Structures et propriétés magnétiques des orthocobaltites de terres rares TCoO3

HAL Id: jpa-00206915

https://hal.archives-ouvertes.fr/jpa-00206915

Submitted on 1 Jan 1970

HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers.

L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés.

Structures et propriétés magnétiques des orthocobaltites de terres rares TCoO3

A. Kappatsch, S. Quezel-Ambrunaz, J. Sivardière

To cite this version:

A. Kappatsch, S. Quezel-Ambrunaz, J. Sivardière. Structures et propriétés magnétiques des orthocobaltites de terres rares TCoO3. Journal de Physique, 1970, 31 (4), pp.369-376.

�10.1051/jphys:01970003104036900�. �jpa-00206915�

STRUCTURES ET PROPRIÉTÉS MAGNÉTIQUES

DES ORTHOCOBALTITES DE TERRES RARES TCoO3

A.

KAPPATSCH,

^S.

QUEZEL-AMBRUNAZ,

^J.

SIVARDIÈRE

Centre d’Etudes Nucléaires de

Grenoble,

^France

(Reçu

^{le 8 décembre}

1969)

Résumé. 2014 Dans les orthocobaltites de terres rares TCoO3, ^{de structure} pérovskite déformée, l’ion Co3+ est

diamagnétique ;

pour T = Tb, Dy, ^{Ho un ordre} antiferromagnétique de type ^AG s’établit à très basse température : ^on précise le mécanisme de métamagnétisme, ^la variation de la température ^{de Néel avec} la direction d’un champ appliqué ^{et les} propriétés du tenseur g de la terre rare.

Abstract. ²⁰¹⁴ In the rare-earth orthocobaltites TCoO3, ^{with a} deformed

perovskite

structure, Co3+ is

diamagnetic ;

^{when T =} Tb, Dy, ^{Ho an} antiferromagnetic ordering, type AG, ^takes place

at very low temperature : ^one describes the metamagnetic properties, the variation of the Neel temperature ^versus the direction of an

applied

field, ^{and the} properties ^{of the} g-tensor ^{of the}

rare earth.

Les orthoferrites

[1], [2], [3]

^et orthochromites

[4]

de terres rares, de structure

pérovskite

^à déformation

orthorhombique, présentent

^deux sous-réseaux

magné- tiques

faiblement

couplés.

^{Afin de}

préciser

l’influence de ce

couplage

^{sur les}

propriétés magnétiques

^{de la}

terre rare, nous avons étudié les orthocobaltites iso-

morphes,

^dans

lesquels

le cobalt est

diamagnétique ;

leurs

propriétés magnétiques

^{semblent se}

rapprocher

de celles des orthoferrites et orthochromites davan-

tage

que celles des orthoaluminates

[5], [6].

^{La struc-}

ture

magnétique

^de

TbCo03

^a

déjà

^{été étudiée}

[5].

Nous décrivons successivement la

préparation

^des

orthocobaltites,

^leurs

propriétés cristallographiques

^et

magnétiques,

^leurs structures

magnétiques

^{et leur} comportement ^{dans un}

champ magnétique.

Préparation

des échantillons. ^-- Un

mélange

^stoe-

chiométrique d’oxyde

^{de terre rare et de} cobalt métal-

lique

^est dissous dans l’acide

nitrique ;

la solution est calcinée à 700,DC _pour

décomposer

les nitrates obte- nus, la

température

^{est alors}

augmentée

pour per- mettre la réaction des

oxydes :

pour éviter la forma- tion de on travaille sous

atmosphère d’oxygène,

à

température

inférieure à

930 ~C, pendant plusieurs jours.

Conditions de stabilité des orthocobaltites. ^-

D’après Ahrens,

^le rayon

ionique

^{de l’ion}

^Co3+

^est

0,63 A ;

^{tous les}

composés TCo03

devraient donc être stables

[7]. Cependant

^nous n’avons pas réussi à réa- liser la

synthèse

^des

composés TmCoO3, YbCoO3

et

LuCo03,

^{même sous une}

pression

de 40 kbars

(*),

par

conséquent

le rayon

ionique

^{de l’ion}

^{Co3 +}

^dans

la structure

pérovskite

^{est très} certainement inférieur à

0,63 Á

^{et sans} doute voisin de celui de l’ion

Al +,

soit

0,56 À [8].

