Specific heat of Tb _x Y_1−x Sb mixed crystals

Abstract

The specific heat of Tb _x Y_1−x Sb mixed crystals (x=0, 0.103, 0.383, 0.428, 0.467, 0.635, 0.928 and 1.0) has been measured between 1.6 and 20°K using an adiabatic calorimeter. The crystal field potential is described well taking into account only 4th order terms, and the overall splitting of the ground multiplet⁷F₆ of the Tb³⁺ ion has been found to be 115°K independent of the concentrationx. Forx>0.46 the specific heat curves exhibit a behaviour typical for a second order phase transition. For lower concentrations a normal Schottky anomaly is found and no evidence for magnetic order was detected. The experimental results which are in agreement with magnetic measurements are compared with molecular field calculations including crystal field and exchange interaction.

Résumé

La chaleur spécifique des composés mixtes Tb _x Y_1−x Sb (x=0, 0.103, 0.383, 0.428, 0.467, 0.635, 0.928 and 1.0) a été mesurée entre 1.6 et 20°K dans un calorimètre adiabatique. Le potentiel du champ cristallin peut être décrit en ne tenant compte que des termes du quatrième ordre et la décomposition totale du multiplet fondamental vaut 115°K, indépendamment de la concentrationx. Pourx>0.46, les courbes de la chaleur spécifique ont la forme caractéristique d'un changement de phase de deuxième espèce. Pour des concentrations plus petites, on mesure l'anomalie de Schottky normale, sans qu'aucun ordre magnétique se manifeste. Les résultats expérimentaux, compatibles avec les mesures magnétiques sont comparés aux courbes calculées dans l'approximation du champ moléculaire, en tenant compte du champ cristallin et de l'interaction d'échange.

Zusammenfassung

Die spezifische Wärme von Tb _x Y_1−x Sb Mischkristallen (x=0, 0.103, 0.383, 0.428, 0.467, 0.635, 0.928 und 1.0) wurde zwischen 1,6 und 20°K mit einem adiabatischen Kalorimeter gemessen. Das Kristallfeldpotential läßt sich allein durch Terme 4. Ordnung beschreiben, und die Gesamtaufspaltung des Grundmultiplets⁷F₆ des Tb³⁺ Ions wurde zu 115°K unabhängig von der Konzentrationx bestimmt. Fürx>0,46 zeigen die Kurven der spezifischen Wärme das für einen Phasenübergang 2. Ordnung typische Verhalten. Für kleinere Konzentrationen findet man eine gewöhnliche Schottky-Anomalie ohne Anzeichen für eine magnetische Ordnung. Die experimentellen Ergebnisse, die mit magnetischen Messungen übereinstimmen, werden mit Kurven verglichen, die in Molekularfeldnäherung unter Einschluß des Kristallfeldes und der Austauschwechselwirkung berechnet wurden.