J. Phys. France 34, 429-439 (1973)
DOI: 10.1051/jphys:01973003405-6042900

Étude spectroscopique de l'ion Mn2+ dans un monocristal de carbonate de manganèse naturel (MnCO3) en phases paramagnétique et antiferromagnétique

A. Le Paillier-Malécot

Laboratoire Aimé-Cotton, CNRS , Bât. 505, 91405 Orsay, France

Abstract
We have performed the absorption spectrum study of single crystals of manganese carbonate in paramagnetic and antiferromagnetic states. The complex structure of the spectrum has been analysed ; many vibration lines have been established and zero- phonon lines may have been identified. In the paramagnetic phase, the crystal has trigonal symmetry and calculation of the energy levels of Mn2+ ions in trigonal crystalline field has been undertaken. We have shown the importance of the iron content of the mineral in determination of the type of ordering in the antiferromagnetic phase. According to this iron content, below the Néel point, the crystal keeps trigonal symmetry or has reduced symmetry. In this latter case, we have observed the anisotropy of magnetic properties in the plane perpendicular to the former trigonal axis. We have determined the orientation of the spins in this plane and we have shown that an external magnetic field leads to rotation of the magnetic moment vector which corresponds to weak ferromagnetism.

Résumé
Nous avons poursuivi l'étude du spectre d'absorption de monocristaux de carbonate de manganèse dans ses deux phases paramagnétique et antiferromagnétique. La structure complexe du spectre a été analysée ; de nombreuses raies de vibration ont été attribuées et la distinction des raies à zéro phonon a ainsi pu être faite. Dans la phase paramagnétique où le cristal a une symétrie rhomboédrique, nous avons réalisé un calcul des niveaux d'énergie de l'ion Mn2+ dans le champ cristallin ternaire. Nous avons montré l'importance de la teneur en fer du minéral dans la détermination du type d'ordre en phase antiferromagnétique. Selon cette teneur, le cristal, au-dessous du point de Néel, garde la symétrie rhomboédrique ou prend une symétrie réduite. Dans ce dernier cas, nous avons pu montrer l'anisotropie des propriétés magnétiques dans le plan perpendiculaire à l'ancien axe ternaire, déterminer l'orientation des spins dans ce plan et montrer qu'un champ magnétique extérieur entraîne la rotation du vecteur moment magnétique lié à l'existence d'une faible composante ferromagnétique.

PACS
7840H - Other nonmetallic inorganics.
7530K - Magnetic phase boundaries (including magnetic transitions, metamagnetism, etc.).

Key words
antiferromagnetic properties of substances -- light absorption -- magnetic structure -- manganese compounds -- paramagnetic properties of substances -- spectra of inorganic solids