Remarquons

que

YbAI03

^et

LuAI03

^{sont ins-}

tables

[7]

^et que d’autre part

LaAI03, PrA1o3, NdAI03 [9]

^et

LaCo03 [10]

^sont

rhomboédriques,

^ce

qui

^{confirme le}

point

^{de vue} ci-dessus :

Propriétés cristallographiques.

^{- Les} orthocobal- tites _que nous avons étudiés cristallisent dans le groupe

d’espace Pbnm,

^{avec 4} molécules par maille.

Les atomes de

cobalt,

^terre rare,

oxygène

^{1 et II occu-} pent

respectivement

^{des sites}

4b, 4c,

^{4c et 8d.} Les para- mètres _a, b et c de la maille ^et les

paramètres atomiques

affinés à

partir

^des

diagrammes

^de diffraction neutro-

nique

^sont rassemblés dans les tableaux 1 et II

(pour

T ⁼

Pr, Nd, Sm,

^nous

rappelons

^les

résultats-

^de

Bertaut et Forrat

[10]).

~-

La valeur du volume v ⁼ abc de la maille montre que les rayons

ioniques

^{des ions}

^{Al3 +}

^et

^{Co’ +}

^sont

presque

identiques ;

^la déformation

orthorhombique

de la

maille,

mesurée par

bla,

xT, YT augmente

quand

^le

rayon de la ^{terre rare}

diminue ;

^{comme dans les alu-}

(*) Nous remercions A. Waintal qui ^a bien voulu effectuer cette expérience ^{à notre demande.}

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphys:01970003104036900

370

TABLEAU I

Paramètres cristallins des orthocobaltites

TABLEAU II

Paramètres

atomiques

des orthocobaltites

(x

^et y ^sont déterminés à

0,005 près)

minates, b augmente quand

^le rayon de la terre rare

diminue

(il

diminue dans les scandates et

indates,

^et

passe par ^un maximum dans les

gallates, ferrites,

chromites et vanadites : cette

propriété

^{a été}

expliquée

par Marezio

[11]). ^Cependant

^{bien que} l’on ait la relation :

RAI

la déformation des cobal- tites est intermédiaire entre celle des aluminates et des chromites

(tableau II).

Comportement magnétique

du cobalt. ^- Par suite de la

grande

^{valeur du}

champ

cristallin au niveau de l’ion

Co + ,

^{cet ion est}

diamagnétique

^{à basse}

tempéra-

ture, ^comme

l’indique

l’absence d’ordre

magnétique

sur le sous-réseau de cobalt

(dans COF [12]

^{au con-}

traire,

^le

champ

cristallin est moins intense et l’ion

Co3 +

est

magnétique).

^{Nous avons mesuré la varia-}

tion

thermique

^{de la}

susceptibilité

x de

YCo03 (Fig. 1) :

x

présente

^{une forte}

augmentation

^entre

500 ~C et 800

OC,

^{suivie d’un}

palier jusqu’à

^la

tempé-

rature de

décomposition (x augmente

^{à basse}

tempé-

rature à cause des

impuretés

^de

CoO,

^et à très haute

température

^{à cause de} la formation de

Co2 +).

^La

même variation se retrouve dans

EuCo03

^et

TbCo03 ;

elle est

plus

^{ou moins}

masquée

par la contribution de la terre rare, obtenue seule dans les aluminates ^cor-

respondants.

Nous avons

interprété qualitativement

^{la varia-}

tion

thermique de x à

^{l’aide du} modèle suivant : l’ion

C03 +présenterait

^deux

^états,

^l’un

lA 1 diamagné-

Fie. 1. ^- Susceptibilité magnétique ^de YCo03.

tique (« low spin state »)

^{et l’autre}

5 T2 paramagné- tique (« high spin state »), séparés

par ^une

énergie

variable ^avec la

température

par suite de la dilatation

thermique.

