J. Phys. France 40, 23-38 (1979)
DOI: 10.1051/jphys:0197900400102300

Magnetic properties and giant moment clusters in Be2Mn 1-xFex compounds

R. Jesser

Laboratoire Pierre Weiss, E.R.A. n° 464 au C.N.R.S., Institut de Physique, 67084 Strasbourg, France

Abstract
The magnetic properties of Be2Mn1 _xFe x compounds have been investigated over the whole concentration (0 < x ≤ 1) and field (0 ≤ H ≤ 150 kOe) ranges at low temperatures (T ≤ 100 K). The inhomogeneous nature of the magnetic transition previously observed in this system, has been confirmed by means of σ2 versus H/σ plots up to 150 kOe. But low field (0 ≤ H < 1 kOe) magnetization measurements showed that this transition is gradual : gradual evolution from paramagnetism (x ≤ 0.06) to mictomagnetism (0.11 ≤ x ≤ 0.30) then to ferromagnetism (0.30 ≤ x ≤ 1.00). The mean magnetic moment μ of ferromagnetic beryllides (0.30 ≤ x ≤ 1.00) shows a rapid non linear decrease with increasing Mn content but the corresponding normalized Fe moment (μ/xμ0 ratio) was found higher than unity, indicating that two kinds of atoms (Fe and Mn) are able to carry a magnetic moment in these beryllides. The magnetization data on Be 2Mn1-xFex compounds with x ranging from 0.06 to 0.25, have been analysed in terms of magnetic clusters with temperature dependent moments and concentrations. The unusual results of this analysis have been discussed and tentatively interpreted by invoking the concepts of (i) giant moment clusters with their own Curie temperatures 0, increasing with the cluster size, (ii) nearly magnetic impurities which become magnetic by lowering the temperature, in the high fields considered here (H 80 kOe), and (iii) antiferromagnetic short range interactions related to the mictomagnetic behaviour of these compounds. All of the results obtained in this work may be described in terms of local environment magnetism, but only with an appropriate model which takes into account two types of magnetic atoms (Fe and Mn). Development of such a model would be aided by the use of techniques other than magnetization measurements (Mössbauer spectroscopy, neutron diffraction studies, and so on...).

Résumé
Les propriétés magnétiques des composés Be2Mn, _xFe x ont été etudiees sur toute l'étendue de concentration 0 < x ≤ 1 et de champ 0 ≤ H ≤ 150 kOe à basse temperature (T ≤ 100 K). Une representation des données d'aimantations en σ2 = f(H/σ) jusqu'a 150 kOe, a confirmé la nature inhomogène de la transition magnétique observée antérieurement dans ce systeme. Mais les mesures d'aimantations à bas champ (0 ≤ H < 1 kOe) ont montré que cette transition était graduelle : évolution graduelle du paramagnétisme (x ≤ 0,06) au mictomagnétisme (0,11 ≤ x ≤ 0,30) jusqu'au ferromagnétisme (0,30 ≤ x ≤ 1,00). Le moment moyen μ des berylliures ferromagnétiques (0,30 ≤ x ≤ 1,00) décroît rapidement et de manière non linéaire quand on augmente la teneur en Mn. Mais les valeurs supérieures à l'unité que l'on a trouvées pour le moment normalise du fer (rapport μ/xμ0) indiquent que deux types d'atomes (le Fe et le Mn) peuvent porter un moment dans ces bérylliures. Les données d'aimantations des composés Be2Mn1 _ xFex à x allant de 0,06 à 0,25, ont été analysées en termes d'amas magnétiques à moments et concentrations dépendant de la temperature. Nous avons discuté les résultats insolites de cette analyse et nous avons tenté de les interpréter en invoquant les concepts (i) d'amas à moments géants ayant leur propre point de Curie θc, augmentant avec la taille des amas, (ii) d'impuretés presque magnétiques devenant magnétiques en abaissant la température, vu les champs élevés utilisés ici (H 80 kOe), et (iii) d'interactions antiferromagnétiques à courte portée, reliées au comportement mictomagnétique de ces composés. Tout l'ensemble des résultats obtenus dans ce travail, peut être décrit en termes de magnétisme d'environnement local, mais seulement dans un modèle adéquat, tenant compte de 2 types d'atomes porteurs de moments (Fe et Mn). Il reste à élaborer un tel modèle au moyen d'autres techniques que les mesures d'aimantations (spectroscopie Mössbauer, diffraction de neutrons, etc.).

PACS
7530C - Saturation moments and magnetic susceptibilities.
7530K - Magnetic phase boundaries (including magnetic transitions, metamagnetism, etc.).
7550B - Fe and its alloys.

Key words
beryllium alloys -- ferromagnetic properties of substances -- ferromagnetic paramagnetic transitions -- iron alloys -- magnetic moments -- magnetisation -- manganese alloys -- mictomagnetism