Structure cristallographique et magnetique de Mn2N0.86 à basse temperature

Solid State Coninunications, Vol. 23,

pp. 147—150, 1977.

~LIQUE

Fr ~1’IQ~E

Pergamon Press.

Printed in Great Britain

1~Mi2N~,86a BASSE TEI4’ERATURE~

M. Nasr Eddine thiversité Libanaise, Fac. des Sciences, Hadeth—Beyrouth, LIBAN

E.F. Bertaut Laboratoire de Cristallographie, C.N.R.S., 166X, 38042 Grenoble Ceclex, FRANCE (Received 16 February 1977 by E.F. Bertaut) The coapotrid )4k2~10.86which belongs to the crystallographic space group P6322 ~mdergoesat 308K a paramagnetic-antiferromagnetic transition accoapanied by a crystallographic distor21212)~ sion. The magnetic structure is collinear with a magnetic ax~Ientof 1.7 i~per atom P4i. The Shthnikov group is Cp22’2j (~A Introduction ?.~kataet a11 ,2 avaient éttzlié ?th

tablissenent de l’ordre magnetiqi~~ 308K entrai~

2N et ~~one tli abaissemant de la syn~triecristallographiqt~. sé ~.aiestructure cristallographique orthorhoabique 3 est de groupe d’espace Foai et tue structure magnétiStructure Cristallographique a I
STRUCTURE CRISIALLOGRAPHIQUE ET MAGNETIQUE DE Mn

148

2 N0,86

~2 ~OI67.42K

a~cx 4a:

5.1143

~

y

•

5/6

et

Vol. 23, No. 3

z

•

0

I,)

(1~)

00

15~

t10~331r~’ 1055

~

5~o 0

~

M~OL,

~

34567

+

0+

~J

+

1.4106

z =0 Qz=1 ~

+

2

+

2555

00

no 2055

~

+

~cJ+

IT

Figure 2

Structure magnétique de Mi

~

5oo0~

2N086 x,0,0

Figurel

~ 2s,

Diagranion de diffraction de neutrons ~ 410K et 4,2K

h#k=2n;hkO k=2n~hOl

h#k2n

y

k=2n

i=2n;OkO

,z

; ~

;

; ;

x ~

,

y

,z

; ;

x

,

~

2

2

—

4 x 0,12 N

4b

y

—

4 xO,74 N

4b

y

•

0 2/3 1/3

4b. 0,y,~

Ce sont bien celles du groupe d’espace orthorhonbique C2221 qul est tu sous groupe do P6322. Ainsi nous le prcposais pour la phase basse teupérature (I < TN) 40 ~2NO,Bô. La manganese OCCtP~ alors les deux sites 8c et ~ Sc :

,

,0,~

avec x 1/3 L’azote se répartit coume suit 2 x 0,86 N so mettent en position 4b avec y

Las conditions d’existence des raies sont telles que pour

x

;

61011,21314j5~173Som

345676

)2kl Oki OOZ

+

y

11 2 ‘

~

;

~ 4

Recherche do la Structure Magnétique Elements do synétrie et leurs representations irréductibles. La grotpe d’espace C2221 possède les elements do syn~trie suivants 1

,~+z ;

~—x,~..y,4+z

;

;

-

x

y

STRUCTURE CRISTALLOGRAPHIQUE ET MAGNETIQUE DR Mn

Vol. 23. No. 3

149

2N0,86

Tableau 2.

2h

et Vecteurs do Base dens C2221 2x Representations 2~, 21z T Irréductibles 21x 21y Vecteurs do base

E 1 1

1”

1 —1

1 1

1 —1

1 1

1 —1

1 1

1

1

1

—1

—1

1

1

—1

-1 —1

1

-1

—1

1

1

—1

—1

1

C~ A~ G~ lx ‘~y c;z

~ 0

~

G~

AZ

~

AX

C~

F~

0 0 F~, G~ 0

0

~

0 F~ 1

‘x en(x,

1

1

1

1

—1

—1

—1

—1

1

—1

1

—1

—1

1

—1

1

1 1

1 —1

-1 —1

—1 1

—1 —1

—1 1

1 1

1 —1

g,0)

2i~en(x,~,0)

Cj~ ~ ~

2~, en(~,y,~)

,

2~en(

,

21~en(~,Y,~)

,

~

,

1

,

0

.

•

1 (Inatrice unite)

M1M2 M2M3 M~M~M3M1 M2M3 — M3M2 Donc N1 , N2 at N3 sont reels et a tnie seule dimension M1n±l

;

M2=B=±1

;

M~y±1

du groupe C2221 (tableau 2). 2

-

Vecteurs do base Las atcans sont ntm~rotésconme suit

1, 2, ..., site4a: (1) ~

atones

8 do site 8c et atones 9, 10, 11, 12 du ,

(2) ~

,

(3)

111 ~

,

(4)

151 ~

221

8)211 ~ ,(11) ~O0 ,(12) ~Oi 2 6, nous avons déterminé los différents vecA l’aide do la néthode dos opérateurs do proteurs do base (ou modes) qui scait les coniposantes jection salon x, y et z des vecteurs suivants = + + ~3 + ~4) ±~ + + + ~ ~ (9)~O ,(10)

=

~1 ~

~3

—

~4) ±

+

~6 ~

~

0 0 G~, ‘~iz

,~1

j

~

(~9+ ~

±~

+

~12~

—

~

±~11

-

~12~

-

sentaticus irréductibles auxquelles us appartiennent. Structure magnétique Parmi los modes magnétiques permis par le grotpe C2221, seul l’enseable des deux modes Fj~et F2x conduit a des intensités des raies magnetiques calculCes avec iii moment do -

en assez bon accord avec les intensités observées. (tableau 3)

Tableau 3.

