J. Phys. France 45, 467-486 (1984)
DOI: 10.1051/jphys:01984004503046700

Mössbauer emission spectra and electronic properties of 170Yb 3+ in palladium

P. Bonville¹, F. Gonzalez-Jimenez¹, P. Imbert¹, G. Jehanno¹, L.C. Lopes², A.K. Bhattacharjee² et B. Coqblin<sup>2

1</sup>  Service de Physique du Solide et de Résonance Magnétique, CEN-Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette Cedex, France
²  Laboratoire de Physique des Solides, Université Paris-Sud, 91405 Orsay, France

Abstract
We report here the study, at very low temperature, by means of emission Mössbauer spectroscopy on 170Yb, of the electronic properties of the Yb3+ ion diluted (100 ppm) in palladium. The observed two-line hyperfine spectra show that the ground state of Yb3 + in Pd is the crystal field doublet Γ7, and that one of the lines has an important static broadening. The Yb3+ paramagnetic relaxation rate was measured between 0.11 K and 2 K; at the lowest temperatures (T ≤ 0.65 K), we computed a relaxation lineshape within the slow-relaxation or « secular » approximation, well suited to the case when the two lines have different static broadenings. The obtained thermal variation of the relaxation rate evidences an excited crystal field state which is quasi-degenerate with the ground state Γ7; it is interpreted by assuming that the conduction electrons scattered by the impurity have a strong d character. An analysis of the static broadenings allowed us to determine that the first excited crystal field state is the Γ8 quartet.

Résumé
Cet article rend compte de l'étude à très basse température, des propriétés électroniques de l'ion Yb3 + fortement dilué (100 ppm) dans le palladium, à l'aide de la spectroscopie Mössbauer d'émission sur 170 Yb. Les spectres hyperfins à deux raies observés montrent que l'état fondamental de Yb3 + dans Pd est le doublet de champ cristallin Γ 7, et que l'une des raies possède un élargissement statique important. Nous avons mesuré la fréquence de relaxation paramagnétique de Yb3+ entre 0,11 K et 2 K; aux plus basses températures (T ≤ 0,65 K), nous avons calculé une forme de raie de relaxation dans l'approximation de relaxation lente ou « séculaire » bien adaptée au cas où les deux raies ont des élargissements statiques différents. La variation thermique de la fréquence de relaxation de Yb3 + révèle l'existence d'un état excité de champ cristallin quasi dégénéré avec l'état fondamental Γ 7 ; elle est interprétée en admettant que les électrons de conduction diffusés par l'impureté ont un fort caractère d. L'analyse des élargissements statiques nous a permis de déterminer que le premier état excité de champ cristallin est le quadruplet Γ8.

PACS
7680 - Mössbauer effect; other gamma-ray spectroscopy.
7155A - Metals, semimetals, and alloys.

Key words
crystal hyperfine field interactions -- impurity electron states -- Mossbauer effect -- palladium -- ytterbium