J. Phys. France 45, 779-789 (1984)
DOI: 10.1051/jphys:01984004504077900

Hall effect and electrical resistivity of Tb75-Gd25 near the Curie point

J.M. Moreira, M. M. Amado, M. Ê. Braga et J.B. Sousa

Centro de Fisica da Universidade do Porto, 4000 Porto, Portugal

Abstract
Fairly detailed and accurate data is presented for the Hall resistivity (ρH), temperature derivative (dρH/dT), electrical resistivity (p), and derivative dρ/dT in a ferromagnetic Tb75-Gd25 polycrystalline alloy, over a wide range of temperatures (77-360 K). Magnetic susceptibility data (χ) near and above the Curie point is also included. The different contributions to the electrical resistivity are separated out, including the spin-disorder, residual and phonon terms, the results being compared with theory. For the Hall resistivity, the normal (ρoH) and the extraordinary (ρs H) terms are obtained, with the corresponding Hall constants (R 0, Rs). Very sharp anomalies are observed both in dρ/dT and dρH/dT in the transition region, indicative of a well defined critical point in our concentrated random magnetic alloy. The critical analysis shows that (1/ρc). (dρ/dT)±= (A±/α). (1 - |ε|-α) + B±, with ε = (T - Tc)/Tc, and (+) (-) means T > Tc, T < Tc, respectively. We obtain, Tc = 244.79 K, α_ = α+ = - 0.001, A+ /A_ ≈ 0.88, over the range 1.2 x 10-4 < ε < 0.7 x 10-2 and 6.2 x 10-3 < |ε| < 2.6 × 10 -2. For dρH/dT the situation is complex, due to the effect of the applied magnetic field. Our analysis shows the existence of important fluctuation effects near T c, as given by the derivative dRs/dT. The extraordinary Hall resistivity in Tb75-Gd25 is extensively analysed here, in order to separate out the different contributions, i.e. the skew and side-jump terms, including the effects of several possible scattering Hamiltonians (Kondo, Smit). We show that ρsH in Tb75-Gd 25 can be accounted for in terms of a Kondo (skew and side-jump) and a side-jump Smit contribution. Finally, the Curie temperature of Tb75-Gd25 is related to the transition points of Tb and Gd, using the theory of binary rare earth random magnetic alloys.

Résumé
On présente des résultats de mesures de haute précision sur la résistivite de Hall (ρH), sa dérivée par rapport à la température (d ρH/dT), la résistivité électrique (p) et sa dérivée dρ/d T pour un alliage polycristallin ferromagnétique Tb75-Gd 25 et pour des températures 77-360 K. On a mesuré aussi la susceptibilite magnétique (χ) au voisinage et au-dessus du point de Curie. Les différentes contributions à la résistivité électrique sont séparées, notamment les termes de désordre de spin, résiduel et de phonons; on essaie une comparaison avec la théorie. Pour la résistivité de Hall, le termes normal (ρoH) et le terme extraordinaire (psH) sont obtenus, avec les constantes de Hall correspondantes (R0, Rs). Des anomalies bien marquees sont observées pour dρ/dT et dρH/dT dans la région de transition, montrant l'existence d'un point critique bien défini. L'analyse montre que (1/ρc).(dρ/dT)+ (A ±/α). (1 - |ε|-α+ B±, avec ε = (T - Tc)/ Tc, (+) (-) signifiant T > Tc, T < Tc, respectivement. On obtient Tc = 244,79 K, α_ = α+ ≈ - 0,001, A+/A_ ≈ 0,88, pour 1,2 x 10-4 < ε < 0,7 x 10-2 et 6,2 x 10 -3 < |ε| < 2,6 x 10-2. Pour dρH/d T la situation est complexe, à cause de l'effet du champ magnétique appliqué. Notre analyse montre l'existence d'effets importants de fluctuation près de Tc, comme on le voit dans dRs/d T. L'effet Hall extraordinaire de Tb75-Gd25 est analysé pour séparer les différentes contributions, c'est-à-dire, les termes de diffusion gauche et de saut latéral, en tenant compte des effets de plusieurs hamiltoniens de diffusion (Kondo, Smit). Nous montrons que ρsH dans Tb75-Gd 25 peut être expliqué par des contributions Kondo (gauche et saut-latéral) et Smit (saut-latéral). Finalement, on essaie d'obtenir la température de Curie du Tb75-Gd25 à partir des points de transition du Tb et Gd, en utilisant la théorie des alliages binaires magnétiques aléatoires de terres rares.

PACS
7215G - Galvanomagnetic and other magnetotransport effects.
7530C - Saturation moments and magnetic susceptibilities.

Key words
Curie temperature -- electrical conductivity of crystalline metals and alloys -- ferromagnetic properties of substances -- gadolinium alloys -- Hall effect -- Kondo effect -- spin disorder resistivity -- terbium alloys