⁵⁷Fe MÖSSBAUER EFFECT STUDY OF HYPERFINE INTERACTIONS IN HfFe_2-xSi_x

Résumé
Les champs hyperfins et le gradient de champ électrique ont été obtenus expérimentalement dans l'intervalle de température de 4.2 K à 700 K, pour le composé intermétallique de Laves HfFe₂ et pour les composés pseudo-binaires HfFe_2-xSi_x, avec x = 0,05 ; 0,l et 0,3 en utilisant la spectroscopie Mössbauer du ⁵⁷Fe. On a rapporté récemment /1/ que la présence du silicium stabilise la phase cubique Cl5 de HfFe₂ pour des concentrations 0,05 < x < 0,24. Etant donné que cette stabilisation pourrait être le résultat des perturbations de densité électronique dans la matrice de HfFe₂ nous avons fait une étude des données Mössbauer pour déterminer ces quantités sur le site du fer. Les champs hyperfins obtenus à 300 K pour le composé HfFe₂ ont été 179 ± 2 kOe et 173 ± 3 kOe avec un rapport de population de 3 : l pour les deux sites non équivalents du point de vue magnétique dans la structure C15. Pour le composé à x = 0,1, trois champs hyperfins ont été mesurés à 4,2 K : 218 ± 3 kOe, 205 ± 3 kOe et 175 ± 5 kOe. Le champ le plus petit est associé aux atomes de fer qui ont un Si comme premier voisin. Les champs hyperfins moyens saturés pour x = 0,05 et 0,l0 sont plus grands que ceux pour HfFe₂. A part cela, nos mesures indiquent que la température de transition magnétique est aussi plus haute pour ces alliages que pour HfHe₂. Pour x = 0,3 la structure est hexagonale Cl4 et le champ hyperfin ainsi que la température de transition sont plus bas. De plus, les spectres indiquent l'existence d'une distribution de champs hyperfins. Le dédoublement quadrupolaire mesuré au-dessus de la température de Curie est de 0,32 mm/s pour HfFe₂ et 0,29 mm/s pour le composé avec x = 0,l. Pour x = 0,3 nous avons observé une diminution du dédoublement. Le déplacement isomérique augmente avec la concentration en Si jusqu'à la concentration maximum étudiée. Nous donnons une interprétation de ces résultats, dans laquelle le Si provoque une réduction de la densité électronique moyenne à travers des effets d'écrantage. A l'appui de cela, on pourrait citer l'augmentation du caractère d localisé pour les fers qui ne sont pas proches voisins de Si et la réduction de la densité moyenne d'électrons s indiquée par les valeurs du déplacement isomérique. Cet écrantage peut inclure des effets sur les électrons de bande et aussi bien que sur ceux qui sont localisés dans les proches voisins des atomes de silicium.

Abstract
Hyperfine fields and the electric field gradient (EFG) were experimentally obtained, in temperature interval of 4.2 K to 700 K for the Laves phase intermetallic compound HfFe₂ and for the pseudo binary compounds HfFe_2-xSi with x = 0.05, 0.1 and 0.3 using ⁵⁷Fe Mössbauer effect spectroscopy. As was recently reported /1/, the addition of Si results in the stabilization of the cubic Cl5 phase of HfFe₂ for concentrations 0.05 < x < 0.24. Since this stabilization could be the result of the charge and spin density perturbations by Si in the HfFe₂ matrix, an analysis of the ⁵⁷Fe Mössbauer data was made to determine these quantities at the Fe site. The magnetic hyperfine fields obtained at 300 K for the compound HfFe₂ were 179 ± 2 kOe and 173 ± 3 kOe with a population ratio of 3 : l for the two magnetically non-equivalent sites in the Cl5 structure. For the compound x = 0.1, three hyperfine fields were measured at 4.2 K : 218 ± 3 kOe, 205 ± 3 kOe and 175 ± 5 kOe. The smallest field is associated with iron atoms that have Si as a first nearest neighbor. The mean saturated hyperfine fields for both x : 0.05 and 0.10 are larger than for HfFe₂. Furthermore our measurements indicate that the magnetic transition temperature is also larger for these alloys than for HfFe₂. For x = 0.3, the structure is hexagonal Cl4 and both the hyperfine field and transition temperature decrease. In addition, the spectra show evidences of a distribution of hyperfine fields. The quadrupole splitting measured above the Curie temperature was 0.32 mm/s for HfFe₂ increasing to 0.38 mm/s for the compound with x = 0.1. For x = 0.3, a decrease in the splitting was observed. No direct evidence for more than one quadrupole interaction was seen for any of the compounds studied. In addition the isomer shift increases with increasing Si content up to the maximum concentration studied. An interpretation of these results is given in which the Si provokes an overall reduction in the mean electronic density through shielding effects. This would be supported by the increase in localized d character on those Fe which are not nearest neighbors of Si and the reduction of the average s-electron density indicated by the isomer shift results. The exact nature of the shielding may involve band electrons and localized ones on Fe which are nearest neighbors of Si.