Processing math: 100%

Фазовые превращения и магнитное состояние в наноразмерном металлооксидном соединении Sr2FeMoO6δ

Н. Н. Крупа1, Н. А. Каланда2, М. В. Ярмолич2,3, С. Е. Демьянов2, М. В. Силибин3, И. В. Шарай1

1Институт магнетизма НАН и МОН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36б, 03680, ГСП, Киев-142, Украина
2НПЦ НАН Беларуси по материаловедению, ул. П. Бровки, 19, 220072 Минск, Республика Беларусь
3Национальный исследовательский университет «МИЭТ», пл. Шокина, 1, 124498 Москва, Зеленоград, РФ

Получена: 22.03.2016. Скачать: PDF

Однофазные наноразмерные порошки Sr2FeMoO6δ с различной степенью Р сверхструктурного упорядочения катионов Fe3+ и Mo5+ были получены цитрат-гель-методом при pH = 4, 6, 9 (Р = 65% для pH = 4, Р = 51% для pH = 6 и Р = 20% для pH = 9). Методами рентгенофазового, термогравиметрического анализов, атомно-силовой, сканирующей электронной микроскопии (АСМ, СЭМ) и динамического рассеяния света (ДРС-анализ) изучена последовательность фазовых превращений, установлены температурные интервалы образования и растворения сопутствующих фаз SrMoO4, SrCO3 и Fe3O4. На основании изучения последовательностей фазовых превращений при кристаллизации ферромолибдата стронция цитрат-гель-методом с pH = 4 исходного раствора были отработаны комбинированные режимы синтеза однофазного соединения Sr2FeMoO6δ со средним размером зёрен 50–120 нм и максимальной (P = 88%) степенью сверхструктурного упорядочения катионов железа и молибдена. Согласно данным РФЭС анализа в полученных порошках Sr2FeMoO6δ установлено смешанное валентное состояние катионов железа и молибдена, при котором с увеличением рН концентрация Fe2+ растёт, а концентрация Fe3+ уменьшается. Согласно данным температурных зависимостей намагниченностей, полученных в ZFC- и FC-режимах, в порошках ферримагнетика Sr2FeMoO6δ установлено нестабильное суперпарамагнитное состояние при Т < 19 К. Обнаружено, что внешнее магнитное поле, превышающее значения магнитного поля анизотропии, стимулирует переход в наноразмерных зёрнах из метастабильного суперпарамагнитного состояния в стабильное суперпарамагнитное состояние. При этом в порошках при pH = 4 количество наноразмерных зёрен больше, чем при pH = 6 и 9, что обусловливает их большую намагниченность при Т = 4,2–19 К.

Ключевые слова: ферромолибдат стронция, сверхструктурное упорядочение катионов, перераспределение электронной плотности, намагниченность, суперпарамагнитное состояние, цитрат-гель-метод.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v39/i01/0011.html

