Магнитные свойства твердого раствора Fe 1 –    x  Co  x  Cr 2 S 4  в области, прилегающей к FeCr 2 S 4

Шабунина Г. Г.; Бушева Е. В.; Васильев П. Н.; Ефимов Н. Н.; Денищенко А. Д.

doi:10.31857/S0002337X23110131

Магнитные свойства твердого раствора Fe_{1 –} _xCo_xCr₂S₄ в области, прилегающей к FeCr₂S₄

Авторы: Шабунина Г.Г.¹, Бушева Е.В.¹, Васильев П.Н.¹, Ефимов Н.Н.¹, Денищенко А.Д.¹
Учреждения:
1. Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова Российской академии наук
Выпуск: Том 59, № 11 (2023)
Страницы: 1222-1233
Раздел: Статьи
URL: https://ogarev-online.ru/0002-337X/article/view/252400
DOI: https://doi.org/10.31857/S0002337X23110131
EDN: https://elibrary.ru/FTRCGU
ID: 252400

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

В работе статическим и динамическим методами исследована магнитная восприимчивость твердого раствора Fe_{1 –} _xCo_xCr₂S₄ в системе FeCr₂S₄–СоCr₂S₄ для составов, прилегающих к FeCr₂S₄. Магнитные измерения проводили в температурном интервале 5–300 K в постоянном (50 Э и 45 кЭ) и переменном магнитных полях при амплитуде Н_АС = 1 Э и частотах переменного поля ν = 100, 1000 и 10000 Гц. Определены температуры и природа магнитных превращений в системе. Показано, что температура ферримагнитного перехода (Т_С) в Fe_{1 –} _xCo_xCr₂S₄ увеличивается с увеличением концентрации кобальта. Для составов с x = 0–0.5 обнаружено существование спинового стекла, подтвержденное сдвигом максимумов на кривых температурной зависимости мнимой части динамической восприимчивости.

Ключевые слова

сульфохромит железа-кобальта, халькогенидные шпинели, магнитные свойства, ферримагнетик, спиновое стекло

