J. Phys. France 34, 19-26 (1973)
DOI: 10.1051/jphys:0197300340101900

Magnetic properties of antiferromagnetic two-singlet systems. I. Theoretical phase diagram

R. Bidaux, A. Gavignet-Tillard et J. Hammann

Service de Physique du Solide et de Résonance Magnétique Centre d'Etudes Nucléaires de Saclay BP n° 2, 91, Gif-sur-Yvette, France

Abstract
The phase diagram of an antiferromagnetic two-singlet system is studied within the frame of the molecular-field approximation. Different interactions give for the metamagnetic transition a net of magnetization curves whose analytical expressions are given ; their main properties are considered (threshold field, critical temperature, etc...) along with the problem of the free energy of « non-Kramers » ions. The influence of the splitting of the energy levels upon the metamagnetic transition suggests an analogy between an induced-moment system at 0 °K and a Kramers doublet at non-zero temperature.

Résumé
Le diagramme de phase de l'antiferromagnétisme dans un système à deux singulets est étudié dans le cadre de l'approximation de champ moléculaire. Différentes interactions donnent pour la transition métamagnétique un réseau de courbes d'aimantation dont on donne les expressions analytiques ainsi que les propriétés principales (champ seuil, température critique, etc...), et amènent à reconsidérer pour les ions « non-de-Kramers » le problème de l'énergie libre. L'influence de l'écartement des deux niveaux d'énergie sur la transition métamagnétique montre qu'il existe une analogie entre un système à moment magnétique induit à 0 °K et un doublet de Kramers à température non nulle.

PACS
7510D - Crystal-field theory and spin Hamiltonians.
7540 - Critical-point effects, specific heats, short-range order.

Key words
antiferromagnetism -- crystal field theory -- magnetic transitions of substances -- metamagnetism -- phase diagrams