MAGNETIC ANISOTROPY IN THE Fe-BORACITES

Résumé
Nous avons étudié à l'aide de la technique Mössbauer les interactions hyperfines électrique et magnétique dans les boracites de fer Fe₃B₇O₁₃X (X = Cl, Br, I). L'analyse des spectres Mössbauer en dessous de la température de Néel révèle 3 sites cristallographiques dans le cas des boracites Fe-Cl et Fe-Br et au moins 4 sites dans la boracite Fe-I. Ces sites diffèrent par les valeurs du champ magnétique hyperfin et leurs orientations par rapport au tenseur gradient de champ électrique. La température de Néel s'est révélée être 33,2 ± 0,2 K et 11,8 ± 0,2 K pour les boracites Fe-I et Fe-Cl respectivement. Les valeurs expérimentales des champs hyperfins sont comparées à des calculs basés sur la théorie du champ des ligands incluant le couplage spin-orbite et un champ moléculaire. A l'aide de ce modèle on peut expliquer l'importante contribution orbitale au champ hyperfin et l'anisotropie magnétique.

Abstract
Using the Mössbauer technique we have investigated the electric and magnetic hyperfine interaction in Fe-boracites Fe₃B₇O₁₃X (X = Cl, Br, I). The analysis of the Mössbauer spectra below the Néel temperature leads to 3 lattice sites in the case of Fe-Cl- and Fe-Br-boracite and to at least 4 sites in the Fe-I-boracite, which are different with regard to the sizes of the magnetic hyperfine fields and their directions with respect to the electric field gradient tensor. The Néel temperature turned out to be 33.2 ± 0.2 K and 11.8 ± 0.2 K for the Fe-I- and Fe-Cl-boracite, respectively. The experimental values for the hyperfine fields are compared with calculations based on Ligand Field Theory including spin orbit coupling and molecular field approach. Within this model the strong orbital contribution to the hyperfine field and the magnetic anisotropy can be explained.