Письма в ЖЭТФ, том 112, вып. 3, с. 189 - 195

Фазовые переходы в фрустрированных кобальтитах ErBaCo₄O_7+x

(x ≈ 0, 0.03) при небольшом отклонении от стехиометрии

З.А.Казей¹⁾, В.В.Снегирев, М.С.Столяренко

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, 119992 Москва, Россия

Поступила в редакцию 4 июня 2020 г.

После переработки 14 июня 2020 г.

Принята к публикации 17 июня 2020 г.

Впервые проведены экспериментальные исследования структурных (метрики решетки) и упругих

характеристик в области структурного и магнитного фазовых переходов в кобальтитах ErBaCo4 O7+x

с различной термообработкой, отличающихся небольшим избытком кислорода x. Обнаружено, что для

отожженного в вакууме стехиометрического образца ErBaCo4O7 при структурном переходе параметр

Δa/a особенности не обнаруживает, параметры b и c испытывают скачки разного знака и разной ве-

личины Δb/b ≈ 4 · 10^-3 и Δc/c ≈ -5 · 10^-3, что приводит к скачку объема ΔV/V ≈ -1 · 10^-3. При

незначительном отклонении от стехиометрии по кислороду меняется характер искажения структуры, а

именно, величина анизотропной и знак изотропной деформации. Искажение структуры в стехиометри-

ческом образце сопровождается резким скачком модуля Юнга ΔE(T )/E0 ∼ 8 · 10^-2, а в слабо нестехио-

метрических образцах с x ∼ 0.03 упругие аномалии в области TS на порядок уменьшаются. Сравнение

упругих аномалий в области температуры магнитного фазового перехода TN для искаженных образцов

с разным отклонением от стехиометрии свидетельствует, что на установление дальнего магнитного по-

рядка в кобальтовой подсистеме влияет, по-видимому, не только искажение структуры, но и наличие

беспорядка, вносимого нестехиометрическим кислородом.

DOI: 10.31857/S1234567820150082

Введение. Редкоземельные (РЗ) кобальтиты

ра РЗ кобальтитов при высоких температурах опи-

RBaCo₄O_7+x (R = редкоземельный ион, Ca, Y)

сывается гексагональной P 6₃mc (или тригональной

демонстрируют необычное магнитное поведение,

P31c) пространственной группой [7-11]. В каркасной

обусловленное фрустрацией обменных взаимодей-

кристаллической структуре тетраэдры CoO₄, объ-

ствий и переменной валентностью в кобальтовой

единенные общими углами, образуют упакованные

подсистеме [1-6]. Подобные соединения позволяют

поочередно вдоль оси c треугольные слои и слои Ка-

изучать фундаментальные проблемы магнетизма,

гоме.

такие как нетривиальные основные магнитные

Двумерная решетка Кагоме, состоящая из соеди-

состояния и эффекты ближнего порядка, сложные

ненных углами треугольников, хорошо известна как

магнитные структуры и индуцированные фазовые

структурная топология, приводящая к геометриче-

переходы.

ской фрустрации. Фрустрации в магнитной системе

Слоистые кобальтиты RBaCo₄O_7+x, кроме ионов

часто приводят к вырожденному основному состо-

Y и Ca, образуются также с тяжелыми РЗ иона-

янию, а также к отсутствию дальнего магнитного

ми, начиная с Tb. В стехиометрических соединени-

порядка даже при значительных константах обмен-

ях с трехвалентным ионом R³⁺ ионы кобальта име-

ного взаимодействия [12]. Искажение кристалличе-

ют смешанную валентность Co²⁺ и Co³⁺ в соотно-

ской структуры, также как различные слабые взаи-

шении 3 :1 и распределены в структуре неупорядо-

модействия, способны частично или полностью снять

ченно по двум типам тетраэдрических позиций. Со-

фрустрации и привести к появлению дальнего маг-

отношение разновалентных ионов Co²⁺/Co³⁺ в ко-

нитного порядка [13].

