Магнитные свойства и NEXAFS-спектроскопия допированной кобальтом сегнетоэлектрической керамики Bi5Nb3O15

Н.А. Жук, С.В. Некипелов ORCID logo , Д.С. Безносиков, Л.В. Рычкова, М.В. Ермолина, Б.А. Макеев показать трудоустройства и электронную почту
Получена 03 июля 2019; Принята 15 сентября 2019;
Эта работа написана на английском языке
Цитирование: Н.А. Жук, С.В. Некипелов, Д.С. Безносиков, Л.В. Рычкова, М.В. Ермолина, Б.А. Макеев. Магнитные свойства и NEXAFS-спектроскопия допированной кобальтом сегнетоэлектрической керамики Bi5Nb3O15. Письма о материалах. 2019. Т.9. №4. С.405-408
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2019-4-405-408

Аннотация

Анализ NEXAFS Co2p-спектров кобальтсодержащих твердых растворов и оксидов кобальта показал, что атомы кобальта находятся в степени окисления +3 и преимущественно +2, что удовлетворительно коррелирует с данными магнитохимических исследований.Большинство висмутсодержащих соединений со слоистой перовскитоподобной структурой, так называемых фаз Ауривиллиуса, представляют несомненный практический и теоретический интерес благодаря своим сегнетоэлектрическим свойствам. Ниобат висмута Bi5Nb3O15 относится к группе смешанных слоистых соединений, структура которого характеризуется упорядоченным чередованием перовскитоподобных фрагментов толщиной в один и два ниобий-кислородных октаэдров. В настоящей работе исследованы NEXAFS - спектры и магнитные свойства кобальтсодержащих твердых растворов Bi5Nb3-3xCo3xO15-δ со слоистой перовскитоподобной структурой. Установлено, что разбавленные твердые растворы Bi5Nb3-3xCo3xO15-δ (х ≤ 0.005) кристаллизуются в тетрагональной сингонии (пр. гр. P4 / mmm), с ростом содержания атомов кобальта (0.005 < х ≤ 0.04) проявляется моноклинное искажение тетрагональной ячейки (пр. гр. P 2/m). Методом NEXAFS - спектроскопии исследованы образцы твердых растворов и оксидов кобальта СoO, Co3O4. Анализ NEXAFS Co 2p-спектров показал, что атомы кобальта в твердых растворах могут находиться в степенях окисления +3 и, в основном, +2. Изотермы парамагнитной составляющей магнитной восприимчивости атомов кобальта в Bi5Nb3-3xCo3xO15-δ типичны для разбавленных антиферромагнетиков. Эффективные магнитные моменты атомов кобальта, рассчитанные путем экстраполяции концентрационных зависимостей [χпара (Co)] на бесконечное разбавление твердых растворов, превышают чисто спиновые значения и увеличиваются при росте температуры от 6.18 МБ (90 К) до 6.69 МБ (320 К). В твердых растворах обнаружено образование обменносвязанных агрегатов из атомов Сo (III) и Со (II) преимущественно с антиферромагнитным типом обмена.

Ссылки (26)

1. G. A. Smolensky, V. A. Isupov, A. I. Agranovskaya. Soviet Physics Solid State. 3, 651 (1961). (in Russian) [Г. А. Смоленский, В. А. Исупов, А. И. Аграновская. Физика твердого тела. 3, 651 (1961).].
2. V. A. Isupov. Ferroelectrics. 189, 211 (1996). Crossref
3. B. J. Macquart, B. J. Kennedy, T. Kamiyama, F. Izumi. J. Phys.-Condes. Matter. 16, 5443 (2004). Crossref
4. B. J. Kennedy, Q. Zhou, Ismunandar, Y. Kubota, K. Kato. J. Sol. St. Chem. 181, 1377 (2008). Crossref
5. R. Macquart, B. J. Kennedy, Y. Shimakawa. J. Sol. St. Chem. 160, 174 (2001). Crossref
6. C. H. Hervoches, P. Lightfoot. J. Sol. St. Chem. 153, 66 (2000). Crossref
7. Ismunandar, B. A. Hunter, B. J. Kennedy. Sol. St. Ion. 112, 281 (1998). Crossref
8. B. Aurivillius. Ark. Kemi. 54, 463 (1949).
9. Ismunandar, B. J. Kennedy, Gunawan, Marsongkohadi. J. Sol. St. Chem. 126, 135 (1996). Crossref
10. J. Gopalakrishnan, A. Ramanan, C. N. R. Rao, D. A. Jefferson D. A., Smith. J. Sol. St. Chem. 55, 101 (1984). Crossref
11. A. Lisinska-Czekaj. J. Eur. Ceram. Soc. 24, 947 (2004). Crossref
12. T. Takenaka, K. Komura, K. Sakata. Ferroelectrics. Jpn. J. Appl. Phys. 35, 5080 (1996). Crossref
13. S. Tahara, A. Shimada, N. Kumada, Y. Sugahara. J. Sol. St. Chem. 180, 2517 (2007). Crossref
14. P. Boullay, L. Palatinus, N. Barrier. Inorgan. Chem. 52, 6127 (2013). Crossref
15. L. Chen, W. Guo, Y. X. Yang, A. Zhang, S. Q. Zhang, Y. H. Guo, Y. N. Guo. Phys. Chem. Chem. Phys. 15, 8342 (2013). Crossref
16. O. Depablos-Rivera, J. C. Medina, M. Bizarro, A. Martínez, A. Zeinert, S. E. Rodil. J. Alloys Compd. 695, 3704 (2017). Crossref
17. G. Steciuk, N. Barrier, A. Pautrat, P. Boullay. Inorgan. Chem. 57, 3107 (2018). Crossref
18. L. G. Akselrud, Yu. N. Grin, P. Yu. Zavalij, V. K. Pecharsky, V. S. Fundamensky. Thes. Rep. XII Eur. Crystallographic. Meet. 3, 155 (1989).
19. J. Stöhr. NEXAFS Spectroscopy. Springer, Berlin (1992) 403 pp. Crossref
20. T. J. Regan, H. Ohldag, C. Stamm, F. Nolting, J. Luning, J. Stöhr, R. L. White. Phys. Rev. B. 64, 214422 (2001). Crossref
21. R. D. Shannon. Acta Crystallogr. А. 32, 751 (1976). Crossref
22. N. A. Sekushin, N. A. Zhuk, E. A. Belyaeva, et al. Letters on Materials. 7, 393 (2017). Crossref
23. N. V. Chezhina, D. A. Korolev, A. V. Fedorova, et al. Russ. J. Gen. Chem. 87, 373 (2017). Crossref
24. N. A. Zhuk, N. V. Chezhina, V. A. Belyy, et al. Letters on Materials. 7, 402 (2017). Crossref
25. Yu. V. Rakitin. Introduction to magnetochemistry. The method of static magnetic susceptibility in chemistry. Moscow, Nauka (1980) 302 pp. (in Russian) [Ю. В. Ракитин. Введение в магнетохимию. Метод статической магнитной восприимчивости в химии. Москва, Наука (1980) 302 с.].
26. N. V. Chezhina, E. V. Zharikova, M. N. Knyazev. Russ. J. Gen. Chem. 80, 2399 (2010). Crossref

Другие статьи на эту тему