^{Seul le}

premier

^est

occupé

^{à basse}

tempé-

rature ; ^à

plus

^haute

température

il y ^a

peuplement

^du

deuxième niveau selon la

statistique

^de

Boltzmann,

d’où un comportement

progressivement paramagné-

tique.

TABLEAU III

Structures

magnétiques

des orthocobaltites

En nous basant sur des calculs

classiques

^de suscep- tibilité des niveaux

et 5T2,

^{et en}

adoptant

^une

température paramagnétique

^{de -} 400 OK pour tenir compte des interactions entre ions

Co3 +,

^{nous avons}

obtenu

[13] : do

^{= 2 500}

^cm-1 (a - 1),

^valeur

comparable

à celle trouvée par

Bongers [14]

^dans

LiCo02 : Ao

^{= 6 500}

cm-’,

mais obtenue sans tenir compte des niveaux excités

supérieurs

^{de l’ion}

^{Co + .}

FIG. 2. ^- Susceptibilité ^et aimantation de GdCo03 ^et DyCo03.

Mesures

magnétiques

^{à basse}

température.

^-

Comme

l’indique

la variation

thermique

^{de la} suscep-

tibilité,

^les

composés TCo03 (T

⁼

Gd, Tb, Dy, Ho) présentent

^{à basse}

température

^un ordre antiferroma-

gnétique :

^les

températures

^{de Néel}

TN

^{sont rassem-}

blées dans le tableau

III ;

^{elles sont} voisines de celles des aluminates

isomorphes (remarquons ^cependant

que

HoAI03

^ne

présente

pas d’ordre

[15]

^au-dessus

de

0,3 OK).

^Les cobaltites

étudiés,

^sauf

GdCo03, présentent

^un comportement

métamagnétique ;

^le

champ

^{seuil est d’environ 7 000}

Oe ;

la valeur du moment à saturation est très inférieure à la valeur

théorique,

5 ,uB par

exemple

^dans

DyCo03 (Fig. 2).

ErAI03

^{s’ordonne vers}

0,6

^OK

[16] ;

par ^contre

ErCo03

^ne

présente

pas d’ordre au-dessus de

0,3

^OK

comme nous l’avons vérifié _par diffraction neutro-

nique.

Ordre

magnétique

^{de la terre rare}

(Tb, Dy, Ho).

- L’ordre

antiferromagnétique

^du sous-réseau de terre rare se traduit sur le

diagramme

^de diffraction

neutronique

^à

1,5

^OK

(Fig. 3)

par

l’apparition

^{de raies}

de surstructure du type : ^h + k ⁼ 2 n ou

2 n + 1,

1 =2n+ 1

(les

^mailles

chimique

^et

magnétique

^sont

identiques) ;

ces raies sont

caractéristiques

^{des modes A et G}

[1].

Les modes A et G ne coexistent _que dans les struc- tures

Ax Gy

^et

Gx Ay ^(Fig. 4),

invariantes dans les groupes

magnétiques respectifs

^{Pbnm’ et} Pb’ n’ m’ : si la structure est

Ax Gy,

les raies 010 et 100 sont

nulles ;

^{c’est le cas dans}

TbCo03,

où l’on peut

égale-

ment

préciser

^{la structure absolue :}

Ax Gy

^0.

DyCo03

^et

HoCO03

s’ordonnent au contraire selon la structure

Gx Ay.

^Des structures

analogues

^{ont été}

observées dans

TbFe03 [1], TbAI03 [5], DyAI03 [6].

Dans le tableau

III,

^nous résumons les structures

magnétiques

^{connues des} cobaltites et

aluminates,

ainsi que celle de

TbFe03.

^{Les moments situés}

dans le

plan

xy, font ^un

angle + 0

^{avec x.}

372

FIG. 3. ^- Diagrammes de diffraction neutronique ^de DyCo03.

Fm. 4. ^- Configurations ^Ax Gy, Gx Ay, Fx Cy, ^Cx F~.

En étudiant la variation

thermique

des intensités des raies

(001)

^et

(O11),

nous avons déterminé

TN=3,3

^oR

et

2,4

^OK

respectivement

^dans

TbCo03

^et

HoCo03 (Fig. 5).

