DISTRIBUTION OF STRAINS AT Fe²⁺_A SITE IN THE THIOSPINEL FeSc₂S₄

Résumé
Le thiospinelle FeSc₂S₄ a été étudié par effet Mössbauer jusqu'à 1,5 K. Les spectres paramagnétiques ont été analysés par une distribution de doublets dont le nombre, l'intensité et la scission quadrupolaire ε varient avec T. - Une première interprétation considère l'influence sur les niveaux nucléaires du ⁵⁷Fe d'un effet tunnel cohérent entre 3 puits de potentiel correspondant à 3 distorsions Jahn Teller équivalentes (généralisation du modèle de Hartmann Boutron). L'effet des contraintes et du couplage spin orbite sur le doublet fondamental ⁵E_g du Fe²⁺ en site A sont négligés. Les calculs ont été conduit dans le cas d'un effet Jahn Teller linéaire fort et comportent un terme d'anisotropie. Un système de 3 doublets est obtenu à basse T dans l'hypothèse de relaxation lente : les intensités et les positions des pics varient avec le rapport 3 Γ/ε où 3 Γ est l'énergie tunnel entre le doublet vibronique fondamental et le premier singulet excité. Mais les résultats expérimentaux ne correspondent pas à ceux du modèle. - Une seconde interprétation est proposée et qui tient compte de l'effet sur le doublet vibronique fondamental du couplage spin-orbite au 2^e ordre et d'une distribution aléatoire de contraintes : ces dernières peuvent causer des levées de dégénérescence de l'ordre du cm^-1 sur les niveaux d'énergie des ions présentant une dégénérescence orbitale. Le calcul conduit à un gradient de champ électrique axial à toute température : la variation avec T de la composante principale V_zz(< 0) de ce gradient est obtenue pour différentes valeurs de contraintes. Un accord qualitatif avec les résultats expérimentaux est observé pour des scissions énergétiques dues aux contraintes comprises entre 1 et 10 cm^-1.

Abstract
The paramagnetic thiospinel FeSc₂S₄ was studied by Mössbauer effect down to 1.5 K. Spectra have been analyzed by a distribution of doublets whose number, intensity and hyperfine quadrupole splitting ε vary with temperature. - A first tentativ interpretation used a generalised Hartmann Boutron's model : the influence on the ⁵⁷Fe nuclear levels of the coherent tunneling between three equivalent potential wells (corresponding to three Jahn Teller distorsions) is considered. Strains and spin orbit coupling are not taken into account on the ⁵E_g ground state of A site Fe²⁺. Calculation were done in the case of strong linear Jahn Teller coupling and include warping terms. At low temperatures in the case of slow relaxation, a system of three doublets is obtain : the intensities and peak's positions of them Vary with the ratio 3 Γ/ε, where 3 Γ is the tunneling energy between the vibronic doublet ground state and the first excited singlet. But experimental data cannot be fitted by such a model. - A second interpretation is proposed, taking into account the effect on the vibronic doublet ground state of second order spin-orbit coupling and of random strains, which are known to induce splitting of the order of 1 cm^-1 in the orbitally degenerate state of ions. The variation with temperature of the principal component V_zz(< 0) of the electric field gradient - which is axially symetric - is obtained for different values of strains. Strains splitting of 1 to 10 cm^-1 is deduced in qualitative agreement with experimental results.