PROPRIÉTÉS OPTIQUES ET STRUCTURE DU CINABRE (α-HgS)

Résumé
Les chalcogénures de mercure sont des composés II-VI qui présentent tous un dimorphisme : HgS, HgSe, HgTe existent sous forme cubique (blende) mais cristallisent aussi, de même que HgO, dans le système rhomboédrique (groupe ponctuel 32). Le cinabre est le représentant le plus connu de ces composés. Après avoir signalé les caractéristiques essentielles de sa structure et en particulier l'existence de 3 groupes de plus proches voisins, nous rappelons les propriétés optiques du cinabre : variation de la constante diélectrique d'une part, propriétés liées à l'absence de centre de symétrie d'autre part, notamment activité optique. Nous présentons les résultats des mesures d'absorption faites pour la première fois sur du cinabre synthétique. Les spectres manifestent un fort dichroïsme et un coefficient de température élevé. Nous pensons que la transition est directe pour les deux polarisations, les accidents visibles à basse température étant dus à des impuretés. Nous discutons ensuite la structure du cinabre : le cinabre dont la compacité est élevée peut être considéré comme une structure NaCl distordue ; nous précisons ce point. La théorie de Phillips et Van Vechten s'applique mal au cinabre en raison de la dissymétrie de l'environnement. Les résultats que nous obtenons en appliquant la théorie de Wemple et Di Domenico sont plus satisfaisants et confirment une différence de nature entre les liaisons : les liaisons entre proches voisins sont plutôt covalentes, les autres plutôt ioniques. L'étude des transitions de phase sous pression des composés II-VI montre que la structure cinabre est la forme ionique des composés II-VI du mercure.

Abstract
Among all the II-VI compounds, only mercury chalcogenides crystallize under the rhombohedric system (point group 32) in addition to the usual cubic form (zinc blende). After recalling cinnabar structure and the existence of 3 kinds of nearest neighbours, we give a summary of the optical properties of α-HgS : dielectric constant variation on one hand, properties connected with the lack of center of Symmetry on the other hand, mainly optical activity. We also present absorption spectra made for the first time on synthetic materials. The spectra show strong dichroism and an elevated temperature coefficient ; we think that the transitions are direct for both polarizations ; the low temperature accidents are assigned to impurities. The cinnabar structure is then discussed ; cinnabar is a well packed structure and can be considered as a distorted rocksalt structure. We give precisions on this point. Phillips and Van Vechten theory cannot be applied successfully to cinnabar because of the asymmetric surrounding. However applying Wemple and Di Domenico theory we get better results which confirm difference between the nature of the bonds. The consideration of phase transitions under pressure in II-VI compounds evidences that cinnabar structure has to be considered as the ionic form of mercury II-VI compounds.