Contribution à l'étude des propriétés magnétiques d'un système ferrimagnétique d'Ising à symétrie triangulaire : Effet du spin, de l'anisotropie du champ et de la dilution

Abstract

Les systèmes ferrimagnétiques continuent à faire l’objet d’intenses investigations tant sur les plans théoriques qu’expérimental. Ils offrent, en effet, la possibilité d’applications technologiques diverses, allant du stockage d’énergie à l’enregistrement magnétique. L’objectif principal de ce travail de thèse est la modélisation d’un système ferrimagnétique d’Ising à symétrie triangulaire requérant une plus haute coordinence (z = 6), constitué d’un assemblage de deux sous réseaux RA et RB de spins respectifs SA = 1/2et SB=1 ou 3/2. Cette situation peut être trouvée dans les oxydes lamellaires comme la famille AMxM’₁₋xO₂ où A = Li⁺, Na⁺, K⁺,… ; M, M’=Ni˅⁺ Co˅⁺, Fe˅⁺………, et = 2 ou 3. Dans le cadre de la théorie du champ effectif avec corrélations et en utilisant la technique de l’opérateur différentiel, nous avons pu élucider le rôle de l’arrangement des spins et de leur dimensionalité ainsi que celui des divers couplages d’échange et de d’anisotropie dans le comportement magnétique d’un système d’Ising à deux sous réseaux. Ainsi, nous avons étudié les propriétés magnétiques telles que la température critique, la température de compensation, les aimantations partielles et totales, la susceptibilité, ..etc. De nombreux comportements originaux ont été obtenus pour des choix spécifiques des interactions d’échange entre les spins de même espèce ainsi que les couplages entre spins différents, mais aussi de l’anisotropie uniaxiale schématisée par DB exercée sur les porteurs magnétiques de type B. des diagrammes de phase ont été établis et l’influence de chaque paramètre d’interaction a été analysée. L’application d’un champ magnétique uniforme longitudinal a été également considérée. Son influence sur les aimantations ainsi la susceptibilité initiale ont été étudiées. L’analyse des diagrammes d’Arrot met en évidence l’existence de régions de forte compétition entre le couplage inter-sous réseaux, de nature antiferromagnétique, et l’énergie du champ appliqué tendant à aligner le système de spins. Enfin, pour prendre en compte les écarts à la stoechiométrie très fréquents dans les systèmes réels, nous avons élaboré un modèle plus tendu pour étudier les effets de substitution d’une espèce magnétique par une autre de spin différent.