Géométrie des interfaces de translation et de rotation dans MV₄S₈ (M = Fe, Co, Ni)

¹ Eléments de Transition dans les Solides, C.N.R.S., 1, Place Aristide Briand F-92195 Meudon, France.
² Algemene Natuurkunde en Fysica van de Vaste Stof, R.U.C.A., Groenenborgerlaan 171 B-2020 Antwerpen, Allemagne.
³ C.E. N./S.C. K., B-2400 Mol, France.

Résumé

L’existence des différents domaines d’orientation et de translation dans le système MV₄S₈ (M = Fe, Co, Ni) est attribuée à l’existence possible de nombreuses variantes de structure qui sont étudiées sur la base commune d’un empilement de deux couches d’atomes M et qui sont décrites en termes de déplacements. Les défauts affectent parfois l’empilement des couches, mais le plus souvent les couches elles-mêmes.

Dans ce dernier cas, les interfaces planaires de translation et d’orientation sont considérées, sur la base d’arguments de géométrie, comme une succession de parois d’antiphase monodimensionnelles situées respectivement, sur les deux couches, ou sur une couche.

Les trois interfaces observées sont identifiées avec trois des neuf modèles de structure les plus simples établis pour deux couches d’atomes M. La pente de l’interface par rapport au plan des couches est alors reliée aux effets de tension accompagnant l’arrangement des atomes M dans les sites octaédriques du réseau hexagonal compact d’atomes S, arrangement accompagné de distorsions.

On peut conclure que les interfaces observées semblent satisfaire à deux sortes de considérations : les distances entre les atomes M voisins intra et inter couches tendent à être maximales et constantes, la tension à l’interface est minimisée, symétrique dans chacun des domaines situés de part et d’autre.

Abstract

The different orientation and translation domains in the MV₄S₈ system (M = Fe, Co, Ni) are directly related to the different structure variants which can be generated. They are systematically studied on the same basis, the stacking of two successive M Layers. We discuss separately the defects between the M layers which keep the structure within the layers intact, and the defects which affect the M layers.

In this latter case, the planar translation interfaces can be regarded from geometrical considerations as consisting of one-dimensional antiphase boundaries in successive M layers, and the planar orientation interfaces as a succession of one-dimensional APB in which only every second M layer is antiphased.

The three experimentally observed boundaries are identified with three of the nine different structure models studied for the simplest interfaces in two successive M layers. The slope of the observed boundaries with respect to the M layers can be expressed on the basis of strain effects since the domains originate from ordering of the M atoms in the octahedra vacancies of the close packed S layers, which is accompanied by distortions.

It can be concluded that the observed interfaces seem to obey two requirements : the distances between neighbouring M atoms within and between the layers tend to be maximal and constant, the strain within the interface is minimal and symmetric for the domain at each side.