J. Phys. France 47, 1741-1749 (1986)
DOI: 10.1051/jphys:0198600470100174100

X-ray investigation of magnetostriction in FeCl2

R. de Kouchkovsky et J.A. Nasser

Service de Physique du Solide et de Résonance Magnétique, CEN Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette Cedex, France

Abstract
The crystalline parameters a and c of the FeCl2 hexagonal cell have been measured by X-ray diffraction on a powdered specimen. Here we report the values of these parameters at 77 and 300 K, and also their thermal variations between 4.2 and 30 K. The relative variations a30-a4.2/a4.2 and c30-c4.2/c4.2 are (1.1 ± 0.4) × 10 -3 and - (7.2 ± 0.6) x 10-4 respectively. When the temperature goes below the Néel temperature (TT ≅ 23.8 K), the parameters a and c display different kinds of variations. This change is attributed to the magneto-elastic coupling and by using previous experimental data obtained on FeCl2 submitted to mechanical stresses, we determine the derivatives of the magnetic interactions (including crystalline field) versus the diagonal crystal strain tensor components. We estimate the value of the elastic constant C13 to be 1.6 erg/cm3. Moreover the experimental results at our disposal are sufficient for checking the magnetic studies of FeCl 2 submitted to mechanical stresses.

Résumé
Les paramètres cristallins a et c de la maille hexagonale de FeCl 2 ont été mesurés sur une poudre par diffraction de rayons X. On rapporte ici les valeurs de ces paramètres à 77 et 300 K, ainsi que leur évolution entre 4,2 et 30 K. Les variations globales a30-a 4,2/a4,2 et c30-c4,2 /c4,2 ont pour valeurs respectives (1,1 ± 0,4) x 10-3 et - (7,2 ± 0,6) x 10-4. De part et d'autre de la température de Néel (TN ≅ 23,8 K) de ce composé antiferromagnétique, les paramètres a et c présentent des comportements différents. Attribuant ce fait au couplage magnétoélastique, nous déterminons - en utilisant des résultats antérieurs obtenus sur FeCl2 soumis à des contraintes mécaniques - les dérivées des interactions magnétiques (qui comprennent le champ cristallin) en fonction des composantes diagonales du tenseur de déformation du cristal. Nous en estimons à 1,6 erg/cm3 la valeur de la constante élastique C13, qui n'a pas été mesurée jusqu'à présent. De plus, nous disposons de suffisamment de données expérimentales pour tester la qualité des résultats obtenus sur FeCl 2 soumis à des contraintes mécaniques.

PACS
6166F - Inorganic compounds.
6220D - Elasticity, elastic constants.
7550E - Antiferromagnetics.
7580 - Magnetomechanical and magnetoelectric effects, magnetostriction.

Key words
antiferromagnetic properties of substances -- elastic constants -- iron compounds -- lattice constants -- magnetostriction -- X ray diffraction examination of materials