Valence instabilities of Tm in its compounds and solid solutions

Résumé
TmSe présente a la fois une valence non entière et un ordre antiferromagnétique, contrairement à la plupart des autres systèmes de valence intermédiaire qui sont non magnétiques à basse température. Nous présentons des mesures de constante de réseau, de susceptibilité magnétique et de résistivité effectuées sur des monocristaux de Tm_xSe dans sa région de solubilité solide 0,79 ≤ x ≤ 1. Nous trouvons des corrélations directes entre les propriétés physiques, la valence et la concentration. La fraction de caractère divalent dans Tm_xSe augmente avec x, l'échantillon le plus déficitaire en thulium étant essentiellement trivalent. Des monocristaux d'alliages de TmSe avec YSe ont également été préparés. Les constantes de réseau et les susceptibilités indiquent que ces matériaux ont une valence non entière pour toutes les compositions. Lorsque la concentration de thulium augmente, on passe d'une résistivité Kondo métallique à la haute résistivité caractéristique de TmSe stoechiométrique. Bien que nous trouvions les propriétés des deux configurations Tm^{2 +} et Tm³⁺ dans les propriétés magnétiques et les propriétés de transport, le fait d'obtenir ces résultats aussi bien dans la limite diluée à une impureté que dans TmSe stoechiométrique, nous amène à conclure que tous les sites de thulium sont équivalents.

Abstract
TmSe exhibits both non integral valence and antiferromagnetic order in contrast to most other intermediate valence systems which are non magnetic at low temperatures. We report on measurements of lattice constant, magnetic susceptibility and resistivity made on single crystals of Tm_xSe over its range of solid solubility, 0.79 ≤ x ≤ 1. We find direct correlations among the physical properties, valence and concentration. The fraction of divalent character in Tm_xSe increases with x, the most Tm deficient sample being essentially trivalent. Alloys of TmSe with YSe have also been prepared as single crystals. Lattice constants and susceptibilities indicate that these materials have non integral valence over the entire system. With increasing Tm concentration a metallic Kondo resistivity changes smoothly towards the high resistivity characteristic of stoichiometric TmSe. Although we find the properties of TmZ²⁺ and Tm³⁺ configurations in magnetic and transport measurements, since these results are observed in both stoichiometric TmSe and in the dilute single impurity limit, we conclude that all TmSe sites are equivalent.