Numéro
J. Phys. France
Volume 27, Numéro 3-4, mars-avril 1966
Page(s) 213 - 219
DOI https://doi.org/10.1051/jphys:01966002703-4021300
J. Phys. France 27, 213-219 (1966)
DOI: 10.1051/jphys:01966002703-4021300

Étude par diffraction de neutrons de l'antiferromagnétisme hélicoïdal du spinelle ZnCr2Se4 en présence d'un champ magnétique

René Plumier

Service de Physique du Solide et de Résonance Magnétique, Centre d'Etudes Nucléaires de Saclay, France


Abstract
Normal spinel ZnCr2Se4 has an helical spin structure with propagation vector [001]. The spins lie in (00l) ferromagnetic sheets, the turning angle between nearest neighbour sheets being 42° ± 1°. In the following, we study the effects of a magnetic field on the (000)±, (111)- and (111) + satellites. For fields intensity of about 3 kOE, boundaries motions of 90° antiferromagnetic domains occur ; after the switching, only remain those domains for which the normal to the plane of the sheets is the nearest to the direction of the field. In that field range, there is also a tilting of the spin rotation axis towards the field direction. That behaviour allows an approximative determination of the potential energy at Bloch walls, of the anisotropy field (a few hundreds of oersteds) and explains the linear increase of the magnetization as a function of the field. At higher fields values, spins canting towards field direction occurs. That behaviour that we may observe for fields of 10 to 15 kOE should be completed for a field of about 64 kOE. Hysteresis effects connected to boundaries motions are studied. Finally exchange coefficients for magnetic interactions between first, second and third neighbours are also determined.


Résumé
Le composé spinelle normal ZnCr2Se4 est un hélimagnétique dont le vecteur de propagation est [001]. Les spins sont situés dans le plan des feuillets (00l) et l'angle entre les spins appartenant à des feuillets adjacents est de 42° ± 1°. Nous étudions, par diffraction des neutrons, les effets d'un champ magnétique sur les satellites (000)±, (111) - et (111)+. Pour un champ d'environ 3 kOE se produisent des déplacements de parois des domaines antiferromagnétiques à 90° ; seuls subsistent les domaines pour lesquels la normale au plan des feuillets est la plus voisine de la direction du champ. Pour ces mêmes valeurs de champ, l'axe de rotation des spins s'aligne dans la direction du champ. Ce comportement permet de fixer l'ordre de grandeur de l'énergie associée aux parois de Bloch, du champ d'anisotropie (quelques centaines d'oersteds), et de rendre compte de la croissance linéaire de l'aimantation en fonction du champ. Pour des valeurs plus élevées de champ, les spins se courbent en direction du champ. L'alignement progressif des spins que nous mettons en évidence dans des champs de 10 à 15 kOE, serait complet pour un champ de 64 kOE. Des effets d'hystérésis associés aux mouvements de parois sont mis en évidence. Nous déterminons enfin les constantes d'échange entre premiers, seconds et troisièmes voisins.

PACS
7550E - Antiferromagnetics.
75 - Magnetic properties and materials.

Key words
antiferromagnetic materials -- zinc compounds