Contribution à l'étude des propriétés structurales et électroniques de composés équiatomiques RTX (T = Ti, V, Cr, Mn, Fe ; X = Si, Ge) et des quaternaires RTiGeCx et RCr2Si2C, où R est un alcalino-terreux, l'yttrium, le lanthane ou un lanthanoïde - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 2002

Contribution à l'étude des propriétés structurales et électroniques de composés équiatomiques RTX (T = Ti, V, Cr, Mn, Fe ; X = Si, Ge) et des quaternaires RTiGeCx et RCr2Si2C, où R est un alcalino-terreux, l'yttrium, le lanthane ou un lanthanoïde

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Vincent Klosek
  • Function : Author
  • PersonId : 786220
  • IdRef : 070427445

Abstract

In this work, we study the structural and electronic properties of some equiatomic RTX compounds (T = Ti-Fe; X = Si, Ge), and of some quaternary RTiGeCx and RCr2ShC compounds, where R is alcaline-earth,Y, La or a lanthanide. The new RTiGe (R = La-Nd, Sm, Gd-Tm, Lu, Y) and RTiSi (R = Gd-Tm, Lu, Y) compounds were characterised. Their stability in the CeFeSi type with the smallest lanthanides was surprising. Indeed, up to now, this structural type was only found in systems containing the largest R elements. Our electronic Structures calculations (KKR method) have shown that the RTiX compounds stability essentially lies onT-T bonds with as trong covalent character, contrary to the isotypic RMnX and RFeSi compounds. In the same way, we explain the absence of RVX and RCrX compounds by a unfavourable interaction between the 4d or 5d R band and the 3d V or Cr band. Magnetic measurements have revealed that the RTiX compounds are characterised by high antiferromagnetic ordering temperatures of the rare earth sublattices, correlated with short R-R distances. The GdTiGe and TbTiGe compounds crystallise in the CeFeSi type, or in the CeScSi type. In the latter case, they behave as ferromagnets. We managed to stabilise the CeScSi type by the use of carbon, and the RTiGeCx (R = Gd-Tm, Y; x~ 0,1) compounds were characterised. They are globally ferromagnetic, but carbon locally modifies the R-R interactions, and the magnetic behaviours are complex. The ferromagnetic (Tc < 30 K) RCr2ShC (R = La-Er, Y) compounds have been identified, which define a new structural type. Finally, the structural and magnetic study of the TiNiSi type RMnX compounds has been completed. This phenomenon was interpreted with the help of theoretical calculations.
Ce travail porte sur l'étude des propriétés structurales et électroniques de composés équiatomiques RTX (T = Ti-Fe ; X = Si, Ge) et des quaternaires RTiGeCx et RCr2Si2C où R est un alcalino-terreux, Y, La ou un lanthanoïde. Les nouveaux composés RTiGe (R = La-Nd, Sm, Gd-Tm, Lu, Y) et RTiSi (R = Gd-Tm, Lu, Y) ont été caractérisés. Leur stabilité dans la structure-type CeFeSi avec les plus petits lanthanoïdes était surprenante, ce type structural n'étant jusqu'alors signalé qu'avec les plus gros éléments R. Nos calculs de structures électroniques (méthode KKR) ont montré que la stabilité des composés RTiX repose essentiellement sur l'existence de liaisons T-T à fort caractère covalent, contrairement aux composés RMnX et RFeSi isotypes. De la même manière, l'absence de composés RVX et RCrX peut s'expliquer par une interaction défavorable entre la bande 4d ou 5d de R et la bande 3d de V ou Cr. L'étude magnétique des deux familles RTiX a révélé des températures élevées de mise en ordre antiferromagnétique du sous-réseau de R, qui ont été corrélées à de courtes distances R-R. Les composés GdTiGe et TbTiGe cristallisent dans le type CeFeSi, mais aussi dans le type CeScSi. Ils ont alors un comportement ferromagnétique. Nous avons réussi à stabiliser le type CeScSi par l'insertion de carbone, et les composés RTiGeCx (R = Gd-Tm, Y ; x ?0,1) ont ainsi été caractérisés. Ils sont globalement ferromagnétiques, mais le carbone modifie localement les interactions R-R, et leurs comportements magnétiques sont complexes. Parallèlement, les composés RCr2Si2C (R = La-Er, Y) ferromagnétiques (TC < 30 K) ont pu être identifiés. Ils définissent un nouveau type structural. Enfin, l'étude structurale et magnétique des composés RMnX isotypes de TiNiSi a été complétée, et a confirmé que l'amplitude de æMn est directement corrélée aux contacts Mn-Mn et Mn-X, quelle que soit la structure (CeFeSi ou TiNiSi). Ce phénomène a été interprété à l'aide de calculs théoriques.
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tel-01746869 , version 1 (29-03-2018)

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Cite

Vincent Klosek. Contribution à l'étude des propriétés structurales et électroniques de composés équiatomiques RTX (T = Ti, V, Cr, Mn, Fe ; X = Si, Ge) et des quaternaires RTiGeCx et RCr2Si2C, où R est un alcalino-terreux, l'yttrium, le lanthane ou un lanthanoïde. Autre. Université Henri Poincaré - Nancy 1, 2002. Français. ⟨NNT : 2002NAN10241⟩. ⟨tel-01746869⟩
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