ANALYSE ET INTERPRÉTATION DES SPECTRES MÖSSBAUER DES GERMANIURES DE FER DE PHASE B82

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Submitted on 1 Jan 1971

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ANALYSE ET INTERPRÉTATION DES SPECTRES MÖSSBAUER DES GERMANIURES DE FER DE

PHASE B82

G. A. Fatséas, J. Dormann, L. Brossard

To cite this version:

G. A. Fatséas, J. Dormann, L. Brossard. ANALYSE ET INTERPRÉTATION DES SPECTRES

MÖSSBAUER DES GERMANIURES DE FER DE PHASE B82. Journal de Physique Colloques,

1971, 32 (C1), pp.C1-785-C1-786. �10.1051/jphyscol:19711275�. �jpa-00214107�

JOURNAL DE PHYSIQUE

Colloque C 1, suppl6ment au no 2-3, Tome 32, Fkvrier-Mars 1971, page C 1 - 785

ANALY SE ET INTERPRETATION DE S SPECTRES MO s ^SBAUER

DES GERMANIURES DE FER DE PHASE BS2

G. A. FATSEAS, J. L. DORMANN et L. BROSSARD, Laboratoire de Magnttisme, C. N. R. S., Bellevue, France

Rbsum6. -

Dans la phase (B

82)

du systkme Fe-Ge de formule lacunaire LXFe2-%Ge, 4 compositions

(x = 0,l-,022- 0,37-0,5)

ont

CtC

etudiees a I'ktat magnetique

(300 OK)

et paramagnktique. La complexit6 des spectres, resultant de la prk- sence de plusieurs sites dus A des environnements lacunaires diff6rents autour d'un site cristallographique donne, a nkces- sit6 une programmation numkrique. L'interprktation des spectres, a partir d'un modkle de distribution statistique des lacunes dans les sites F ~ I et F ~ I I , a permis de determiner le nombre des sites, d'identifier les sites lacunaires et d'etudier l'influence des lacunes sur le champ hyperfin.

Abstract. -

We have investigated the hexagonal germanide of iron LXFe2-%Ge ( B phase) containing holes (L)

by

Mossbauer resonance experiments. The spectra of 4 different compositions have been obtained in the magnetic and para- magnetic state and have been interpretated

by

computer analysis assuming a random distribution of holes. The experi- mental spectra is the superposition of sets of hyperfine lines associated with different configurations of holes in the vici- nity of a given crystallographic site. We have determined the number of iron sites, the distribution of holes and their influence on the hyperfine field.

I. Introduction.

-

Le systbme Fe-Ge comprend autour de 62 % de teneur atomique en fer, la phase B 82.

Elle est lacunaire en fer, de formule LxFe2-,Ge, stable entre x

=

0,5 (800 OC) et x

=

0,1 (T > 1 000 OC) [I] [2] [3] et ferromagnttique B la temptrature ambiante. Parmi les proprittts ttudiies dans le pasd, trois ont fait l'objet d'interprttations controverstes

:

deux sites de fer ont t t t dttectts par diffraction de neutrons [3] [4] 151, correspondant aux sites cristallo- graphiques Fe, et Fe,,, un troisikme ayant Ctt signale par une des ttudes Mossbauer [6]

;

la rtpartition des lacunes dans les sites Fe, et Fell a CtC largement dis- cutte, conduisant 21 difftrents modbles lacunaires [I]

[7] [8]

;

le moment magnttique le plus tlevt a t t t attribue soit aux atomes Fe,, soit aux Fe,, [I] [3], 11. M6thodes exp6rimentales. - En vue d'apporter une contribution a la connaissance des problbmes tvoquts, nous avons Ctudit (source de Co57 (Pd)), l'ttat magnitique et paramagnetique, 4 compositions (x

=

0,l-0,22-0,37 et 0,5). Les Cchantillons contien- nent 11 mg/cm2 de fer nature1 et proviennent de mate- riaux polycristallins prtparks par diffusion B l'ttat solide, B 800 OC pour les trois premiers, et 1 I50 OC pour le dernier, puis trempts. La purett de la phase a t t t contralte par rayons X et dttermination du point de Curie

(*).

La complexitt des spectres nous a conduits B tlaborer une programmation numtrique ayant les caracttris- tiques essentielles suivantes

:

il est effectut prtalable- ment des corrections dues, l'une a la courbure du fond continu du spectre, l'autre au bruit de fond et B l'absorption tlectronique et il est tenu compte des irrtgularitts de largeur de raie, I'inttgrale de la for- mule thtorique est calculee par approximation de l'ex- ponentielle a l'aide d'un polyn8me du

2 e

degrt, pour traduire correctement l'influence de I'tpaisseur effective du mattriau.

Ensuite, nous reproduisons les spectres B l'ttat magnttique par superposition de sextuplets (interaction

e2

9Q

quadrupolaire paramagnttique -

=

0,24 m/ms)

4

(*)

Nous tenons

¹

rernercier vivement

P.

Lecocq (Fac.

Orsay)

qui nous

a pr6par6 et contrBl6

les

matQiaw.

dont on ajuste indtpendamment les 4 parambtres, champ hyperfin H, dtplacement isomtrique 6, interac- tion quadrupolaire

^E

et intensitt.