^Dans

HoC003,

nous avons vérifié que le rapport de ^ces intensités est constant : donc

l’angle 0

ne varie pas ^avec la

température.

D’autre part ^nous

Fie. 5. ^- Intensités des raies (001), (011), ^...

en fonction de H et de T.

FIG . 6. ^- Variation thermique ^de

,uHo

en fonction de 1- T/TN.

avons

précisé

la variation

thermique

^{du moment}

ordonné

(Fig. 6) : Il ’" (1 -

^{nous avons}

obtenu : a -

5/16

^{et non}

2,

^ce

qui

^{favorise un modèle}

d’Ising [17].

Origine

de l’ordre

magnétique.

^{- Nous avons cal-}

culé _par la méthode de Bertaut

[18] l’énergie dipo-

laire

Ed;p

des différentes structures

observées,

^{et éva-} lué la

température

^{de Néel}

Td;p correspondant

^{à cette}

énergie

^dans

l’approximation

^du

champ

moléculaire :

(Tableau III) ; Tdjp

^{est une} estimation

supérieure

^de

TN

en

présence

des seules interactions

dipolaires.

Nous avons calculé d’autre part

l’énergie dipolaire

des structures AG et FC en faisant varier

l’angle 0 (Fig. 7) ;

^cette

énergie dépend

peu des

paramètres

^de

la maille et des

paramètres atomiques

^x et y ^{de la}

terre rare. Dans la référence

[5],

^{le terme de Lorentz}

relatif aux structures FC a été oublié par suite d’une

erreur de

programmation ;

^{on ne} peut donc affirmer que les

configurations

^{AG sont}

plus

favorables que les

configurations

^FC.

En toute

rigueur, l’énergie dipolaire

n’est pas extré- male

pour 0

^{= 0° et 90°}

[19] :

^son

expression

^{en fonc-}

tion des facteurs de structure contient en effet des

« termes d’interférence » du type

Ax G~, ; ^cependant

^x

et y ^étant

petits,

^ces termes sont peu

importants

^et

l’énergie dipolaire

^{est extrémale au}

voisinage

^des

FIG. 7. ^- Energie dipolaire des configurations ^{AG et FC.}

374

axes x et y, ^{et ne}

dépend

pas sensiblement de la struc- ture absolue.

De l’étude de

l’énergie dipolaire,

^nous pouvons tirer deux conclusions :

1° C’est le

champ

cristallin

qui impose

^{la direction} des moments,

puisque l’énergie dipolaire

^{n’est pas}

minimale _pour la valeur observée de 0 et que le cou-

plage dipolaire

des modes

Ax

^et

Gy ^{(ou Gx}

^et

Ay)

est

négligeable :

^ce

point

^{de vue est en accord avec la}

variation

thermique

^{avec le fait}

que 0

^ne

dépend

pas de la

température

^{et avec les}

propriétés

^métama-

gnétiques

^décrites

plus

^loin.

2° La

comparaison

^des

composés TbAlO,

^et

TbCo03

^montre que les forces

d’échange

^sont

plus importantes

^{dans les} aluminates _que dans les cobal- tites : la maille des aluminates est effectivement un

peu

plus petite

^et moins déformée _que celle des cobal-

tites ;

^dans

TbAl0,5 CO0,503,

^{on observe encore la}

structure

Gx Ay ^{(dans DyAI03, DyCo03}

^et

HoCo03

où 0 rw

60°,

^la différence des

énergies dipolaires

^des

modes

Ax Gy

^et

^Gx Ay

^est

^grande,

^{et la}

configuration Gx Ay,

^est

toujours favorisée).

la structure

magnétique

^{est sans doute du} type

Gy ^[20].

Cette structure est colinéaire car le

champ

^cristallin

n’agit

pas ^au

premier

^{ordre sur l’ion}

Gd3 + ;

^{elle est}

déterminée _par les forces

d’échange,

^{car un mode G}

est favorisé _par des interactions

négatives

^entre pre- miers voisins

(l’énergie dipolaire

^de

Gy

^{est très faible}

et

positive ; l’anisotropie

^de

GdAI03

^{est donc due au}

champ

cristallin et non aux forces

dipolaires).

