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Crystal and magnetic structures of double hexagonal close-packed iron deuteride

二重六方晶-鉄重水素化物の結晶構造と磁気構造

齋藤 寛之*; 町田 晃彦*; 飯塚 理子*; 服部 高典 ; 佐野 亜沙美  ; 舟越 賢一*; 佐藤 豊人*; 折茂 慎一*; 青木 勝敏*

Saito, Hiroyuki*; Machida, Akihiko*; Iizuka, Riko*; Hattori, Takanori; Sano, Asami; Funakoshi, Kenichi*; Sato, Toyoto*; Orimo, Shinichi*; Aoki, Katsutoshi*

4-6GPaの圧力で1023-300Kに降温中の鉄重水素化物の中性子回折パターンを測定した。二重六方晶構造を持つ$$varepsilon$$'重水素化物は温度圧力に応じて他の安定または準安定相と共存し、673K, 6.1GPaではFeD$$_{0.68(1)}$$、603K, 4.8GPaではFeD$$_{0.74(1)}$$の組成を持つ固溶体を形成した。300Kに段階的に降温する際、D組成は1.0まで上昇し、一重水素化物FeD$$_{1.0}$$を生成した。4.2GPa, 300Kにおけるdhcp FeD$$_{1.0}$$において溶け込んだD原子は、中心位置から外れた状態で二重六方格子の八面体空隙のすべてを占めていた。また、二重六方晶構造は12%の積層欠陥を含んでいた。また磁気モーメントは2.11$$pm$$0.06B/Feであり、Feの積層面内で強磁性的に並んでいた。

Neutron powder diffraction profiles were collected for iron deuteride (FeDx) while the temperature decreased from 1023 to 300 K for a pressure range of 4-6 GPa. The $$varepsilon$$' deuteride with a double hexagonal close-packed (dhcp) structure, which coexisted with other stable or metastable deutrides at each temperature and pressure condition, formed solid solutions with a composition of FeD$$_{0.68(1)}$$ at 673 K and 6.1 GPa and FeD$$_{0.74(1)}$$ at 603 K and 4.8 GPa. Upon stepwise cooling to 300 K, the D-content x increased to a stoichiometric value of 1.0 to form monodeuteride FeD$$_{1.0}$$. In the dhcp FeD$$_{1.0}$$ at 300 K and 4.2 GPa, dissolved D atoms fully occupied the octahedral interstitial sites, slightly displaced from the octahedral centers in the dhcp metal lattice, and the dhcp sequence of close-packed Fe planes contained hcp-stacking faults at 12%. Magnetic moments with 2.11 $$pm$$ 0.06 B/Fe-atom aligned ferromagnetically in parallel on the Fe planes.

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