J. Phys. France 25, 574-578 (1964)
DOI: 10.1051/jphys:01964002505057401

A neutron diffraction study of Fe7Se8

A.F. Andresen et J. Leciejewicz

Institutt for Atomenergi, Kjeller, Norway

Abstract
An investigation of Fe7Se8 was undertaken to study the magnetic ordering and phase transitions in this compound. On a sample slowly cooled from 600 °C a superstructure was identified corresponding to the 3c structure found by Okazaki [4]. This is derived from the small Ni-As-type cell by doubling of the a-axis and tripling of the c-axis. Neutron diffraction diagrams were made at several temperatures between 4.2 °K and 493 °K. The unit cell dimensions found were : The space groups C 46 - P62 and C 56 - P64 proposed by Okazaki and Hirakawa [3] are not applicable. A possible space group is P31, with vacancies at (1/2, 1/2, 0) (1/2, 0, 1/3) (0, 1/2, 2/3). The magnetic moments are ferromagnetically aligned within each (0001) sheet and antiferromagnetically aligned in neighbouring sheets. At low temperatures the moment direction is perpendicular to the c-axis, but between 120 °K and 130 °K the moments turn to a direction closer to the c-axis. The intensity of the (0003) reflection indicates a tilt of the spin with respect to this axis. No indication has been found of the gradual change in the axis of easy magnetization which was measured by Hirakawa [5] on a torque magnetometer.

Résumé
Une étude de Fe7Se8 a été entreprise afin de déterminer l'ordre magnétique et les transitions de phase dans ce composé. Sur un échantillon refroidi lentement depuis 600 °C, une surstructure correspondant à la structure 3c trouvée par Okazaki [4] a été mise en évidence. Celleci est obtenue à partir de la maille de NiAs en doublant l'axe a et en triplant l'axe c. Le diagramme neutronique a été fait à différentes températures entre 4,2 °K et 493 °K. Les dimensions de la maille sont : Les groupes d'espace C46 -P62 et C5 6- P64 proposés par Okazaki et Hirakawa [3] ne sont pas applicables. Un groupe possible serait P31, avec des lacunes en (1/2, 0), (1/2, 0, 1/3), (0, 1/2, 2/3). Les moments magnétiques sont alignés ferromagnétiquement dans chaque plan (0001) et antiferromagnétiquement entre deux plans voisins. A basse température, la direction des moments est perpendiculaire à l'axe c, mais entre 120 °K et 130 °K, les moments tournent en se rapprochant de l'axe c. L'intensité de la réflexion (0003) indique une inclinaison des spins par rapport à cet axe. Aucune indication n'a pu être trouvée sur le changement progressif de l'axe de facile aimantation qui avait été mesuré par Hirakawa [5].

PACS
6112L - Neutron diffraction.
7525 - Spin arrangements in magnetically ordered materials (including neutron and spin-polarized electron studies, synchrotron-source x-ray scattering, etc.).

Key words
crystal structure -- iron compounds -- magnetism -- magnetic transitions -- neutron diffraction