Technologies d’avenir

Les multiples propriétés des matériaux sont déterminées par le type d’atomes dont ils sont composés, par la manière dont ces derniers sont disposés et par leurs possibilités de mouvement. Dans le domaine Technologies d’avenir, les chercheuses et chercheurs de l’Institut Paul Scherrer veulent élucider ce rapport entre structures internes et propriétés observées pour diverses substances. Avec les connaissances qu’ils obtiennent, ils entendent créer les bases pour de nouvelles applications – que ce soit dans le domaines médical, dans les technologies de l’information, dans la production et le stockage énergétiques – ou encore pour de nouveaux procédés de production dans l’industrie.

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Cu-doping effects on the ferromagnetic semimetal CeAuGe

We present a study of Cu-substitution effects in 4f-Ce intermetallic compound CeAu1-xCuxGe, with potentially unusual electronic states, in the whole concentration range (x = 0.0 – 1.0). The parent CeAuGe compound, crystallizing in a non-centrosymmetric hexagonal structure, is a ferromagnetic semimetal with Curie temperature 10 K. Cu-doping on Au-site of CeAuGe, CeAu1-xCuxGe, changes the crystal structure from the non-centrosymmetric (P63mc) to centrosymmetric (P63/mmc) space group at the concentration x ∼ 0.5, where the c-lattice constant has a maximum value. Magnetic susceptibility and electrical resistivity measurements reveal that all Cu-doped compounds undergo magnetic phase transition near 10 K, with the maximum transition temperature of 12 K for x = 0.5. The neutron powder diffraction experiments show the ferromagnetic ordering of Ce3+ magnetic moments with a value of about 1.2 μB at 1.8 K, oriented perpendicular to the hexagonal c-axis. By using symmetry analysis, we have found the solutions for the magnetic structure in the ferromagnetic Shubnikov space groups Cmc'21 and P21′/m' for x < 0.5 and x ≥ 0.5, respectively. Electrical resistivity ρ(T) exhibits a metallic temperature behaviour in all compositions. The resistivity ρ(T) has a local minimum in the paramagnetic state due to Kondo effects at high doping x = 0.8 and 1.0. At the small Cu-doping level, x  = 0.2, the resistivity shows a broad feature at the ferromagnetic transition temperature and an additional transition-like peculiarity at 2.5 K in the ferromagnetic state.

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