111. Modde lacunaire thhorique. - Nous avons d'abord cherchC B reproduire, avec une bonne approxi- mation, les spectres exptrimentaux avec un nombre minimal de sites. Celui-ci est largement suptrieur B deux ou trois. Ces rbultats, associts au dtsordre lacunaire qui semble exister dans cette phase [8] nous ont conduits a considtrer un modble de distribution altatoire des lacunes. Celui-ci permet de calculer les intensitts (proportionnelles aux probabilitks) des sites Fe, et Fe,, entourts de n,, n,, ... lacunes sur la Ire, 2", ... couche, dans le cas gtntral oh les lacunes sont reparties dans les deux sites de fer, w % dans les sites I et

z

% dans les sites II (wx

f zx =

x), le nombre de sites et leurs intensitts dependant du nombre de couches considCrtes. Or un atome Fe, est entourt de 2 atomes Fe, a 2,51 a, ^{6 Fe,, B} 2,64 et 6 Fe, B 4,01.

Un atome Fe,, est entourt de 6 Fe, B 2,64 a , 6 FeII B 3,42 et 6 Fe,, B 4,01

:

il est ntcessaire de tenir compte au moins des

l e r

et 2e voisins de Fe, et des 1'" voisins de Fe,, (msme distance). Ce cas minimum nous a permis de dtterminer w dans la solution citte plus haut, mais conduit

a

des variations non cohtrentes - d'une composition B l'autre - du champ interne et de l'inter- action quadrupolaire pour un site lacunaire donnt.

Nous avons donc tenu compte des premiers et seconds voisins autour des deux sites, et nous avons obtenu une bonne approximation des spectres expkrimentaux avec une erreur quadratique ne dkpassant pas le bruit statistique (la quantitt d'information experimentale ne permet pas d'ttudier de fagon significative l'influence des autres couches).

IV. R&ultats et discussion. - La figure 1 montre Ie spectre calculk pour chaque composition superposk au spectre experimental Q T

=

300 OK. Les spectres sont composCs de 6 et 8 sites pour

x =

0,l et 0,22 respecti- vement et de 11 sites pour

x =

0,37 et 0,5. La recherche de la meilleure coincidence entre les valeurs des inten- sitts thtoriques et exptrimentales donne la proportion des lacunes I et 11. Nos resultats montrent une prkdo- minance des lacunes I1 avec apparition des lacunes I

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphyscol:19711275

C 1

-

^{786 G.} A. FATSEAS, J.

L.

DORMANN ET L. BROSSARD

- 2 mmls

FIG. 1.

-

Spectres calculks (trait continu) et expkrimentaux a 300 ^{O K} des 4 compositions etudikes.

aux compositions les moins riches en fer

: w =

0 pour x

=

0,l et 0,22,

w =

0,03 pour x

=

0,37 et

w =

0,05 pour x

=

0,5. L'tcart moyen entre I'intensitt normaliske thtorique et exptrimentale pour tous les sites des 4 compositions est de 0,01 et l'tcart maximum de 0,05. Les valeurs de

w

sont en accord avec certains rtsultats anttrieurs [2] [3] [8]. Le champ H aux sites Fe,, et Fe, non lacunaires est respectivement de 203 et 127 kOe. I1 reste pratiquement constant d'une composition a l'autre pour tout site lacunaire donne et dtcroit linkairement avec le nombre de lacunes,

&

raison de 19 kOe par lacune en moyenne pour les sites Fe,, et de 11,5 kOe pour les sites Fe, (Fig. 2). A partir des valeurs moyennes du champ aux sites Fe, et Fe,,, on peut calculer le champ moyen total H e n tenant compte de l'angle (280) entre les spins des sites I et 11, trouvt par diffraction de neutrons [3]. I1 diminue lineairement de 156 a 112 k0"e entre x

⁼

0,l et 0,5 et il semble suivre la diminution de l'aimantation en fonc- tion de

x.

La recherche de la composante qui, par la prtsence des lacunes, diminue le champ est complexe.

Dans les alliages ferromagndtiques les variations du champ sont plutat dues B des variations de la densit6 de spin 3 d et 4 s qu'aux termes orbital et dipolaire : mais l'absence d'autres mesures physiques rend l'inter- prttation delicate. Les dtplacements isomtriques (6) s'tchelonnent entre 0,38 et 0,47 mm/s par rapport I'acier inoxydable, sans variation systkmatique en fonction de x et du nombre des lacunes. Ces valeurs infirment donc les hypoth2ses ant6rieures [7] [9] d'une configuration tlectronique de type mktallique aux sites Fe,. Les interactions quadrupolaires

(8)

sont positives pour les sites FeII entre 0,01 et 0,l mm/s et

FIG.

2. -Variation du champ magnktique h y p e d H des diffbrents sites Fe1 et F ~ I I de chaque composition pour les diffkrents environnements lacunaires. Les sites dbsignb par n (n = 0, 1 , 2, 3, 4, 5) sont tous entourks de zero lacune

I

(pre mier voisin) et de n lacunes I1 (second voisin) respectivement.

Le 5 e site Fen, pour x = 0,50, n'est pas indiquk.

negatives pour les sites Fe, entre - 0,01 et - 0,1, augmentant en valeur absolue avec le nombre des lacunes.

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