J. Phys. France 34, 721-731 (1973)
DOI: 10.1051/jphys:01973003408-9072100

Délocalisation des électrons 3d dans les composés semi-métalliques MFe2Se4 avec M = Ti, Cr, Fe, Co, Ni

J.R. Regnard et J. Chappert

Département de Recherche Fondamentale, Centre d'Etudes Nucléaires de Grenoble, BP 85, 38041 Grenoble, France

Abstract
The ternary selenides MFe2Se4 (groupe I2/m) are isomorphic to Cr3X4: their pseudo-hexagonal monoclinic structure derives from the NiAs type and presents ordered vacancies. The largest exchange integral which is responsible for ferrimagnetism in these compounds takes place between the 2(c) and 4(i) sites along the c' axis. The variation with M of the cation-cation distance gives the magnetic and electric properties of these compounds. The increasing 3d-electron delocalization from M = Ti to Ni results in an important decrease of the magnetic hyperfine fields and a significant change for the electric monopolar and quadrupolar interactions. The magnetic hyperfine fields obtained by Môssbauer technique and the magnetic moments measured by neutron diffraction are in good agreement, except for compounds where the d electrons are strongly delocalized, e. g. CoFe2Se4 and NiFe2Se4. A rough value of the iron moments in the 4(i) sites derived from these Mössbauer measurements allows for an evaluation of the M cation magnetic moment.

Résumé
Les séléniures ternaires MFe2Se4 (groupe I2/m ) sont isomorphes de Cr3X4 : ce sont des composés monocliniques pseudo-hexagonaux qui dérivent du type NiAs et présentent un ordre lacunaire. L'intégrale d'échange la plus importante responsable du ferrimagnétisme de ces composés est celle suivant l'axe c' entre les atomes de fer des sites 2(c) et 4(i). Les variations des distances cation-cation suivant cet axe guident les propriétés magnétiques et électriques de ces composés. La délocalisation des électrons 3d du fer croissante dans la série de M = Ti à M = Ni s'accompagne d'une décroissance importante du champ magnétique hyperfin et d'une évolution dans les interactions monopolaires et quadrupolaires électriques au niveau du noyau des atomes de fer. La comparaison des champs hyperfins magnétiques obtenus par effet Mössbauer et des moments magnétiques par diffraction neutronique, exprimée en kOe/μB est en bon accord, excepté pour les composés où le nombre d'électrons d délocalisés est important : CoFe2Se4 et NiFe2Se4. La valeur approximative du moment du fer sur le site 4(i) obtenue en effet Mössbauer permet une estimation du moment des cations M.

PACS
7680 - Mössbauer effect; other gamma-ray spectroscopy.
7525 - Spin arrangements in magnetically ordered materials (including neutron and spin-polarized electron studies, synchrotron-source x-ray scattering, etc.).
7510D - Crystal-field theory and spin Hamiltonians.

Key words
chromium compounds -- cobalt compounds -- crystal hyperfine field interactions -- ferrimagnetic properties of substances -- iron compounds -- magnetic moments -- Mossbauer effect -- neutron diffraction examination of materials -- nickel compounds -- titanium compounds