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Submitted on 1 Jan 1971
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ÉTUDE DES PROPRIÉTÉS
CRISTALLOGRAPHIQUES, MAGNÉTIQUES ET ÉLASTIQUES DE RbCoF3
Y. Allain, J. Denis, A. Herpin, J. Lecomte, P. Meriel, J. Nouet, F. Plicque, A.
Zarembovitch
To cite this version:
Y. Allain, J. Denis, A. Herpin, J. Lecomte, P. Meriel, et al.. ÉTUDE DES PROPRIÉTÉS CRISTAL-
LOGRAPHIQUES, MAGNÉTIQUES ET ÉLASTIQUES DE RbCoF3. Journal de Physique Collo-
ques, 1971, 32 (C1), pp.C1-611-C1-613. �10.1051/jphyscol:19711207�. �jpa-00214032�
JOURNAL DE PHYSIQUE
Colloque C I , supple'ment au no 2-3, Tome 32, Fe'vrier-Mars 1971, page C 1 - 61 1
ETUDE DE S P R O P R ~ T ~ ~ s CRISTALLOGRAPHIQUE S, M A G ~ T I Q U E S ET ELA STIQUE s DE RbCoF,
Y. ALLAIN (*), J. DENIS (*), A. HERPIN (*)(**), J. LECOMTE (*),
P. MERIEL
(*),J. NOUET (***), F. PLICQUE (**), A. ZAREMBOVITCH (**)(***)
R&umk.
- Une Btude aux rayons X a montrB qu'en dessous de 101 OK, RbCoF3 devient faiblement quadratique
(c/a =0,997 1 a 4,2
OK).Des mesures par diffraction de neutrons ont confirm6 qu'au-dessous de 98
&5
OK,RbCoFs devenait antiferromagnktique, les moments des atomes de cobalt formant un arrangement de type
G. pCo =3,O f 0,2
BBa 4,2 OK. La susceptibilite magnktique suit entre 300 et 600
OKune loi de Curie-Weiss
(OD =180 OK,
neff =5,53). La tempbature de Nee1 est au voisinage de 100
OK.Les vitesses de propagation des ultra-sons ont 6tB mesurkes en fonction de la temperature pour diffkrentes directions de propagation.
Abstract.
-X-rays have shown that below 101 OK, RbCoF3 becomes slightly tetragonal
(c/a =0.997 1 at 4.2 OK).
Neutron diffraction measurements confirmed that below 98
&5
OKRbCoF3 is antiferromagnetlc. The magnetlc configu- ration is of G-type.
.uco =3.0 rt 0.2
p~at 4.2 OK. The magnetic susceptibility obeys a Curie-Weiss law between 300 and 600
O K (8, =180
O K , neff =5.53). The Nee1 temperature is in the neighbourhood of 100 OK. Velocities at which ultrasonic waves propagate have been measured as a function of temperature for different directions.
I. Introduction. - En utilisant des techniques variCes, nous avons CtudiC 1'6volution avec la tempera- ture des propriCtCs cristallographiques, magnktiques et Clastiques de la perovskite fluorCe RbCoF,. Les Ctudes structurales entreprises antkrieurement ont CtC faites principalenent sur les perovskites de potassium (KCOF,, KNiF,, KMnF,, KFeF,)
:Ctude cristallo- graphique [I] [2], Ctude magnktique par mesure de susceptibilitC [3] et par diffraction de neutrons [4], et, pour KMnF,, Ctude des constantes Clastiques [5].
A noter Cgalement I'Ctude des propriCtCs Clastiques de RbMnF, [6] [7]. RbCoF,, comme les perovskites prCcCdentes, devient antiferromagnttique basse tempkature. La tempCrature de NCel serait 96 OK d'aprbs des mesures de RMN [8].
11. Prkparation.
-La prCparation de RbCoF, a CtC rCalisCe dans un flux de chlorure suivant la rCac- tion
:3 CoF, + 5 RbCl
42 RbCoF,
i-3 RbCl + CoCl, .
On obtient des cristaux qui peuvent Stre facilement stparks du bain de chlorure. Dans une deuxibme Ctape, la croissance par la m6thode Bridgman-Stockbarger, effectuke en tube scellC de platine, permet d'obtenir des Cchantillons monocristallins de qualit6 optique [9].
111. Etude cristallographique. - A tempirature ambiante, RbCoF, est cubique, du type perovskite (groupe d'espace Pm 3 m, 03. Sa constante rtticu- laire, dCterminCe sur poudre est
A l'aide d'un diffractomgtre B rayons X CquipC d'un cryostat B htlium liquide [lo], nous avons mis en Cvidence une dCformation quadratique de la maille
(*)
DPH-G/PSRM,
C. E. N.,Saclay,
91,Gif-sur-Yvette.
(**)
Facult6
des Sciencesde Paris.
(***) C. S. U., Le
Mans.
cristalline en dessous de 101 OK. Le rapport c/a atteint 0,997 1 B 4,2 OK (Fig. 1).