PACS: 61.72.Dd, 64.60.Cn, 75.50.Gg, 75.50.Tt, 75.75.Lf, 75.76.+j, 81.70.Pg


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. N. V. Volkov, Physics Uspekhi, 55, No. 3: 250 (2012). Crossref
  2. I. Razdolski, R. R. Subkhangulov, D. G. Gheorghe, F. Bern, I. Vrejoiu, A. V. Kimel, A. Kirilyuk, M. Ziese, and T. Rasing, Phys. Status Solidi RRL, 9: 583 (2015). Crossref
  3. J. M. Michalik, J. M. De Teresa, J. Blasco, P. A. Algarabel, M. R. Ibarra, Cz. Kapusta, and U. Zeitler, J. Phys.: Condensed Matter, 19, No. 50: 506206 (2007). Crossref
  4. D. D. Sarma, P. Mahadevan, T. Saha-Dasgupta, S. Ray, and A. Kumar, Phys. Rev. Lett., 85, No. 12: 2549 (2000). Crossref
  5. Z. Klencsar, Z. Nemeth, A.Vertes, I. Kotsis, M. Nagy, A. Cziraki, C. Ulhaq-Bouillet, V. Pierron-Bohnes, K. Vad, S. Meszaros, and J. Hakl, J. Magn. Magn. Mater., 281: 115 (2004). Crossref
  6. J. Rager, A. Zipperle, A. Sharma, and J. L. MacManus-Driscoll, J. American Ceramic Society, 87: 1330 (2004). Crossref
  7. J.-S. Kang, J. H. Kim, A. Sekiyama, S. Kasai, S. Suga, S. W. Han, K. H. Kim, T. Muro, Y. Saitoh, C. Hwang, C. G. Olson, B. J. Park, B. W. Lee, J. H. Shim, J. H. Park, and B. I. Min, Phys. Rev. B, 66: 113105 (2002). Crossref
  8. N. A. Kalanda, L. V. Kovalev, J. C. Waerenborgh, M. R. Soares, M. L. Zheludkevich, M. V. Yarmolich, and N. A. Sobolev, Sci. Adv. Mater., 7, No. 3: 446 (2015). Crossref
  9. D. Topwal, D. D. Sarma, H. Kato, Y. Tokura, and M. Avignon, Phys. Rev. B, 73: 0944191 (2006). Crossref
  10. E. Hemery, Magnetic and Transport Studies of Strongly Correlated Perovskite Ceramics (Thesis … for the Degree of Doctor of Philosophy) (England: Victoria University of Wellington: 2007).
  11. T. Suominen, J. Raittila, and P. Paturi, Thin Solid Films, 517, No. 20: 5793 (2009). Crossref
  12. L. V. Kovalev, M. V. Yarmolich, M. L. Petrova, J. Ustarroz, H. A. Terryn, N. A. Kalanda, and M. L. Zheludkevich, ACS Appl. Mater. Interfaces, 6, No. 21: 19201 (2014). Crossref
  13. S. J. Pearton, C. R. Abernathy, D. P. Norton, A. F. Hebard, Y. D. Park, L. A. Boatner, and J. D. Budai, Mater. Sci. Eng. R, 40, No. 4: 137 (2003). Crossref
  14. M. Cernea, F. Vasiliu, C. Bartha, C. Plapcianu, and I. Mercioniu, Ceramics International Part A, 40, No. 8: 11601 (2014). Crossref
  15. M. Cernea, F. Vasiliu, C. Plapcianu, C. Bartha, I. Mercioniu, I. Pasuk, R. Lowndes, R. Trusca, G. V. Aldica, and L. Pintilie, J. Eur. Ceramic Society, 33, No. 9: 2483 (2013). Crossref
  16. N. Kalanda, S. Demyanov, W. Masselink, A. Mogilatenko, M. Chashnikova, N. Sobolev, and O. Fedosenko, Cryst. Res. Technol., 46, No. 5: 463 (2011). Crossref
  17. B. Jurca, J. Berthon, N. Dragoe, and P. Berthet, J. Alloys Compd., 474, Nos. 1–2: 416 (2009). Crossref
  18. M. Kalanda, G. Suchaneck, A. M. Saad, S. Demyanov, and G. Gerlach, Mater. Sci. Forum, 636–637: 338 (2010). Crossref
  19. T. Shimada, J. Nakamura, T. Motohashi, H. Yamauchi, and M. Karppinen, Chemistry of Materials, 15, No. 23: 4494 (2003). Crossref
  20. J. Raittila, T. Salminen, T. Suominen, K. Schlesier, and P. Paturi, J. Phys Chemistry of Solids, 678: 1712 (2006). Crossref
  21. A. Poddar, R. N. Bhowmik, I. P. Muthuselvam,·and N. Das, J. Appl. Phys., 106: 113909 (2009). Crossref
  22. L. Harnagea, B. Jurca, and P. Berthet, J. Solid State Chemistry, 211: 219 (2014). Crossref
  23. T. Suominen, J. Raittila, T. Salminen, K. Schlesier, J. Lindén, and P. Paturi, J. Mag. Mag. Mater., 309, No. 2: 284 (2007). Crossref
  24. H. Falcón, J. A. Barbero, G. Araujo, M. T. Casais, M. J. Martınez-Lope, J. A. Alonso, and J. L. G Fierro, Applied Catalysis B: Environmental, 53, No. 1: 37 (2004). Crossref
  25. Handbook of X-Ray Photoelectron Spectroscopy (Eds. C. D. Wagner, W. M. Riggs, L. E. Davies, J. F. Moulder, and G. E. Muilenberg) (Flying Cloud, MN: Perkin-Elmer Corp.: 1979), p. 74.