бальтовой подсистеме можно варьировать с помо-

Y-кобальтит, содержащий один тип магнитных

щью неизовалентного замещения R³⁺ → Ca²⁺ или

ионов, позволяет изучать поведение фрустрирован-

Co²⁺/Co³⁺ → Zn²⁺/Al³⁺, а также изменением содер-

ной Со-подсистемы. При T_S

= 313 К он испыты-

жания кислорода (7 + x). Кристаллическая структу-

вает структурный переход, приводящийся к пони-

жению симметрии от гексагональной до орторомби-

¹⁾e-mail: kazei@plms.phys.msu.ru

ческой (пространственная группа P bn2₁; ao ≈ ah,

Письма в ЖЭТФ том 112 вып. 3 - 4

2020

189

190

З.А.Казей, В.В.Снегирев, М.С.Столяренко

√

b_o ≈

3a_h). Этот переход первого рода сопровожда-

взгляд, исследование слоистых кобальтитов с маг-

ется аномалиями упругих, магнитных и транспорт-

нитными РЗ ионами, дающими большой вклад в маг-

ных свойств. Так как за счет структурного перехода

нитную анизотропию. В настоящей работе исследу-

геометрические фрустрации снимаются, в YBaCo₄O₇

ются структурные и магнитные фазовые переходы,

наблюдается сначала появление ближнего магнит-

а также структурные и упругие характеристики сло-

ного порядка в Co-подсистеме, а затем ниже T_N ≈

истых кобальтитов ErBaCo₄O_7+x с небольшим кон-

≈ 110 K - трехмерногого антиферромагнитного упо-

тролируемым отклонением от стехиометрии по кис-

рядочения [1] с понижением симметрии до моно-

лороду.

клинной P 112₁ [12, 14]. При дальнейшем понижении

Образцы и экспериментальная техника.

температуры наблюдается еще один магнитный фа-

Исследования структурных и упругих свойств

зовый переход при T_N2 ∼ 70 К [15], который обу-

проводились на поликристаллических образцах

словлен спиновой переориентацией в Co-подсистеме

ErBaCo₄O_7+x, синтезированных по керамической

[12]. Для других РЗ кобальтитов с магнитными РЗ

технологии в три стадии при температурах 900, 1000

ионами структура также обнаруживает небольшое

и 1100^◦С с промежуточным перетиранием. Каждая

искажение, происходящее в виде фазового перехо-

стадия завершалась закалкой образца от 900-950^◦С

да, приводящего к аномалиям упругих, магнитных

[22]. Для получения требуемого содержания кисло-

и транспортных свойств [16-19]. Критическая темпе-

рода и его однородного распределения по объему

ратура структурного перехода T_S монотонно пони-

образцы керамики подвергались дополнительной

жается при уменьшении радиуса РЗ иона.

термообработке, которая имеет свою специфику для

В фрустрированных и низкоразмерных системах

слоистых кобальтитов [23]. Закаленный образец Q

на установление дальнего магнитного порядка суще-

имел небольшой избыток кислорода x ≤ 0.03, а для

ственно влияют различные слабые взаимодействия и

получения кислорода с x = 0 образец A отжигался

возмущения, такие как небольшое искажение струк-

в вакууме при 500^◦С. Исследовался также образец

туры, магнитная анизотропия, беспорядок различ-

T, подвергнутый небольшой дополнительной тер-

ной природы и др. Небольшое искажение структу-

мообработке - отжигу на воздухе при t_tr ∼ 150 K

ры в стехиометрических РЗ кобальтитах снимает

в течении 12 ч. Содержание кислорода в образцах

фрустрацию обменных взаимодействий, что сказы-

определялось йодометрическим титрованием

[24]

вается на магнитных фазовых переходах в Co под-

на оригинальной автоматизированной установке,

системе при T_N < T_S [13, 20]. Структуры нестехио-

управляемой компьютерной программой. Конечная

метрических соединений остаются неискаженными,

точка титрования (точка эквивалентности) реги-

и фрустрации в системе сохраняются. Как следствие,

стрировалась по скачку потенциала в растворе в

при понижении температуры постепенно развивает-

процессе химической реакции путем измерения ЭДС

ся ближний магнитный порядок, для которого дли-

обратимого гальванического элемента.

