An investigation of amorphous Gd-Ni alloys by Mössbauer spectroscopy

Résumé
Un alliage amorphe de composition proche de GdNi₄ a été étudié par spectroscopie Mössbauer sur les noyaux de ¹⁵⁵Gd et ⁶¹Ni. Avec le ⁶¹Ni, le champ hyperfin moyen est très faible, ce qui indique l'absence de moment magnétique sur les atomes de nickel. Cependant, il y a une grande distribution des champs hyperfins qui peut être expliquée par des variations des champs dipolaires et des champs de transfert dus aux moments de Gd. Pour le ¹⁵⁵Gd, au-dessus de la température de Curie, on trouve une interaction quadrupolaire bien résolue d'amplitude comparable à celle des noyaux de Gd situés dans les sites trigonaux des composés cristallins Gd-3d. Comme dans le cas du Gd, la contribution 4f au gradient de champ électrique V_zz est négligeable, on obtient une mesure directe du terme du 2^e ordre A⁰₂ du champ cristallin. A partir des spectres pris au-dessous de T_c, on déduit la présence de sites pour lesquels le signe de V_zz est aussi bien positif que négatif, comme on peut s'attendre pour un arrangement atomique aléatoire. La distribution des valeurs absolues de V_zz est cependant plus étroite que celle calculée dans un modèle aléatoire. Sous champ magnétique jusqu'à 50 kOe, les spectres montrent que le champ hyperfin sur les noyaux de Gd est anisotrope.

Abstract
Amorphous Gd-Ni alloy with composition near GdNi₄ has been investigated by Mössbauer spectroscopy of ¹⁵⁵Gd and ⁶¹Ni nuclei. For ⁶¹Ni the average magnetic hyperfine field is very small, indicating the absence of a magnetic moment on Ni atoms. However, there is a broad distribution of hyperfine fields which can be explained by variations of transferred and dipolar fields due to Gd moments. For ¹⁵⁵Gd above the Curie temperature a well resolved quadrupole interaction is found whose magnitude is comparable to that at Gd nuclei in trigonal sites in Gd-transition metal compounds. Since for Gd the 4f-contribution to the electric field gradient V_zz is negligible, this result provides a direct measurement of the second-order crystal field term A⁰₂ which is an important parameter for the random anisotropy model describing the magnetic properties of amorphous rare-earth- transition metal alloys. From Mössbauer spectra taken below T_c we deduce the presence of sites with positive as well as with negative sign for V_zz as expected for random atomic arrangements. The distribution of the absolute values of V_zz however is narrower then calculated for the random case. Spectra taken in applied fields up to 50 kOe show that the magnetic hyperfine field at Gd nuclei is anisotropic.