J. Phys. France 37, 103-110 (1976)
DOI: 10.1051/jphys:01976003702010300

Étude par diffraction de neutrons des structures cristalline et magnétique de l'orthoferrtte d'erbium ErFeO3

F. Vigneron

Service de Physique du Solide et de Résonance Magnétique Centre d'Etudes Nucléaires de Saclay, BP n° 2, 91190 Gif-sur-Yvette, France

Abstract
Neutron diffraction experiments have been performed on polycrystalline samples of ErFeO3 in the temperature range 300-1.5 K. The present communication reports a refinement of the crystal structure at room temperature and the determination of the magnetic structure between 300 K and 1.5 K. The two successive reorientations of the Fe3+ spins have been observed : the first one (Gx → Gz) between 96 K and 79 K and the second one (Gz → G y) below TN = 4.4 ± 0.1 K. At T < T N the rare earth magnetic configuration is Cz. In a free energy calculation below TN, the different contributions of the magnetic interactions (exchange and dipolar interactions) are evaluated and the relative sign of Gy and Cz magnetic moments of Fe3+ and Er3+ is explained.

Résumé
Des expériences de diffraction de neutrons ont été réalisées sur ErFeO 3 (poudre), pour des températures variant de manière continue entre 300 K et 1,5 K. L'analyse du spectre nucléaire à température ambiante permet d'obtenir la valeur des paramètres de position des différents atomes dans la maille. Du point de vue magnétique, on observe les deux réorientations successives des moments des fers : la première, entre 96 K et 79 K, de la configuration Gx à la configuration Gz, la seconde, au-dessous de TN = 4,4 ± 0,1 K, de la configuration Gz à la configuration Gy. Au-dessous de T N, l'erbium adopte la configuration Cz. Un calcul d'énergie libre effectué à T < TN permet d'évaluer les différentes interactions magnétiques (interaction d'échange isotrope, interaction dipolaire) et de rendre compte du signe relatif des composantes Gy et Cz que l'expérience a fourni.

PACS
6166F - Inorganic compounds.
7525 - Spin arrangements in magnetically ordered materials (including neutron and spin-polarized electron studies, synchrotron-source x-ray scattering, etc.).
7550E - Antiferromagnetics.
7550G - Ferrimagnetics.

Key words
antiferromagnetic properties of substances -- crystal atomic structure of inorganic compounds -- erbium compounds -- ferrites -- magnetic structure -- magnetic transitions of substances -- neutron diffraction examination of materials