на корреляции не достигает размеров кристаллитов.

Рентгенографические исследования в интервале

Поэтому можно ожидать, что характер фазовых пе-

температур (80-300)K проводились на дифракто-

реходов и различные физические свойства в слои-

метре “Гейгерфлекс” (CoK_α1,α2 излучение без мо-

стых кобальтитах RBaCo₄O_7+x в очень сильной сте-

нохроматора) с проточным криостатом. Полнопро-

пени зависят как от искажения структуры, опреде-

фильный анализ рентгенограммы в интервале углов

ляемого избытком кислорода, так, по-видимому, и от

(18-120)^◦ при температуре 300 и 80 K с использовани-

магнитной анизотропии РЗ подсистемы.

ем программы Full_Prof позволил определить значе-

Структура слоистого кобальтита изучена доста-

ния параметров a, b и c гексагональной и слабо иска-

точно подробно в гексагональной фазе и значитель-

женной гексагональной (орторомбической) элемен-

но меньше - в искаженной орторомбической фазе.

тарной ячейки (обозначения для орторомбической

При этом характер изменения параметров решетки

ячейки) и их изменение с температурой. Температур-

(метрика решетки) при структурном переходе прак-

ные измерения параметров решетки проводились по

тически не исследован. Влияние искажения струк-

рефлексам {(400) + (260)} и (004) с углами 2θ_1,2 ≈ 69

туры на поведение фрустрированной Co подсистемы

и 2θ₃ ≈ 41^◦ соответственно.

исследовалось для серии Y-кобальтитов с небольшим

Модуль Юнга E и коэффициент внутреннего тре-

отклонением от стехиометрии [21]. В частности, было

ния q^-1 измерялись методом составного резонато-

обнаружено, что упругие свойства слоистых кобаль-

ра на частоте ∼ 110 кГц в интервале температур

титов YBaCo₄O_7+x в очень сильной степени зависят

(80-280) на оригинальной автоматизированной уста-

от избытка кислорода. Представляет интерес, на наш

новке. Температурные зависимости амплитуд и час-

Письма в ЖЭТФ том 112 вып. 3 - 4

2020

Фазовые переходы в фрустрированных кобальтитах ErBaCo₄O_7+x . . .

191

тот резонанса и антирезонанса, найденные из экспе-

риментальной сглаженной амплитудно-частотной ха-

рактеристики A_sm(f) в области резонанса, позволя-

ют определить изменение модуля Юнга и поглоще-

ния (коэффициента внутреннего трения) в широком

диапазоне температур.

Экспериментальные результаты и обсуж-

дение. Структурные исследования серии образцов

ErBaCo₄O_7+x, выполненные в нашей работе, пред-

ставляют интерес и с точки зрения искажения

структуры, снимающего фрустрации, и для выяв-

ления природы структурного перехода в семействе

РЗ кобальтитов. Для стехиометрического образца

ErBaCo₄O₇ все линии на рентгенограмме при ком-

натной температуре индицируются в рамках гекса-

гональной структуры. На рентгенограмме при T =

= 80 K наблюдается заметное отличие для ряда ре-

флексов (наиболее сильно на рефлексах с углами

2θ ≈ 63 и 69^◦), чувствительных к ромбическому ис-

кажению. Структура образца при T = 80 K описыва-

ется с учетом небольшого ромбического искажения.

Расщепление рефлекса {(400)+(260)}, наиболее чув-

Рис. 1. (Цветной онлайн) Экспериментальный (точки)

