Magnetostricció a camps baixos en disprosi antiferromagnètic monocristal·lí: un estudi ultrasònic

Abstract

[cat] Aquest treball es dedica a l’estudi experimental de les propietats elàstiques, anelàstiques i magnetoelàstiques de Dy monocristal·lí durant l’ordenació antiferromagnètica i en estat antiferromagnètic helicoïdal (AFM). Les propietats magnetoelàstiques s’estudien amb una resolució molt alta mitjançant l’anomenada espectroscòpia mecanomagnètica, un mètode que implica mesures de la magnetostricció inversa reversible (efecte Villari reversible, RVE) durant les oscil ·lacions ressonants de les mostres. L’alta sensibilitat del mètode permet estudiar l’acoblament magnetoelàstic de l’estructura AFM per sobre i per sota de la temperatura de Néel i a un camp aplicat extern feble, molt inferior al camp que indueix una transició metamagnètica en AFM d’elements de terres rares. Hem trobat, lleugerament per sota de la temperatura de Néel, TN, l’existència de dos punts de temperatura en què l’acoblament magnetoelàstic desapareix (els anomenats punts de Villari). La segona observació important és una histèresi de RVEcamp magnètic no lineal que s’observa en el mateix rang de temperatura lleugerament per sota del TN i que s’hauria d’atribuir al moviment de les fronteres de dominis a l’estructura AFM. El tercer nou efecte és l’aparició de la magnetització permanent en una mostra refredada sota camp en el mateix rang de temperatura d’anomalies en l’acoblament magnetoelàstic. Tots els efectes observats es poden explicar per una contribució de les fronteres de dominis AFM, addicional a la contribució de la magnetostricció de la xarxa cristal·lina, suposant que les fronteres de dominis contribueixen als efectes magnetoelàstics només dins d’un interval de temperatura relativament estret de les fluctuacions crítiques durant l’ordenació antiferromagnetica.

[eng] This work is devoted to experimental study of elastic, anelastic and magnetoelastic properties of single crystalline Dy during antiferromagnetic ordering and in the helical antiferromagnetic (AFM) state. Magnetoelastic properties are studied with very high resolution by means of so-called magnetomechanical spectroscopy, a method that implies measurements of the reversible inverse magnetosctriction (reversible Villari effect, RVE) during resonant oscillations of the samples. The high sensitivity of the method permits studying magnetoelastic coupling of the AFM structure above and below the Néel temperature and at low external applied field, much lower than the field inducing a metamagnetic transition in AFM rare earth elements. We found, slightly below the Néel temperature, TN, the existence of two temperature points wherein the magnetoelastic coupling vanishes (so-called Villari points). The second important observation is a non-linear RVE-magnetic field hysteresis that is observed over the same temperature range slightly below TN and should be attributed to the motion of domain walls in the AFM structure. The third new effect is the appearance of the permanent magnetization in a sample cooled under field over the same temperature range of anomalies in magnetoelastic coupling. All the effects observed can be consistently explained by a contribution of AFM domain walls, additional to the contribution of lattice magnetostriction, assuming that the domain walls contribute to magnetoelastic effects only within a relatively narrow temperature range of the critical fluctuations during AFM ordering.