^La

structure de

GdAI03

^{est à}

rapprocher

^{de celle de}

EuTi03 [21], composé pérovskite cubique

^{où l’ion}

EU2 ’

est dans un état S et où la structure est du

type G, d’énergie dipolaire

^nulle.

Ainsi il semble _que les forces

d’échange

^favorisent

un mode

G,

les forces

dipolaires

^{un mode}

A ;

^ces modes peuvent ^être

couplés

par le

champ

cristallin.

Puisque

^{les forces}

d’échange

^sont faibles dans les

cobaltites, GdCo03

^a

peut-être

^{une structure}

Ay ;

on aurait alors

Td;p

⁼

^{2,2 OK,}

^{alors que}

^TN

⁼

^2,9

^OK.

Il serait

intéressant,

pour vérifier cette

hypothèse,

d’étudier l’effet

magnétoélectrique [22]

^dans

GdAI03

et

GdCo03.

ErAL03

^ET

ErCo03. -

^Nous allons voir _que, dans

ces

composés,

^{z est} la direction de facile aimantation de l’erbium. Si les mailles

chimique

^et

magnétique

sont

identiques,

^{les modes}

magnétiques possibles

TABLEAU IV

Energie dipolaire

des modes

F., G,, Cz A~-

sont

F,, Gz, Cz

^et

Az ;

^{nous en avons calculé}

l’énergie dipolaire

^en

adoptant :

J.1Er ⁼

6,6

,uB

[23]

^{et les para-}

mètres de

TbCoO3 (Tableau IV).

Le fait _que

TN

^soit inférieure à 1 OK est donc inat- tendu et difficilement

compréhensible

^{à moins d’ad-}

mettre une forte réduction du moment flEn

phénomène

peu

probable

^{car le moment de la terre rare dans les}

pérovskites TB03 dépend

^{peu de l’ion}

^B3+.

^Notons

seulement _{que le} mode

Cz

^{est favorisé} par les forces

dipolaires.

^L’absence d’ordre dans

ErCo03

^confirme

que les interactions T - T sont

plus

fortes dans les alu- minates _que dans les cobaltites

(nous

étudions actuel- lement la structure

magnétique

^de

ErAI03, qui

^est

peut-être

^du type

Gz

si les forces

d’échange

^sont

impor- tantes)

^et

suggèrent

^d’autre part que l’ordre

Cz

^de

l’erbium observé dans

ErFe03

^et

ErCr03

^n’est pas

coopératif [27].

Diffraction

neutronique

^sous

champ. -

^{Par dif-}

fraction

neutronique

^sous

champ magnétique,

^{on peut}

obtenir les mêmes

renseignements

^sur

poudres

^frittées

que par ^mesures

magnétiques

^sur

monocristal,

^{si le}

champ

^est

appliqué parallèlement

^{au vecteur de diffu-}

sion

[4].

MÉTAMAGNÉTISME - Nous décrivons tout d’abord les

propriétés métamagnétiques

^de

TbCo03

^et

HoCo03.

La direction des moments des ions terres rares est fixée par le

champ

cristallin

(0

^{= 35° et 63°}

respecti-

vement pour Tb et

Ho).

^Un

champ

^fait passer d’une

configuration Ax Gy

^ou

^Gx Ay

^{à une}

configuration 7B Cy

^ou

^Cx Fy

^{par un} mécanisme de

flip.

^{Si le}

champ

est

appliqué

suivant la direction Z de difficile aiman-

tation,

^les structures AG sont conservées.

La

figure

⁸

représente

pour

HoCo03

^à

1,5 °K

^la variation des intensités de raies de types

F, G,

^{C et A.}

Le

champ

^{seuil est} de l’ordre de 7 000 Oe. Les raies de

type A

^{et G}

disparaissent

^au

profit

^{des raies de} type ^{F et}

C ;

^{z étant une direction}

difficile,

^{la raie}

(001)

diminue moins vite _que la raie

(111)

^{et ne montre} pas de

champ seuil ;

^les

champs

seuils relatifs aux raies

(011)

et

(101)

^sont différents : dans

HoCo03

car 0 >

45°,

^{c’est le} contraire dans

TbCo03.

