SEMICONDUCTOR TO TRANSITION IN FeS

Résumé
Nous donnons ici les résultats d'un travail de recherche sur des monocristaux de Fe_0.996S, comprenant des analyses de susceptibilité magnétique, de spectrométrie Mössbauer, de conductivité électrique, de puissance thermoélectrique et de DTA. La conductivité électrique montre à T_α (~ 420 K) une augmentation d'un facteur de ~ 10² dans les deux directions étudiées soit parallèle et perpendiculaire à l'axe-c. A basse température le déplacement isomérique correspond à celui d'une substance non métallique mais sa variation en fonction de la température semble anormale. La séparation quadrupolaire donne une indication sur la structure de bande dans la phase 2C (basse température). Les données Mössbauer concernant le champ magnétique interne en plus des résultats de susceptibilité magnétique suggèrent que le moment magnétique ne change pas appréciablement à T_α. La température de Debye, calculée à partir des fractions Mössbauer, tombant de façon importante à la transition, indique une contribution du réseau à l'entropie de transition. En conclusion, le FeS est un semiconducteur antiferromagnétique à spin localisé et à bande interdite étroite sous T_α et un métal antiferromagnétique à spin localisé non typique au-dessus de T_α. Si l'augmentation de la conductivité à T_α est due à la délocalisation du 6^e électron à spin ß, l'électron itinérant semble conserver un moment.

Abstract
Summarised here are the conclusions of an investigation by differential thermal analysis, magnetic susceptibility, Mössbauer spectroscopy, electrical conductivity and thermoelectric power on single crystal Fe_0.996S. There is an increase in conductivity both parallel and perpendicular to the c-axis by a factor ~ 10² at T_α (~ 420 K). At low temperature the I. S. is characteristic of a non-metal but its temperature dependence appears to be anomalous. Quadrupole hyperfine parameters give some indication of the band structure in the low-temperature (2C) phase. Mössbauer magnetic-hyperfine field data together with the susceptibility results suggest that the magnetic moment does not change significantly at T_α. The Debye temperature, calculated from the Mössbauer fractions, drops significantly at the transition, indicating a lattice contribution to the entropy of transition. We conclude that FeS is a localised-spin antiferromagnet and narrow-band-gap semiconductor below T_α, and a localized-spin antiferromagnet and a not-well-behaved metal above T_α. If the increase in conductivity at T_α arises from delocalization of the 6th ß-spin electron, the itinerant electron appears to retain a moment.