The antiferromagnetic and ferrimagnetic properties of iron selenides with NiAs-type structure

The magnetic properties of the NiAs-type iron selenides have been investigated by susceptibility measurements between 100 and 450 K. Hexagonal -Fe_1-x Se exhibits both antiferromagnetism and ferrimagnetism depending on composition. For antiferromagnetic alloys with 0.02x0.10 (50.5 to 52.5 at % Se) the transition to the paramagnetic state is assumed to occur in the unstable range between room temperatur and about 573K. Ferrimagnetism is observed at compositions near Fe₇Se₈ (0.10x0.16; 52.5 to 54.3 at % Se) withCurie temperatures varying only slightly with composition. In Fe₇Se₈ the ferriparamagnetic transition is observable at 453 K. The characteristic discontinuities in the magnetization curves of Fe₇Se₈ in both superstructures (3c, 4c) are related to the rotation of the magnetic moments from a direction close to 001] into (001).The antiferromagnetism of Fe_0.89Se (52.8 at % Se) changes abruptly into ferrimagnetism when the temperature is raised above 160 K. The similar abrupt changes of the magnetic susceptibilities in the antiferromagnetic region are possibly associated with a crystallographic transformation. In the range of monoclinic -Fe_1-x Se with 0.24x0.36 (56.8 to 61.0 at % Se) only Fe₃Se₄ is ferrimagnetic above room temperature; alloys containing more selenium are ferrimagnetic far below room temperature. In Fe_0.69Se (59.1 at % Se) the transition from ferrimagnetism to paramagnetism was observed at 145 K. The saturation magnetization and the magnetic moments obtained from neutron diffraction are compared with values calculated from a simple ionic model.

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Die antiferromagnetischen und ferrimagnetischen Eigenschaften von Eisenseleniden mitNiAs-Struktur

Zusammenfassung Die magnetischen Eigenschaften von Eisenseleniden mit NiAs-Struktur wurden mittels Suszeptibilitätsmessungen zwischen 100 und 450 K untersucht. Hexagonales -Fe_1-xSe zeigt abhängig von der Konzentration sowohl Antiferromagnetismus als auch Ferrimagnetismus. In antiferromagnetischen Legierungen mit 0,02x0,10 (50,5 bis 52,5 At % Se) verläuft die Umwandlung in den paramagnetischen Zustand im nichfstabilen Bereich zwischen Raumtemperatur und 573 K. Ferrimagnetismus wurde in der Nähe von Fe₇Se₈ (0,10x0,16; 52,5 bis 54,3 At % Se) beobachtet mitCurietemperaturen, die sich nur wenig mit der Konzentration ändern. Fe₇Se₈ zeigt die ferri-paramagnetische Umwandlung bei 453 K. Die charakteristischen Diskontinuitäten der Magnetisierungskurven von Fe₇Se₈ in beiden Überstrukturen (3fache und 4fachec-Achse) hängen mit der Drehung der magnetischen Momente aus einer 001]-nahen Richtung in die (001)-Ebene zusammen. Der Antiferromagnetismus von Fe_0,89Se (52,8 At % Se) geht bei 160 K sprunghaft in Ferrimagnetismus über. Ähnliche sprunghafte Änderungen der magnetischen Suszeptibilitäten im antiferromagnetischen Bereich sind möglicherweise mit einer kristallographischen Umwandlung verbunden. Im Phasenbereich von monoklinem -Fe_1-x Se mit 0,24x0,36 (56,8 bis 61,0 At % Se) ist einzig Fe₃Se₄ oberhalb Raumtemperatur ferrimagnetisch; Legierungen mit mehr Selen sind weit unterhalb Raumtemperatur ferrimagnetisch. In Fe_0,69Se (59,1 At % Se) wurde der Übergang von Ferri- zu Paramagnetismus bei 145 K beobachtet. Die Sättigungsmagnetisierung und die magnetischen Momente aus Neutronenbeugungsexperimenten wurden mit Werten verglichen, die mit einem einfachen ionischen Modell berechnet wurden.