at. % Er, however, have only a ferromagnetic structure.