Anisotropy energy of spin glasses at T < Tg studied by transverse susceptibility

Abstract
We have investigated the anisotropic properties of CuMn, AgMn, CuMnAu x, AuFe spin glasses at T < Tg by performing transverse susceptibility (χ⊥) measurements in zero and small ( 1 kG) static field H0 //z. We demonstrate that, in presence of a remanent magnetization σ initially developed along z, the response of the spin system to a small transverse (⊥ z) field involves a collective rotation of the spins which is fully characterized by a macroscopic anisotropy field HA for small deviations. At a given temperature the anisotropy energy K = σHA is found independent of σ. A slight decrease of K with temperature is evidenced in the investigated range T T g/3. At T <<; Tg the same value for K is found to explain χ⊥, NMR and ESR (both in presence of remanence and in the zero field cooled state). In cases where σ can be reversed by the application of a negative field Ho, analysis of χ ⊥ data in the states with σ up and down, in addition to hysteresis cycles studies, suggests that the total anisotropy energy might be the sum of uniaxial and unidirectional contributions. The anisotropy energy per atom is found to scale as the Mn concentration c in CuMn and AgMn and to increase linearly with the Au concentration x in ternary alloys, in qualitative agreement with theoretical predictions.

Résumé
Nous avons étudié les propriétés d'anisotropie des verres de spin CuMn, AgMn, CuMnAux, AuFe, à T < Tg par des mesures de susceptibilité transverse (χ⊥) en présence d'un champ statique H0 // z (Ho //1 kG) et en champ nul. Nous démontrons que, en présence d'une aimantation rémanente σ créée initialement suivant z, la réponse du système de spins à un petit champ transverse (⊥ z) met en jeu une rotation collective des spins qui est entièrement caractérisée, dans la limite des faibles deviations, par la donnée d'un champ d'anisotropie macroscopique HA. A une température donnée l'énergie d'anisotropie K = σH A ne dépend pas de σ. K décroît légèrement avec la température dans la zone étudiée T ≤ Tg/3. Pour T <<; Tg une valeur unique de K rend compte des expériences de χ⊥, RMN, et RPE (en présence de rémanence comme dans l'état obtenu après refroidissement en champ nul). Lorsqu'un renversement de σ peut être induit par application d'un champ H0 négatif, l'analyse des valeurs de χ⊥ pour les deux orientations de σ, ainsi que les etudes de cycles d'hystérésis, suggèrent que l'énergie d'anisotropie totale est la somme d'une contribution uniaxiale et d'une contribution unidirectionnelle. L'énergie d'anisotropie par atome augmente comme la concentration c en Mn dans les verres de spin CuMn et AgMn et croit linéairement avec la concentration x en Au dans les alliages ternaires CuMnAux, en accord qualitatif avec les prévisions théoriques.