Minimal model for the magnetic phase diagram of CeTi1-xScxGe, GdFe1-xCoxSi, and related materials

Autores
Carreras Oropesa, William Gabriel; Encina, Sergio; Pedrazzini, Pablo; Correa, Víctor Félix; Sereni, Julian Gustavo Renzo; Vildosola, Veronica Laura; García García, Jose Daniel; Cornaglia de la Cruz, Pablo Sebastian
Año de publicación
2020
Idioma
inglés
Tipo de recurso
artículo
Estado
versión publicada
Descripción
We present a theoretical analysis of the magnetic phase diagram of CeTi1-xScxGe and GdFe1-xCoxSi as a function of the temperature and the Sc and Co concentration x, respectively. CeScGe and GdCoSi, as many other RTX (R = rare earth, T = transition metal, X = p-block element) compounds, present a tetragonal crystal structure where bilayers of R are separated by layers of T and X. While GdFeSi and CeTi0.75Sc0.25Ge are ferromagnetic, CeScGe and GdCoSi order antiferromagnetically with the R 4f magnetic moments on the same bilayer aligned ferromagnetically and magnetic moments in nearest neighbouring bilayers aligned antiferromagnetically. The antiferromagnetic transition temperature TN decreases with decreasing concentration x in both compounds and for low enough values of x the compounds show a ferromagnetic behavior. Based on these observations we construct a simplified model Hamiltonian that we solve numerically for the specific heat and the magnetization. We find a good qualitative agreement between the model and the experimental data. Our results show that the main magnetic effect of the Sc → Ti and Co → Fe substitution in these compounds is consistent with a change in the sign of the exchange coupling between magnetic moments in neighbouring bilayers. We expect a similar phenomenology for other magnetic RTX compounds with the same type of crystal structure.
Fil: Carreras Oropesa, William Gabriel. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Universidade de Sao Paulo; Brasil
Fil: Encina, Sergio. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina
Fil: Pedrazzini, Pablo. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina
Fil: Correa, Víctor Félix. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina
Fil: Sereni, Julian Gustavo Renzo. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina
Fil: Vildosola, Veronica Laura. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Constituyentes; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina
Fil: García García, Jose Daniel. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina
Fil: Cornaglia de la Cruz, Pablo Sebastian. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentina
Materia
MAGNETISM
RTX
Nivel de accesibilidad
acceso abierto
Condiciones de uso
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Repositorio
CONICET Digital (CONICET)
Institución
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
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While GdFeSi and CeTi0.75Sc0.25Ge are ferromagnetic, CeScGe and GdCoSi order antiferromagnetically with the R 4f magnetic moments on the same bilayer aligned ferromagnetically and magnetic moments in nearest neighbouring bilayers aligned antiferromagnetically. The antiferromagnetic transition temperature TN decreases with decreasing concentration x in both compounds and for low enough values of x the compounds show a ferromagnetic behavior. Based on these observations we construct a simplified model Hamiltonian that we solve numerically for the specific heat and the magnetization. We find a good qualitative agreement between the model and the experimental data. Our results show that the main magnetic effect of the Sc → Ti and Co → Fe substitution in these compounds is consistent with a change in the sign of the exchange coupling between magnetic moments in neighbouring bilayers. We expect a similar phenomenology for other magnetic RTX compounds with the same type of crystal structure.Fil: Carreras Oropesa, William Gabriel. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Universidade de Sao Paulo; BrasilFil: Encina, Sergio. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; ArgentinaFil: Pedrazzini, Pablo. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. 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Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; ArgentinaElsevier Science2020-06-01info:eu-repo/semantics/articleinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_6501info:ar-repo/semantics/articuloapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/11336/127174Carreras Oropesa, William Gabriel; Encina, Sergio; Pedrazzini, Pablo; Correa, Víctor Félix; Sereni, Julian Gustavo Renzo; et al.; Minimal model for the magnetic phase diagram of CeTi1-xScxGe, GdFe1-xCoxSi, and related materials; Elsevier Science; Journal of Magnetism and Magnetic Materials; 503; 1-6-2020; 1-130304-8853CONICET DigitalCONICETenginfo:eu-repo/semantics/altIdentifier/url/https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0304885319341575info:eu-repo/semantics/altIdentifier/doi/10.1016/j.jmmm.2020.166614info:eu-repo/semantics/altIdentifier/url/https://arxiv.org/pdf/1911.06235.pdfinfo:eu-repo/semantics/openAccesshttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/reponame:CONICET Digital (CONICET)instname:Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas2025-09-29T10:26:07Zoai:ri.conicet.gov.ar:11336/127174instacron:CONICETInstitucionalhttp://ri.conicet.gov.ar/Organismo científico-tecnológicoNo correspondehttp://ri.conicet.gov.ar/oai/requestdasensio@conicet.gov.ar; lcarlino@conicet.gov.arArgentinaNo correspondeNo correspondeNo correspondeopendoar:34982025-09-29 10:26:08.167CONICET Digital (CONICET) - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicasfalse
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