Список литературы

Ramirez A.P., Cava R.J., Krajewski J. Colossal Magnetoresistance in Cr-based Chalcogenide Spinels // Nature. 1997. V. 386. P. 156–159. https://doi.org/10.1038/386156a0
Tokura Y., Tomioka Y. Colossal Magnetoresistive Manganites // J. Magn. Magn. Mater. 1999. V. 200. P. 1–23. https://doi.org/10.1016/S0304-8853(99)00352-2
Tsurkan V., Hemberger J., Klemm M., Klimm S., Loidl A., Horn S., Tidecks R. Ac Susceptibility Studies of Ferrimagnetic FeCr2S4 Single Crystals // J. Appl. Phys. 2001. V. 90. № 9. P. 4636–4644. https://doi.org/10.1063/1.1405827
Tsurkan V., Baran M., Szymczak R., Szymczak H., Tidecks R. Spin-Glass Like States in the Ferrimagnet FeCr2S4 // Physica B. 2001. V. 296. P. 301–305. https://doi.org/10.1016/S0921-4526(00)00760-2
Maurer D., Tsurkan V., Horn S., Tidecks R. Ultrasonic Study of Ferrimagnetic FeCr2S4: Evidence for Low Temperature Structural Transformations // J. Appl. Phys. 2003. V. 93. P. 9173–9176. https://doi.org/10.1063/1.1570930
Tsurkan V., Zaharko O., Schrettle F., Kant C., Deisenhofer J., Krug Von Nidda H.A., Felea V., Lemmens P., Groza J.R., Quach D. V. et al. Structural Anomalies and the Orbital Ground State in FeCr2S4 // Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. 2010. V. 81. P. 1–7. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.81.184426
Shen C., Yang Z., Tong R., Li G., Wang B., Sun Y., Zhang Y. Magnetic Anisotropy-Induced Spin-Reorientation in Spinel FeCr2S4 // J. Magn. Magn. Mater. 2009. V. 321. P. 3090–3092. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2009.05.009
Shen C., Yang Z., Tong R., Li G., Wang B., Sun Y., Zhang Y., Zi Z., Song W., Pi L. Magnetic Anomaly around Orbital Ordering in FeCr2S4 // J. Appl. Phys. 2011. V. 109. P. 07E144. https://doi.org/10.1063/1.3562449
Yang Z.R., Tan S., Zhang Y.H. Abnormal Temperature Dependence of Low-Field Magnetization of FeCr2–xAlxS4 // Appl. Phys. Lett. 2001. V. 79. № 22. P. 3645–3647. https://doi.org/10.1063/1.1419031
Tsurkan V., Lochmann M., Krug von Nidda H.-A., Loidl A., Horn S., Tidecks R. Electron-Spin-Resonance Studies of the Ferrimagnetic Semiconductor FeCr2S4 // Phys. Rev. B. 2001. V. 63. P. 125209. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.63.125209
Аминов Т.Г., Шабунина Г.Г., Ефимов Н.Н., Бушева Е.В., Новоторцев В.М. Магнитные свойства твердых растворов на основе FeCr2S4 в системе FeCr2S4–CdCr2S4 // Неорган. материалы. 2019. Т. 55. № 3. С. 236–248. https://doi.org/10.1134/S0002337X19030035
Shirane G., Cox D.E., Pickart S.J. Magnetic Structures in FeCr2S4 and FeCr2O4 // J. Appl. Phys. 1964. V. 35. P. 954–955. https://doi.org/10.1063/1.1713556
Lotgering F.K., Van Stapele R.P., Van Der Steen G.H.A.M., Van Wieringen J.S. Magnetic Properties, Conductivity and Ionic Ordering in Fe1–xCuxCr2S4 // J. Phys. Chem. Solids. 1969. V. 30. P. 799–804. https://doi.org/10.1016/0022-3697(69)90274-1
Krupička S. Physik der Ferrite und der verwandten magnetischen Oxide. Prague: Vieweg+Teubner, 1973.
Gibart P., Dormann I.L., Pellerin Y. Magnetic Properties of FeCr2S4 and CoCr2S4 // Phys. Status. Solid. 1969. V. 36. № 2. P. 187–194. https://doi.org/10.1002/pssb.19690360120
Palmer H.M., Greaves C. Structural, Magnetic and Electronic Properties of Fe0.5Cu0.5Cr2S4 // J. Mater. Chem. 1999. V. 9. P. 637–640. https://doi.org/10.1039/A809032G
Spender M.S., Morrish L.E. Mössbauer Study of the Ferrimagnetic Spinel FeCr2S4 // Can. J. Phys. 1972. V. 50. № 1. P. 1125–1138. https://doi.org/10.1139/p72-155
Van Diepen A.M., Van Stapele R.P. Ordered Local Distortions in Cubic FeCr2S4 // Solid. State Commun. 1973. V. 13. № 10. P. 1651–1653. https://doi.org/10.1016/0038-1098(73)90258-5
Ito M., Nagi Y., Kado N., Urakawa S. et al. Magnetic Properties of Spinel FeCr2S4 in High Magnetic Field // J. Magn. Magn. Mater. 2011. V. 323. P. 3290–3293. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2011.07.041
Аминов Т.Г., Бушева Е.В., Шабунина Г.Г., Новоторцев В.М. Магнитная фазовая диаграмма твердых растворов в системе CoCr2S4–Cu0.5Ga0.5Cr2S4 // Журн. неорган. химии. 2018. Т. 63. № 4. С. 487–494. https://doi.org/10.7868/S0044457X18040141
Аминов Т.Г., Бушева Е.В., Шабунина Г.Г., Новоторцев В.М. Магнитные свойства твердых растворов (Cu0.5In0.5)1 – xFexCr2S4 (x = 0–0.3) // Неорган. материалы. 2018. Т. 54. № 10. С. 1055–1065. https://doi.org/10.1134/S0002337X181100019
Delgado G.E., Sagredo V. Structural Analysis of the Chalcogenide Spinel System CoIn(2 – 2x)Cr(2x)S4 // Chalcogen. Lett. 2009. V. 6. № 12. P. 641–645. https://chalcogen.ro/641_Delgado.pdf
Ahrenkiel R.K., Lee T.H., Lyu S.L., Moser F. Giant Magneto-Reflectance of CoCr2S4 // Solid. State Commun. 1973. V. 12. P. 1113–1115. https://doi.org/10.1016/0038-1098(73)90124-5
Ahrenkiel R.K., Coburn T.J. Hot-pressed CoCr2S4: a Magneto-Optical Memory Material // Appl. Phys. Lett. 1973. V. 22. № 7. P. 340. https://doi.org/10.1063/1.1654663
Feiner F. Unified Description of the Cooperative Jahn-Teller Effect in FeCr2S4 and Impurity Jahn-Teller Effect in CoCr2S4–Fe // J. Phys. C: Solid State Phys. 1982. V. 15. № 7. P. 1515–1524. https://doi.org/10.1088/0022-3719/15/7/017
Marais A., Porte M., Goldstein I., Gibart P. Magnetocrystalline Anisotropy of the Ferrimagnetic Semiconductor CoCr2S4 // J. Magn. Magn. Mater. 1980. V. 15–18. Part 3. P. 1287–1288. https://doi.org/10.1016/0304-8853(80)90292-9
Kim C.S., Ha M.Y., Ko H.M., Oh Y.J., Lee S.Y., Lee H.S., Sur J.C., Park J.Y. Crystallographic and Magnetic Properties of CoxFe1–xCr2S4 // J. Appl. Phys. 1994. V.75. № 10. P. 6078–6080. https://doi.org/10.1063/1.355463
Noda R., Kamihara Y., Matoba M. Magnetic Properties of Fe1–xCoxCr2S4 // J. Appl. Phys. 2006. V. 99. P. 08F712. https://doi.org/10.1063/1.2177413
Tretinger L., Gobel H., Pink H. Magnetic Semiconducting Spinel in the Mixed System Co1–xFexCr2S4 // Mater. Res. Bull. 1976. V. 11. P. 1375–1379. https://doi.org/10.1016/0025-5408(76)90048-9
Аминов Т.Г., Шабунина Г.Г., Бушева Е.В. Динамическая восприимчивость тиохромита FeCr2S4 // Журн. неорган. химии. 2020. Т. 65. № 2. С. 197–203. https://doi.org/10.31857/S0044457X20020026
Mydosh J.A. Spin Glasses: Redux: an Updated Experimental/Materials Survey // Rep. Prog. Phys. 2015. V. 78. P. 052501. https://doi.org/10.1088/0034-4885/78/5/052501
Benka G., Bauer A., Schmakat P., Säubert S., Seifert M., Jorba P. et al. Interplay of Itinerant Magnetism and Spin-Glass Behavior in FexCr1–x // Phys. Rev. Mater. 2022. V. 6. P. 044407. https://doi.org/10.1103/PhysRevMaterials.6.044407