Étude par effet Mössbauer, rayons X, diffraction neutronique et mesures magnétiques de Fe1.15Ga0.85O3

E.F. Bertaut , G. Bassi , G. Buisson , J. Chappert , A. Delapalme , R. Pauthenet , H.P. Rebouillat , R. Aleonard

Fe1,15Ga0,85O3 est piézoélectrique et magnétoélectrique et cristallise dans le groupe orthorhombique non centrosymétrique Pc21n. Les paramètres de la maille sont a = 8,75 Å ; b = 9,40 Å ; c = 5,07 Å ; Z = 8. Le composé est aussi dense que α — Fe2O3 (type corindon α — Al2O 3), comme le montre la comparaison avec la maille orthohexagonale de α — Fe2O3 (a', b', c' ; Z = 12), car a ≃ b', c ≃ a', b ≃ 2/3 c'. Des plans compacts d'oxygène sont empilés dans la direction b selon ABAC ... ABAC. Les cations se distribuent sur quatre sites, notés Fe1, Fe2, Ga1 et Ga 2, les trois premiers étant octaédriques, le dernier étant tétraédrique. Les proportions de Fe sur les sites sont d'après la diffraction neutronique p1 = 0,90 ; p2 = 0,87 ; p3 = 0,54 ; p 4 0 (< 0,04). Que Fe1,15Ga 0,850O est un ferrimagnétique classique de Néel est établi directement par difraction neutronique et indirectement par l'allure hyperbolique de l'inverse de la susceptibilité en fonction de la température, la faible saturation par atome de fer (= 1,07 μb/Fe) et l'existence de liaisons fortement antiferromagnétiques Fe2 — O - Fe1 et Fe2 — O — Ga1 à 180°. Les sous-réseaux de Néel sont A = Fe, + Ga 1 et B = Fe2 (+ Ga2). L'anisotropie uniaxiale est très élevée K = 0,86 × 106 erg/cm3. La direction de facile aimantation est c et la théorie des groupes y associe une polarisation électrique selon b. Le champ magnétique au niveau du noyau de 57Fe tend vers 500 kOe à 0 °K. Les deux doublets d'absorption quadrupolaire observés au-dessus de Tc = 305 °K sont dans le rapport d'intensité 1,6 ± 0,1, rapport qui correspond bien à (p 1 + p3) /p2.

Mots clés: crystal structure; iron compounds; ferrimagnetic materials; Mossbauer effect; piezoelectricity

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E.F. Bertaut, G. Bassi, G. Buisson, J. Chappert, A. Delapalme, et al.. Étude par effet Mössbauer, rayons X, diffraction neutronique et mesures magnétiques de Fe1.15Ga0.85O3. Journal de Physique, 1966, 27 (7-8), pp.433-448. ⟨10.1051/jphys:01966002707-8043300⟩. ⟨jpa-00206424⟩