DOI: 10.1051/jp1:1992135
J. Phys. I France 2 (1992) 291-305

Structural and magnetic order in CoCl intercalated graphite

J. Rogerie^{1, 2}, Ch. Simon¹, I. Rosenman¹, J. Schweizer^{2, 3}, R. Vangelisti⁴, P. Pernot⁴ and A. Perignon<sup>4

1</sup>  Groupe de Physique des Solides UA CNRS 17, Universités Paris 7 et 6, 75251 Paris Cedex 05, France
²  DRF-DN, Centre d'Etudes Nucléaire de Grenoble, France
³  Institut Laue Langevin, Grenoble, France
⁴  Laboratoire de Chimie du Solide Minéral UA CNRS 158, Université de Nancy I, Vandoeuvre les Nancy, France

(Received 12 July 1991, revised 25 November 1991, accepted 28 November 1991)

Abstract
We present the results of X-ray and magnetic neutron diffraction studies on a single crystal of a first stage CoCl ₂ intercalated graphite which is a 2D XY system in which the Kosterlitz-Thouless theory can be tested. The correlation length of the in-plane ferromagnetism increases as the temperature is lowered and diverges at 4.5 K. The c-axis antiferromagnetic order appears first at 6.5 K, but the mechanism of the 2D ordering is not modified. For this reason the 2D analysis is justified. We have then analysed the magnetic intensities and the correlation lengths as functions of temperature and shown the presence of defects (vortices) which lower the measured magnetization in the ferromagnetic planes as predicted in the 2D XY systems.

Résumé
Nous présentons des résultats de diffraction de rayons X et de neutrons obtenus sur un monocristal de CoCl ₂ inséré dans le graphite où la transition de Kosterlitz-Thouless peut être testée car c'est un système 2D XY. La longueur de corrélation du magnétisme dans le plan des couches augmente lorsque la température est abaissée, elle diverge à 4,5 K. L'ordre antiferromagnétique suivant l'axe c apparaît d'abord, à 6,5 K, mais la mise en ordre 2D n'est pas modifiée. C'est pour cette raison que l'analyse 2D est justifée. Nous avons ensuite analysé les intensités magnétiques et les longueurs de corrélation en fonction de la température et montré la présence de défauts (vortex) qui abaissent l'aimantation mesurée dans les plans ferromagnétiques comme il est prévu dans les systèmes 2D XY.

© Les Editions de Physique 1992