^{De la}

même manière dans

HoCo03,

^{la raie}

(010)

^de type

CX apparaît

^{dans un}

champ

^{inférieur à celui}

qui

^fait appa- raître la raie

(100)

^de type

Cy ;

^{c’est le contraire}

dans

TbCo03.

^{Enfin les raies}

(110)

^et

(112)

^de type ^F augmentent : par suite de

l’anisotropie,

^le

ferromagné-

tisme induit n’est pas

parallèle

^au

champ,

^{donc au}

vecteur de diffusion.

VARIATION DE

TN

^{AVEC LA DIRECTION DE H. -}

Dans

HoC003,

^{nous avons} étudié la variation de

TN

en fonction d’un

champ appliqué (Fig. 5).

^{Si le}

champ

est

appliqué

^{suivant la direction Z}

(raie 001), TN

^ne

varie _pas

sensiblement,

^{même dans un}

champ

^de

16 000

Oe ;

^{si au contraire le}

champ

^{a une} compo- sante dans le

plan

xy,

TN

^diminue

fortement;

TN

⁼

1,9

oK pour H = lb 000 Oe

parallèle

^à

(111),

TN 1,9

OK pour H

parallèle

^à

(Ol 1). D’après

^{la varia-}

FIG. 8. ^- Métamagnétisme ^{de HoCo03 à 1,3 °K.}

tion

thermique

^des intensités des raies

observées,

^la transition

magnétique

^{reste du} second ordre sous

champ.

Cette variation

anisotrope

^de

TN

^en fonction d’un

champ appliqué

permet de

comprendre l’élargisse-

ment sous

champ,

de l’anomalie ~, de chaleur

spéci- fique

^de

TbCo03, phénomène

observé récemment par A. de Combarieu et J. C. Michel

(~) (Fig. 9)

^sur

un échantillon ^en

poudres.

Le fait _que

H,,

^n’influe pas ^sur

TN

^confirme

qu’on

^a

un modèle

d’lsing :

l’interaction entre

S,

^et

Si

^déduit

de

S,

par la translation

C,

^{est de la forme}

(pas

^{de terme en}

z).

Structure induite _par un

champ

^{à une}

température

T

TN.

^-

HoCo03. -

^A

^4,2

^{OK un}

champ appliqué parallèlement

^{à z n’induit aucune} structure,

puisque

^z

est une direction de difficile aimantation de ^Ho. Si le

champ

^{a une} composante ^{dans le}

plan

xy, ^{une struc-} ture non colinéaire est induite :

Fx Cy

^ou

Cy Fy,

^obser-

vable

lorsque

^le

champ

^est

parallèle

^{au vecteur de dif-}

fusion. Ainsi

(Fig. 10)

^{on note}

l’apparition

^des

raies

(010)

^et

(100) (2).

ErCo03. -

^A

1,5

^{OK les raies}

(010)

^et

(100), (012)

et

(102) n’apparaissent

pas dans un

champ

de 16 000 Oe Par contre les raies

(110)

et surtout

(112)

augmentent.

Le

phénomène

^{est encore} observable à

4,2

^{°K et}

(1) ^Nous remercions MM. de Combarieu et Michel de nous

avoir autorisés à publier le résultat de leur expérience.

(2) ^{Nous avons} effectué la même observation dans HoAI03.

FIG. 9. ^- Chaleur spécifique ^{de TbCo03 sous} champ.

FIG. 10. ^- Influence d’un champ ^sur HoCo43

et ErCo03 3 à 4,2 ^oK.

amène aux conclusions suivantes : z est une direc- tion de facile aimantation et par suite l’ordre dans

ErCo03

^à

plus

^basse

température

^{est sans} doute coli- néaire suivant z ; il existe une direction du

plan

xy

qui

^{est assez facile}

(0

^{= 0 ou 900 car on ne} peut ^induire de mode

Cx

^ou

Cy).

