Фазові перетворення та магнітний стан у нанорозмірній металооксидній сполуці Sr$_{2}$FeMoO$_{6-\delta}$

М. М. Крупа$^{1}$, М. О. Каланда$^{2}$, М. В. Ярмолич$^{2,3}$, С. Є. Дем’янов$^{2}$, М. В. Сілібін$^{3}$, І. В. Шарай$^{1}$

$^{1}$Інститут магнетизму НАН та МОН України, бульв. Академіка Вернадського, 36б, 03680, МСП, Київ-142, Україна
$^{2}$НПЦ НАН Білорусі по матеріалознавству, вул. П. Бровки, 19, 220072 Мінськ, Республіка Білорусь
$^{3}$Національний дослідницький університет «МІЕТ», пл. Шокіна, 1, 124498 Москва, Зеленоград, РФ

Отримано: 22.03.2016. Завантажити: PDF

Однофазні нанорозмірні порошки Sr$_{2}$FeMoO$_{6-\delta}$ з різним ступенем $Р$ надструктурного впорядкування катіонів Fe$^{3+}$ і Mo$^{5+}$ було одержано цитрат-ґель-методою при pH = 4, 6, 9 ($Р$ = 65% для pH = 4, $Р$ = 51% для pH = 6 і $Р$ = 20% для pH = 9). Методами рентґенофазового, термоґравіметричного аналізів, атомно-силової, сканувальної електронної мікроскопії (АСМ, СЕМ) і динамічного розсіяння світла (ДРС-аналіз) вивчено послідовність фазових перетворень, встановлено температурні інтервали утворення і розчинення супутніх фаз SrMoO$_{4}$, SrCO$_{3}$ і Fe$_{3}$O$_{4}$. На підставі вивчення послідовностей фазових перетворень при кристалізації ферромолібдату стронцію цитрат-ґель-методою з pH = 4 вихідного розчину було відпрацьовано комбіновані режими синтезу однофазної сполуки Sr$_{2}$FeMoO$_{6-\delta}$ із середнім розміром зерен у 50–120 нм і максимальним ($P$ = 88%) ступенем надструктурного впорядкування катіонів Феруму і Молібдену. Згідно з даними РФЕС-аналізу в одержаних порошках Sr$_{2}$FeMoO$_{6-\delta}$ виявлено змішаний валентний стан катіонів Феруму і Молібдену, при якому зі збільшенням рН концентрація Fe$^{2+}$ зростає, а концентрація Fe$^{3+}$ зменшується. Згідно з даними температурних залежностей намагніченостей, одержаних у ZFC- і FC-режимах, у порошках феримагнетика Sr$_{2}$FeMoO$_{6-\delta}$ знайдено нестабільний суперпарамагнетний стан при Т < 19 К. Виявлено, що зовнішнє магнетне поле, що перевищує значення магнетного поля анізотропії, стимулює перехід у нанорозмірних зернах з метастабільного суперпарамагнетного стану в стабільний суперпарамагнетний стан. При цьому в порошках при pH = 4 кількість нанорозмірних зерен більше, ніж при pH = 6 і 9, що зумовлює їхню велику намагніченість при Т = 4,2–19 К.

Ключові слова: ферромолібдат стронцію, надструктурне впорядкування катіонів, перерозподіл електронної густини, намагніченість, суперпарамагнетний стан, цитрат-ґель-метод.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ua/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


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  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.