FIG.^. -Variation en
fonction
de latemperature
despara- mktres quadratiques
a et c, du ccparamMre moyen
>>quadra- tique 3;
(v,volume
de lamaille)
etdu parametre cubique
ac.IV. Propriktks magnktiques.
-La susceptibilitt magnCtique de RbCoF, suit, entre 300 et 600 OK une loi de Curie-Weiss, avec une temptrature de Curie asymptotique
8, =180 OK et un nombre effi- cace de magnttons de Bohr
ne,, =5,53 (Fig. 2). En dessous de 300 OK, la loi de Curie-Weiss n'est plus vCrifiCe. La temperature de NCel se situe entre 100 et 120 OK
:la difficult6 a dkterminer le minimum de la courbe l/x(Z") ne permet pas de prdciser davantage cette tempkrature.
Un spectre de diffraction de neutrons montre qu'8 4,2 OK le rCseau des atomes de cobalt est magnktique- ment ordonnC suivant une configuration antiferro- magnktique de type G [Ill, mais ce spectre, rCalisC sur poudre, ne permet pas de dtterminer l'orientation des moments magnCtiques par rapport aux axes du cristal. A partir des raies nuclCaires (en prenant 0,70 x 10-I' cm pour valeur de l'amplitude de diffusion de Rb [12]), on trouve pour valeur dumoment
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphyscol:19711207
C 1-612 Y. ALLAIN ET COLL.
FIG. 2.
-
Variation avec la temkraturc dc I'inverse de la susceptibilitk magnttique de RbCoFs (en u.e.m. par gramme).magnttique du cobalt B 4,20K
:3,O 1- 0,2
p,.La figure 3 montre comment varie avec la temperature I'intensitC de la premi6re raie antiferromagnktique.
On en dtduit par extrapolation TN
=98 OK avec une prtcision qu'on peut estimer a 50, en bon accord avec la valeur fournie par R M N [9] (96 + 1 OK).
ques de mesure independantes sont mises en ceuvre : une technique d'jmpulsion ultrasonore et une techni- que de rtsonance en ondes entretenues. L'tvolution des constantes Clastiques avec la temperature est suivie en utilisant la mCthode d'impulsion depuis 300 OK jusqu'h 10
OK.La tempkrature de 1'Cchantil- Ion peut Ctre connue a lo prQ et stabilisCe B 0,020 prhs. A 295 OK
:c,,
=(12,96
_+0,06) x 10" dyne.cmW2 c
,
,
= (4,15 + 0,02) x 10" dyne.cm-2 cl2
=( 5 3 4 + 0,lO) x 1011 dyne.cm-2 avec
ptheor. =4,757 g . cm-3 .
La figure 4 reprtsente la variation avec la temperature des constantes Clastiques dans la phase cubique et, quand les mesures de vitesse sont possibles, les varia- tions de
pV2 dans la phase quadratique polydomaine.
Dans ce cas, les directions des axes quaternaires des
FIG. 4. -Variation des constantes klastiques en fonction de la tempkrature dans la phase cubique et dans la phase quadra-
tique polydomaine.
FIG. 3.
-
Variation de I'intensitC de la raie magnktique 111 (dans la maille 2a, 2a, 2c) avec la temp6rature.V. PropriCtb Clastiques. - Dans la phase cubique, les constantes Clastiques du cristal ont t t t obtenues en mesurant les vitesses de propagation d'ondes lon- gitudinales et transversales se propageant suivant les directions [100], [110], [ I l l ] de trois Cchantillons monocristallins. A temptrature ambiante, deux techni-
domaines sont distribuCes au hasard entre les direc- tions [100], [OIO], [OOl]. I1 est possible cependant d'obtenir des tchos d'impulsions ultrasonores et d'effectuer des mesures de vitesse pour des ondes transversales se propageant suivant la direction [100], et des ondes longitudinales se propageant suivant [ l l I] (un rCsultat analogue a dCjh Ctt signale pour SrTiO, [13]). Par ailleurs, les variations relatives de
c , ,et , c , sont importantes (5 % et 1 % respective- ment) quand on passe de 120 a 101 OK.
Conclusion.
-Aux erreurs d'expkrience p r b , la
temp6rature de quadratisation coincide avec celle
oh I'on observe une variation brutale des constantes
Clastiques. Un rapprochement avec les rCsultats obte-
ETUDE DES P R O P R I ~ ~ T ~ ~ S CRISTALLOGRAPHIQUES, M A G N ~ T I Q U E S ET ELASTIQUES C 1
-
613nus sur KMnF, [5] (quadratisation sans ordre magnO Des mesures de chaleur sp6cifique ont mis en evidence tique) sugg6re d'attribuer la variation des constantes un seul pic de faible amplitude B 101
O K .I1 est donc tlastiques au changement de structure. Par contre, il tr6s probable que la temperature de NCel et la temp&
n'est pas certain que I'apparition de l'ordre rnagnkti- rature de quadratisation coincident i T
=101 4
1OK, que coincide avec le changement de structure cristalline. la transformation 6tant du second ordre.
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