Issue
J. Phys. France
Volume 42, Number 8, août 1981
Page(s) 1157 - 1166
DOI https://doi.org/10.1051/jphys:019810042080115700
J. Phys. France 42, 1157-1166 (1981)
DOI: 10.1051/jphys:019810042080115700

Magnetic properties of the ordered VPt3 alloy. I. - Ferromagnetic behaviour

R. Jesser1, A. Bieber2 et R. Kuentzler1

1  Laboratoire de Magnétisme et de Structure Electronique des solides , Institut de Physique, 3, rue de l'Université, 67084 Strasbourg, France
2  Centre de Recherche sur les Macromolécules, C.N.R.S., 6, rue Boussingault, 67083 Strasbourg, France


Abstract
We have shown that the VPt3 (V0.25Pt0.75) alloy becomes ferromagnetic in each of both atomically ordered states with Cu3Au and TiAl3 crystalline structure, respectively. The atomically disordered VPt3 alloy (with a Cu like fcc structure), remains paramagnetic over the whole temperature range 4.2 K to 1 100 K. By means of remanent magnetization measurements, we found the ferromagnetic Curie points Tc ≈ 240 K for VPt3 ordered in the Cu3Au like structure (VPt3 (1) sample) and Tc ≈ 210 K for VPt 3 ordered in the TiAl3 structure (VPt3 (2) sample). Magnetization measurements performed at low temperatures (4.2 K to 160 K) and in moderate fields (0 ≤ H ≤ 20 kOe) showed that both VPt3 (1) and (2) samples behave as classical ferromagnets. The high field (0 < H ≤ 150 kOe) magnetization measurements performed on both VPt3 (1) and (2) samples at 4.2 K, allowed an accurate determination of the saturation magnetization σ s (4.2 K) and of the high field χH (4.2 K) susceptibility. The order of magnitude of the χH susceptibility (at 4.2 K, χH ˜ 1 x 10-6 emu . g-1. Oe -1) is consistent with band paramagnetism of transition metals. Both VPt3 (1) and (2) may be considered as weak ferromagnets, in view of their small ferromagnetic moment (μ0 ˜ 0.1 μB per V atom-gram). The paramagnetic behaviour of VPt 3 (1) and (2) above their respective Curie points, is well described by a Curie-Weiss law yielding small paramagnetic moment values (μ ' ˜ 0.7 μB per V atom-gram). In spite of all experimental results obtained in this work, we could not settle with certainty whether the ferromagnetic behaviour of both ordered VPt3 alloys has to be interpreted in a localized model of ferromagnetism rather than in an itinerant one. Nevertheless, we have interpreted the ferromagnetic behaviour of VPt 3 (1) and (2) within a model of localized ferromagnetism : the ferromagnetism in VPt3 (1) and (2) is tentatively ascribed to a mechanism of indirect exchange interaction between the V moments through the conduction electrons of the Pt atoms. In this mechanism, the Pt electrons acquire a magnetic polarization antiparallel to the V moments.


Résumé
Nous présentons une étude de magnétisme de l'alliage VPt3 (V 0,25Pt0,75) dans chacune des deux structures ordonnées possibles (structure cristalline de type Cu3Au et de type TiAl3, respectivement). Dans chacune des structures ordonnées VPt3 est ferromagnétique tandis que l'alliage VPt3 complètement désordonné (structure cfc de type Cu) est paramagnétique dans tout le domaine de température 4,2 K-1 100 K. Au moyen de mesures d'aimantations rémanentes, nous avons déterminé les points de Curie ferromagnétiques T c ≈ 240 K pour VPt3 ordonné dans la structure de type Cu3Au (echantillon VPt3 (1)) et Tc ≈ 210 K pour VPt3 ordonné dans la structure de type TiAl3 (échantillon VPt3 (2)). Les mesures d'aimantation ont été effectuées d'une part à basse température (4,2 K à 160 K) et en champs moyens (0 ≤ H ≤ 20 k0e) et d'autre part à 4,2 K en champs intenses (0 < H ≤ 150 k0e). Ces dernières mesures ont permis la détermination précise de l'aimantation à saturation σ s (4,2 K) et de la susceptibilité superposée χH (4,2 K). L'ordre de grandeur de la susceptibilité superposée χH (à 4,2 K χH ˜ 1,0 x 10-6 uem/g/Oe) est compatible avec le paramagnétisme de bande des métaux de transition V et Pt. Au vu de leur faible moment magnétique (μ ˜ 0,1 μB par atome-gramme de V), les alliages VPt3 (1) et (2) peuvent être considérés comme étant faiblement ferromagnétiques. Le paramagnétisme de VPt3 (1) et (2) au-dessus de leurs points de Curie respectifs, est bien décrit par une loi de Curie-Weiss. Les moments paramagnétiques qui en résultent sont faibles (μ' ˜ 0,7 μ B par atome-gramme de V). L'ensemble des résultats obtenus ne nous a pas permis d'établir avec certitude l'origine du magnétisme dans VPt3 (modèle localisé ou modèle itinérant). Cependant, nous avons tenté d'interpréter le ferromagnétisme de VPt3 (1) et VPt 3 (2) dans un modèle localisé ; dans ce modèle, le ferromagnétisme est attribué à un mécanisme d' échange indirect entre les moments des atomes de V par l'intermédiaire des électrons de conduction du Pt.

PACS
7530C - Saturation moments and magnetic susceptibilities.
7530K - Magnetic phase boundaries (including magnetic transitions, metamagnetism, etc.).
7550C - Other ferromagnetic metals and alloys.
7560E - Magnetization curves, hysteresis, Barkhausen and related effects.

Key words
Curie temperature -- exchange interactions electron -- ferromagnetic properties of substances -- magnetic susceptibility -- paramagnetic properties of substances -- platinum alloys -- resonance -- spontaneous magnetisation -- vanadium alloys