Avec les differentes valeurs do a, ~ et y nous

retrouvczis les huit representations irréductibles

~ 0

0 ~

re colonne) ces vecteurs do base selon les repreNous ~‘.vais range dans le tableau 2 (deniiè-

3

=

0 ~

—

Las raies magnétiques s ‘indexant dams la maille cristallographique, nous pouvons conclure que le vecteur do prcpagation do 1 ‘ordre magnétique est 2x,[12~ conme éléments généK = (0 , 0 , 0~ou , et 0 , T0]. rateurs et appelons N Choisissons 1 , M2 et M3 leurs matrices representatives. Il est facile do verifier les re— lations suivantes

0

F~j~G~ A~ ~ ~ ~

,

et la translation T =1~

Gj~

G~

F1~ C~

Intensités magnétiques observees et calculées dais 1412N0,86 Raies 001 0 1 0 100 110 011 101 (iii t02 1 030 ~12002 30 11 1 0 2 ~2 2 1 to 4 1 320 032 2 3 1 (202

I~~s ‘cel — 0 — 0 — 0 — 0 — 0 — 0 -

94,7 — -

12,3 — —

0 100 00 11,6 0 0

50

47,9

36,1

33

1132

—

300

-

0 0

150

STRUCTURE CRISTALLOGRAPHIQUE ET MAGNETIQUE DE Mn

2 N0086

La structure magnétiqie ainsi obtenue est forn~edo plans ferrounagnétiques parallIles aux plans (011) et (101) et do plans aitiferroinagnétiques parallèles a (110). Ainsi, suivant ~, les plans ferromagnétiques scat disposes altetnativeinent +-+- ... Par cimtre, suivant 1, nous rencontrons use dooble alternance do plans ferrcunagnétiques ++--++ ... Las atoaes x, y, z et x+l/2, 7+1/2, z possedent des spins antiparallèles I - 1/2, 1/2, 0 est use antitranslation.7 KLa— vecteur [100] etdolepropagation grape magnétique do Shobnikov du inagnétisne est dcac est Cp22’2j (Notation do Bélov ~A2i212)~ Evalustion do la Deformation Cristaliographique

L’évaluation do la deformation cristallographique se réduit a celle do l’écart 6 - a/3-b qui diffère do zero dens use maille orthothoithique pour s ‘annuler dens use mailie orthohexagonale.

Vol. 23, No. 3

me scat pas bien résolues. En premiBre approximaticu, nous ccmsiderais que 01~02est égal a i’elargissenent ae obtenue en retraichant do la largeur a mi—hauteur do la “raie” a basse tenpérature celle do la raie a haute tenpérature. A 15 K + 02 = 2 x 77,7 degrés 02 = 0 2 d~gré Ce qui dame 6 • ~ A. -

L’étude do l’évoiutiai therinique do la raie (221) montre qu’au fur et a nesure que la tentpérature inent ccmstante croit, entre la deformation 5K et lOOK 6etreste décroit pratiquea T > lOOK pour s’annuler vers 308K sans aucuie discontinuité la transition paramagnétique-

antiferroinagnétiqte est, probablement, tue tramsition do second ordre. Conclusion La structure magnétique do Mi N 0 86 est an-

La raie (221) du système hexagonal se dédouble théoriquenent, a T < TN, en deux raies (261) at (401) du système orthorhathique do positions anguiaires respectives 01 et ~ Un calcul sinpie nicutre qte

2

2e 2e 3 /3 6 (261) et (401), enregistrées sin Las 1 deux sin raies 2 sin(ei+ez)sin(oi—e2) = a 0 a l’aide do ia radiation du chrcme (A = 2,28962 A)

tiferrcanagnétiqta colinéaire stabi~is&par use strictim d’édiange qui entralne tue deformation cristalitne. La n~eentmagnétiqte Clénentaire est 6g8.1 aL ‘élargissenent i,? ~ do raies do diffraction thserve aux rayais X caifirne 1 ‘abaisseinent do symagnétiqia en dessous do 308K. la structure cris— nttrie entrainé par l’établissenent do l’ordre

—

tailographique a T c TN est orthorhathique do grotpe d’espace C2221.

Références ?.~kata, P4. ; Haruna, J. ; Takaki, H. ; J. Phys. Soc. Japan, 25, 234 (1968) Mikata, H. ; Yoshin1ura, H. ; Takáki, H. ; J. Phys. Soc. Japan, 33, 62 (1972) Nasr Eddine H. et Bertaut E.F., Journal do Phys. (Paris) 35, L-~7(1974) Nasr Eddine N. et Bertaut E.F., Acta Cryst. ca parattre) 5. R~sultatsnon publiés 6. Bertaut, E.F. ; Acta Cryst. A24, 217 (1968) 7. Bertaut, E.F. ; Ann. Phys. (P~ice)9, 93 (1975) 1. 2. 3. 4.