Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Ảnh hưởng của tương tác superexchange đến các tính chất ferromagnetic của manganites và cobaltites
Tóm tắt
Vai trò của tương tác superexchange trong việc hình thành trạng thái ferromagnetic của các cobaltites trong hệ La0.5Sr0.5Co1–xMexO3 (Me = Cr, Ga, Fe) và manganites La0.7Sr0.3Mn0.85M0.15O3 (M–Nb, Mg) với cấu trúc perovskite đã được nghiên cứu. Kết quả cho thấy trạng thái ferromagnetic ở các cobaltites có thể xuất hiện trong một số thành phần mà không có hiệu ứng valence hỗn hợp của các ion coban. Hợp chất ban đầu (x = 0) là ferromagnetic (TC = 247 K) với từ hóa bão hòa gần 2μB (tại T = 30 K) trên mỗi đơn vị công thức. Đã được chứng minh rằng việc thay thế hóa học ion coban bằng ion crôm làm giảm từ hóa tự phát xuống 0.3μB (tại x = 0.2), trong khi việc thay thế ion coban bằng ion sắt (x = 0.2) không làm thay đổi từ hóa. Dữ liệu thu được được giải thích trong mô hình tương tác superexchange dương giữa các ion coban và sắt, và tương tác tiêu cực giữa coban và crôm. Đã được chứng minh rằng thành phần La0.7Sr0.3Mn0.85Nb0.15O3 là ferromagnetic với TC=145K, với moment từ 3.1 μB/Mn tại 10 K, và không có bằng chứng về sự sắp xếp orbital hợp tác trong các hợp chất manganite được phát hiện. Việc thay thế hóa học một phần các ion Nb5+ bằng các ion Mg2+ dẫn đến sự hình thành các ion Mn4+, trong khi không gia tăng trạng thái ferromagnetic. Sự tăng cường của các biến dạng cấu trúc làm giảm thành phần ferromagnetic. Có giả thuyết rằng trạng thái ferromagnetic được gây ra bởi sự lai tạo đáng kể của các orbital eg của các ion mangan và oxi, làm tăng cường thành phần dương của các tương tác superexchange.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Jonker, G.H. and van Santen, J.H., Ferromagnetic compounds of manganese with perovskite structure, Physica, 1950, vol. 16, p. 337.
Li, H.-F., Su, Y., Xiao, Y.G., et al., Crystal and magnetic structure of single-crystal La1–xSr x MnO3 (x ~ 1/8), Eur. Phys. J. B, 2009, vol. 67, p. 149.
Blasco, J., Garcia, J., Campo, J., et al., Neutron diffraction study and magnetic properties of LaMn1–xGa x O3, Phys. Rev. B, 2002, vol. 66, p. 174431.
Zhou, J.S., Uwatoko, Y., Matsubayashi, K., and Goodenough, J.B., Breakdown of magnetic order in Mott insulators with frustrated superexchange interaction, Phys. Rev. B, 2008, vol. 78, p. 220402.
Zhou, J.S. and Goodenough, J.B., Orbital mixing and ferromagnetism in LaMn1–xGaxO3, Phys. Rev. B, 2008, no. 77, p. 172409.
Zhou, J.S., Yin, H.Q., and Goodenough, J.B., Vibronic superexchange in single-crystal LaMn1–xHa x O 3 , Phys. Rev. B, 2001, no. 63, p. 184423.
Zhou, J.S. and Goodenough, J.B., Paramagnetic phase in single-crystal LaMnO3, Phys. Rev. B, 1999, no. 60, p. R15002.
Troyanchuk, I.O., Khalyavin, D.D., and Szymczak, H., High pressure synthesis and study of magnetic and transport properties of Pb-substituted manganites with perovskite structure, Mater. Res. Bull., 1997, no. 32, p. 1637.
Karpinsky, D.V., Troyanchuk, I.O., Silibin, M.V., et al., Crystal structure and magnetic exchange in La1–2xSr2xMn1–xSb x O3 (x ≤ 0.2) solid solutions, Low Temp. Phys., 2015, vol. 41, p. 1006.
Rinaldi, D., Caciuffo, R., Neumeier, J.J., et al., Dynamic magnetic response of LaMn0.5Ga0.5O3, J. Magn. Magn. Mater., 2004, vols. 272–276, p. E571.
Dietl, T., Ohno, H., Matsukura, F., et al., Zener model description of ferromagnetism in zinc-blende magnetic semiconductors, Science, 2000, vol. 287, p. 1019.
Troyanchuk, I.O., Karpinsky, D.V., Lobanovsky, L.S., et al., Magnetic properties and magnetoresistance in La0.5Sr0.5Co1–xMe x O3 (Me = Cr, Ga, Ti, Fe) cobaltites, Mater. Res. Express, 2016, no. 3, p. 016101.
Blasco, J. and García, J., Magnetic properties of NdNi1–xCoxO3 samples: evidence of spin-glass behavior, Phys. Rev. B, 1995, vol. 51, p. 3569.
Yin, C., Liu., Q., Decourt, R., et al., Unusual oxidation states give reversible room temperature magnetocaloric effect on perovskite-related oxides SrFe0.5Co0.5O3, J. Solid State Chem., 2011, vol. 184, p. 3228.
Kopcewicz, M., Karpinsky, D.V., and Troyanchuk, I.O., Mössbauer study of 57Fe-doped La0.5Sr0.5CoO3, J. Phys.: Condens. Matter, 2005, vol. 17, p. 7743.
Troyanchuk, I.O., Bushinsky, M.V., Volkov, N.V., et al., Role of superexchange interactions in the ferromagnetism of manganites, J. Exp. Theor. Phys., vol. 120, p. 97.
Farrell, J. and Gehring, G.A., Interplay between magnetism and lattice distortions in LaMn1–xGaxO3, New J. Phys., 2004, vol. 6, p. 168.
Blasco, J., Cuartero, V., García, J., and Rodríguez-Velamazán, J.A., The transition from ferromagnet to cluster-glass in La1–xTb x Mn0.5Sc0.5O3, J. Phys.: Condens. Matter, 2012, vol. 24, p. 076006.
Saitoh, T., Dessau, D.S., Moritomo, Y., et al., Temperature-dependent pseudogaps in colossal magnetoresistive oxides, Phys. Rev. B, 2000, vol. 62, p. 1039.
Ramakrishnan, T.V., Krishnamurthy, H.R., Hassan, S.R., and Pai, G.V., Theory of insulator metal transition and colossal magnetoresistance in doped manganites, Phys. Rev. Lett., 2004, vol. 92, p. 157203.
Tokura, Y., Critical features of colossal magnetoresistive manganites, Rep. Prog. Phys., 2006, vol. 69, p. 797
Argyriou, D.N., Lynn, J.W., Osborn, R., et al., Glass transition in the polaron dynamics of colossal magnetoresistive manganites, Phys. Rev. Lett., 2002, vol. 89, p. 036401.