ANISOTROPY AND MAGNETOSTRICTION OF 4d AND 5d TRANSITION-METAL IONS IN GARNETS AND SPINEL FERRITES

Résumé
Grâce à leur couplage spin-orbite très fort, les ions des séries 4d et 5d apportent une contribution importante aux propriétés anisotropes des ferrites et grenats. En particulier les ions d⁵ en état de spin bas, tels que Ru³⁺, OS³⁺, Rh⁴⁺ et Ir⁴⁺, présentent un intérêt particulier car leurs niveaux d'énergie les plus bas, qui déterminent leurs propriétés magnétiques, ont une structure simple. Les contributions à l'anisotropie et à la magnétostriction peuvent être explicitement calculées dans le cadre de la théorie à un ion et dans la gamme de températures 0 ≤ T ≤ T_c, ce qui n'est plus possible pour d'autres ions anisotropes. La comparaison entre théorie et résultats expérimentaux fournit un excellent accord dans les cas choisis, ce qui étaye l'hypothèse simple du modèle à un ion dans le cas d'un système magnétique ordonné.

Abstract
Some 4d and 5d transition-metal ions are expected to contribute significantly to the anisotropic properties of ferrites and garnets owing to their strong spin-orbit coupling. In particular the low-spin d⁵ ions such as Ru³⁺, Os³⁺, Rh⁴⁺ and Ir⁴⁺ are of special interest since they exhibit a very simple level structure of their lowest energy levels which determine the magnetic behaviour. For these ions the contributions to anisotropy and magnetostriction can be calculated explicitly within the single-ion theory for the complete temperature range (0 ≤ T ≤ T_c) in contrast to other strongly anisotropic ions. The comparison of the theory with experimental results yields excellent agreement for selected cases supporting the simple conception of the single-ion model in magnetically ordered systems in correspondence to paramagnetic materials.