Magnetic and calorimetric study of Tb(x)Pr(1-x)Al2 serie

Neste trabalho propomos o estudo de algumas propriedades magnéticas e do efeito magnetocalórico (EMC) de compostos da família TbxPr1-xAl2, onde x = 0,1; 0,2; 0,25; 0,3; 0,4; 0,5 e 0,75. É fato conhecido que dois elementos terras-raras se acoplam antiferromagneticamente quando inseridos em uma rede cristalina do tipo (R,R¿)Al2 se um deles é um elemento terra-rara leve o outro pesado. Desta forma, era esperado que as amostras desta série apresentassem um ordenamento ferrimagnético, o que foi confirmado pelos nossos dados. Comparamos nossos resultados com sistemas semelhantes e com eles fomos capazes de entender a origem de algumas características e aspectos físicos dos materiais, incluindo o EMC. Alguns compostos estudados aqui apresentaram o efeito magnetocalórico inverso, que acontece devido à competição entre as duas subredes magnéticas acopladas antiferromagneticamente. Observamos também os comportamentos da temperatura de transição magnética e dos parâmetros de rede em função da concentração de Tb, e verificamos o deslocamento dos picos do EMC associados à temperatura de transição (TC). Algumas propriedades importantes na aplicação destes materiais em refrigeração magnética foram levantadas e comparadas com a literatura. Verificamos que dois membros da série apresentaram o efeito de Exchange Bias (EB) e, em analogia com sistemas bicamadas FM-AFM em filmes finos, fomos capazes de entender e explicar este efeito. Acreditamos que o efeito de Exchange Bias está associado à forte anisotropia apresentada pelos compostos Tb0.3Pr0.7Al2 e Tb0.25Pr0.75Al2 que ocorre em temperaturas extremamente baixas e à magnetização dos elétrons polarizados de condução. Identificamos também as temperaturas de compensação (propriedades características deste tipo de sistema) nestes compostosIn this work we studied some magnetic properties and the magnetocaloric effect (MCE) of the series of compounds TbxPr1-xAl2, where x = 0.1, 0.2, 0.25, 0.3, 0.4, 0.5 and 0.75. It is known from the literature that the moments of a light and a heavy rare earth are antiferromagnetically coupled when they are inserted in a crystal lattice and this was confirmed by our analysis of the experimental data. We compared our results with similar systems and we were able to understand the origin of some features and physical aspects of those materials, including the magnetocaloric effect (MCE). Some compounds show the inverse MCE, associated to the competition between the two magnetic sublattices antiferromagnetically coupled. We also observed the behavior of the magnetic transition temperature (TC) and lattice parameters as a function of the concentration (`x¿), with a corresponding MCE peak shift. Some important properties regarding the application of these materials in magnetic refrigeration are discussed. Two members of the family of compounds show a shifted hysteresis curve which was assigned to the Exchange Bias (EB) effect in analogy with FM-AFM bilayers systems in thin films. We believe that the EB effect is associated with strong unidirectional anisotropy of the magnetic sublattices appeared in Tb0.3Pr0.7Al2 and Tb0.25Pr0.75Al2, which occurs at low temperatures, and with the magnetization of the polarized conduction electrons. We also identified the compensation temperature (characteristic properties of this type of system) in these compound