Vraisemblablement 0 ⁼ 0 car

dans

ErFe03

^à

1,5

^{oK en}

champ

^faible

[24]

xx dans

ErCr03 [4] [25]

^le

champ d’anisotropie

^{de l’er-}

bium dans le

plan

^{XZ est} très faible

(inférieur

^à

12 000

Oe).

Le résultat ci-dessus concernant le tenseur g ^de l’erbium est en accord avec des mesures de

suscepti-

bilité d’un monocristal de

ErFe03 [26] :

gz > gx > gy.

Notons que la

symétrie

du site de terre rare

(miroir

parallèle

^à

xy)

^{se reflète sur le} tenseur g : si ^l’aniso-

tropie

^est

importante, l’ellipoïde représentatif

^{a son}

grand

^axe

parallèle (Tb, Dy, Ho)

^ou

perpendiculaire

(Er)

^{au miroir xy.}

376

Conclusion. - Par diffraction

neutronique

^sous

champ,

^{nous avons} montré que les orthocobaltites de terres rares

possèdent

^les

propriétés

d’un modèle

d’Ising :

tenseur g ^très

anisotrope, métamagnétisme

du type

« flip

», variation de

TN dépendant

^{de la}

direction du

champ appliqué.

L’étude

précédente

permet ^de

préciser

^les

propriétés

du sous-réseau de terre rare dans les orthoferrites et orthochromites.

1 ° Bien _que les _rayons

ioniques

^de

AI3+, Co+,

Fe3 +

et

Cr3 +

soient assez

différents,

^les

propriétés

^du

champ

cristallin au niveau de la terre rare sont ana-

logues (résultat

que

suggère

^{aussi le tableau}

II ;

^les seules

exceptions

semblent être

TbCr03, DyCr03

et

DyFe03) : ()

^{= 35° et 63°}

respectivement

pour Tb et

Ho ;

^{z est} la direction de facile aimantation de

l’erbium,

^l’ordre

Cz

^étant observé dans

ErFe03

^et

ErCr03,

mais la direction x n’est _{pas très} difficile

(le

champ d’anisotropie

^{dans le}

plan

^{xz est inférieur}

à 12 000 Oe

[4],

^{il est}

supérieur

à 60 000 Oe dans le

plan

xy dans

TbFe03).

Ces

propriétés

^montrent que la déformation ortho-

rhombique

^des

composés TB03

^{est commandée} par les ions

T3 +

et non les ions

B3 +

^- effectivement l’en-

tourage

^d’atomes

d’oxygène ^de

^{ces derniers est tou-}

jours

très peu déformé. Il n’en est sans doute pas de même dans les

manganites,

^{où la} déformation ortho-

rhombique

^est

plus prononcée

^et n’est pas seulement

d’origine stérique,

les octaèdres

d’oxygène

^étant

déformés _par effet Jahn-Teller

coopératif [28].

20 L’étude des structures

magnétiques

^{des ortho-}

cobaltites confirme l’existence d’un

couplage

^{fer ou}

chrome terre rare. Ainsi la structure

Fx Cy

^induite

à

4,2

^{OK dans}

HoCo03

par ^un

champ

^{est observée} dans

HoFe03

^et

HoCr03.

De même l’absence d’ordre de l’erbium dans

ErAI03

^et

ErCo03

pour T ⁼ 1 OK montre que

l’apparition

^{d’une structure}

Cz

^dans

ErFe03

^et

ErCr03

^{est due au}

couplage

^{des deux sous-}

réseaux, phénomène suggéré

par Bertaut

[29].

30 Les forces

dipolaires

^{entre ions}

^{T 31}

^sont

impor-

tantes dans les orthoferrites et orthochromites comme

dans les

orthocobaltites,

^les

paramètres cristallogra- phiques

y étant voisins. En

particulier

l’ordre du

gado-

linium dans

GdFe03

^et

GdCro3

^{est sans doute du}

type

Ay

^{comme dans}

^{GdCo03 :}

effectivement le

couplage

^{Fe-Gd ou Cr-Gd est} très faible et les

tempé-

ratures de Néel

TN2

voisines de 2 OK.

