J. Phys. France 25, 582-595 (1964)
DOI: 10.1051/jphys:01964002505058200

Structures magnétiques de Cr3X4 (X = S, Se, Te)

E.F. Bertaut¹, G. Roult¹, R. Aleonard², R. Pauthenet², M. Chevreton³ et R. Jansen<sup>4

1</sup>  Centre d'Études Nucléaires, Grenoble
²  Laboratoire d'Électrostatique et de Physique du Métal, Grenoble
³  Laboratoire de Génie Chimique de Lyon
⁴  Compagnie Générale d'Électricité, Marcoussis

Abstract
The pseudo-hexagonal monoclinic compounds Cr3X4 = □ Cr2+I (Cr3+II)2 X24-(X = S, Se, Te) belong to a deformed (space group I/2m) NiAs-type. Vacancy ordering in the cation lattice takes place in (1 01) planes. With the hypothesis of isotropic exchange, the possible magnetic configurations are derived theoretically. The observed configurations belong to the propagation vector k0 = [1/2 0 1/2], implying a doubling of the chemical cell in the a and c direction. In Cr3S 4, ferromagnetic sheets parallel to the (1 0 1) planes, alternate in the succession □ CrII (+) CrI (-) Cr II (+) □ CrII (-) CrI (+) CrII (-). Spins are parallel to [101]. TN is ≈ 280 °K ; Θp = 547 °K. Cr3Se 4 has the same configuration with spins in the (101) plane and T N ≈ 80 °K ; Θp = - 6 °K. At very low temperatures (4.2 °K) a weak component (~10 %) □ CrII (+) CrI (+) CrII (+) □ CrII (-) CrI (-) CrII (-) is observed. Cr3Te 4 has a ferromagnetic Curie temperature Tc = 329 °K. At temperatures below 80 °K, a weak antiferromagnetic component is superimposed on the strong ferromagnetism, which explains the decrease of the magnetization below 80 °K. In the three compounds, the Curie constant is near to the theoretical spin-only value.

Résumé
Les composés monocliniques pseudo-hexagonaux (groupe I/2m) Cr3X4 = □ Cr2+I (Cr3+II)2 X24- (X = S, Se, Te) dérivent du type NiAs. Les lacunes □ ordonnées du réseau des cations se trouvent dans des plans (101). Dans l'hypothèse d'interactions isotropes, on déduit théoriquement les configurations magnétiques possibles. Les configurations antiferromagnétiques observées appartiennent au vecteur de propagation k0 = [1/2 0 1/2], c'est-à-dire la maille magnétique est double de la maille chimique selon a et c. Dans Cr3S 4, des couches ferromagnétiques, parallèles au plan des lacunes (101) se succèdent selon [1 0 1] dans l'ordre □ CrII (+) Cr I (-) CrII (+) □ CrII (-) Cr I (+) CrII (-). Les spins sont parallèles à [101]. On a TN ≈ 280 °K ; Θp = - 547 °K. Dans Cr3Se 4, on a la même configuration, le spin étant dans le plan (101) avec TN ≈ 80 °K et Θp = - 6 °K. Aux très basses températures (4,2 °K) on observe une faible composante (~ 10 %) □ CrII (+) CrI (+) CrII (+) □ CrII (-) CrI (-) CrII (-). Cr3Te 4 a une température de Curie ferromagnétique Tc = 329 °K. Aux températures inférieures à 80 °K, une faible composante antiferromagnétique se superpose à la forte composante ferromagnétique ce qui explique la décroissance de l'aimantation au-dessous de 80 °K. Dans les trois composés, la constante de Curie est proche de la valeur théorique, calculée pour le spin seul.

PACS
6112L - Neutron diffraction.
7550C - Other ferromagnetic metals and alloys.

Key words
chromium compounds -- ferromagnetic materials -- neutron diffraction