Nous remercions Monsieur le Professeur E. F. Ber- taut de ^ses conseils.

Bibliographie

[1]

^BERTAUT (E.

F.),

^CHAPPERT

(J.),

^MARESCHAL

(J.),

REBOUILLAT (J. P.), SIVARDIÈRE

(J.),

^{Solid State} Comm., 1967, 5, ^293.

[2] ^MARESCHAL

(J.),

SIVARDIÈRE

(J.),

^J. Physique, 1969, 30, ^967.

[3] ^APOSTOLOV

(A.),

SIVARDIÈRE

(J.),

^{C. R. Acad.} Sci., 1968, 268, ^208.

[4] ^MARESCHAL

(J.),

^Thèse d’état,

Grenoble,

^1968.

[5] ^MARESCHAL (J.), SIVARDIÈRE (J.), ^{DE VRIES}

(G.

F.),

BERTAUT (E.

F.),

^J. App. Phys., 1968, 39, ^1364.

[6]

^BIDAUX (R.), ^MERIEL

(P.),

^J. Physique, 1968, 29, ^220.

[7] ^SCHNEIDER

(S.

J.), ^ROTH (R. S.), ^WARING

(J. L.),

J. Nat. Bur. Stand, 1961, 65A, ^345.

[8] ^GELLER

(S.),

^Acta Cryst., 1957, 10, ^248.

[9] ^GELLER

(S.),

^BALA

(V.

B.), ^Acta Cryst., 1956, 9, ^1019.

[10] ^BERTAUT

(E.

F.), ^FORRAT

(F.),

^J. Phys. Rad.,

1956,

17, ^129.

[11] ^MAREZIO

(M.),

^REMFIKA (J. P.), ^DERNIER

(P.

D.), Inorg. Chem., 1968, 7, ^1337.

[12] ^WOLLAN

(E.

O.), ^CHILD

(H.

R.), ^KOEHLER

(W.

C.),

WILLKINSON (M.

K.),

Phys. Rev., 1958, 112, 1132.

[13] ^KAPPATSCH

(A.),

Diplôme ^d’études

supérieures,

Grenoble, ^1969.

[14]

^BONGERS (A.), Thèse,

Leiden,

^1965.

[15] ^{DE COMBARIEU}

(A.),

^MICHEL (J.

C.),

^PEYRARD

(J.),

SIVARDIÈRE

(J.),

11th Int. Conf. Low.

Temp.

Saint-Andrews, ^1968.

[16] ^COOKE

(A.

H.), Communication

privée.

[17] ^HAMMAN (J.), ^J.

Physique,

1968, 29, ^495.

[18] ^BERTAUT (E.

F.),

^{C. R. Acad.} Sci., 1958, 246, ^3335.

[19] ^BERTAUT (E. F.), ^Helv. Phys. Acta, 1968, 41, ^683.

[20]

^CASKION

(J. D.),

^J. App. Phys., 1968, 39, ^1360.

[21] ^{MC GUIRE} (T. R.), ^J. App. Phys., 1966, 37, ^981.

[22]

^TENENBAUM

(Y.),

^J. Physique, 1968, C-2, ^758.

[23]

^FAULHABER

(R.),

^HUFNER

(S.), ORLICH (E.),

^SCHU-

CHERT (H.), ^Z. Phys., 1967, 204, ^101.

[24] ^BOZORTH

(R. M.),

^KRAMER

(V.),

^REMEIKA (J.

P.),

Phys. ^Rev. Lett., 1958, 1, ^1.

[25] ^BERTAUT (E. F.), ^MARESCHAL

(J.),

Solid State Comm., 1967, 5, ^93.

[26]

GORODETSKY

(G.),

Communication privée.

[27]

^PATAUD

(P.),

SIVARDIÈRE (J.) (à paraître).

[28] ^PATAUD (P.), ^{Thèse 3e} cycle, Grenoble, 1969.

[29] ^BERTAUT (E.

F.),

Traité de Magnétisme ^{III. Rado}

et Suhl., ^Academic Press, ^New York, ^1963.