ствительного к ромбическому искажению, напрямую

√

и рассчитанный (линии) дифракционные пики {(400)+

дает величину искажения ε_o = (a₀ - b₀/

3)/a0 =

+(260)} на CoKα1,α2 излучении стехиометрического об-

= 2(d²¹ - d²²)/(4d²¹ - d²²) (d^-11,2 = 2 sin(θ_1,2)/λ), где θ₁ =

разца ErBaCo4 O7 в гексагональной (T = 300 K) и ор-

= θ₄₀₀, θ₂ = θ₂₆₀ - Брэгговские углы соответствую-

торомбической (T = 260 K; пунктирные кривые - ком-

щих рефлексов. Видно, что при T = 300 K на излуче-

поненты расщепленного при искажении пика) фазе

нии CoK_α1,α2 наблюдается нерасщепленный дублет-

√

ный рефлекс для d₁ = d₂ при b₀ = a₀

3, тогда как

при T = 260 K этот рефлекс обнаруживает расщеп-

температуре T_S параметр a никакой аномалии не

ление на две линии (рис. 1). При этом высокоугловая

обнаруживает, тогда как параметры b и c испы-

компонента расщепленного рефлекса с 2θ₂ остается

тывают скачки разного знака и разной величины

на месте, а возникает дополнительная линия, сме-

Δb/b ≈ 4 · 10^-3 и Δc/c ≈ -5 · 10^-3, что приводит

щенная на Δ(2θ₁) ≈ 0.25^◦. Расщепление рефлекса с

к скачку объема ΔV/V ≈ -1 · 10^-3. С понижением

углом 2θ_1,2 ≈ 69^◦ возникает скачком при темпера-

температуры от T ≤ TS параметр c уменьшается,

туре фазового перехода T_S ≈ 280 K и уменьшается

параметр b практически не меняется, а параметр a,

при понижении температуры до 80 K. Для второго

наоборот, растет (аномальное тепловое расширение),

рефлекса (004) угол 2θ₃ ≈ 41^◦ скачком возрастает на

что приводит к уменьшению степени ромбического

Δ(2θ₃) ≈ 0.2^◦ при T_S и продолжает увеличиваться

искажения ε_o(T ) почти в 2 раза. Для закаленного

при понижении температуры до 80 K. По рефлексу

образца Q с небольшим отклонением от стехиомет-

(004) можно наблюдать двухфазное состояние образ-

рии x ≈ 0.03 температура T_S заметно не меняется,

ца, когда в диапазоне ∼ 5 K сосуществуют две фазы.

а максимальное изменение параметров Δa/a, Δb/b

Относительные изменения

Δa/a,

Δb/b,

в диапазоне (80-300) K и, соответственно их ска-

Δc/c (кривые

1-3)

параметров решетки,

чок, а также степень ромбического искажения ε_o

ΔV/V

= (Δa/a + Δb/b + Δc/c) (кривая 4) объ-

при T_S уменьшаются. Наоборот, для параметра c

ема и ε_o

= (Δa/a - Δb/b) (кривая 5) степени

максимальное изменение и скачок уменьшаются

ромбического искажения с температурой приве-

почти в два раза, так что изменение объема при

дены на рис. 2. Для удобства сравнения для всех

структурном переходе меняет знак.

параметров приведены относительные изменения,

Упругие модули очень чувствительны к фазовым

например Δa/a = Δa(T )/a₀ (Δa(T ) = a(T ) - a₀;

переходам различной природы и их температурные

a₀ = a(T = 300 К)), нормированные на их значение

зависимости позволяют регистрировать как темпе-

при T

= 300 К. Интересно и необычно, что при

ратуру перехода, так и влияние на переход различ-

Письма в ЖЭТФ том 112 вып. 3 - 4

2020

192

З.А.Казей, В.В.Снегирев, М.С.Столяренко

Рис. 3. (Цветной онлайн) Зависимость относительной

Рис. 2. (Цветной онлайн) Относительные изменения па-

величины модуля Юнга ΔE/E0 от температуры для

раметров решетки (кривая 1 - Δa/a, 2 - Δb/b, 3 -

образцов ErBaCo4 O7+x c небольшим отклонением от

Δc/c), объема ΔV /V = (Δa/a+Δb/b+Δc/c) (кривая 4)

стехиометрии (кривые 1, 2 - отожженный в вакууме

и степени ромбического искажения εo = (Δa/a - Δb/b)

образец A; пунктиром показана экстраполяция темпе-

(кривая 5) с температурой стехиометрического образца

ратурного хода вне аномалии; кривые 1^′, 2^′ - образец T

ErBaCo4 O7. Все зависимости нормированы на значение

с дополнительной термообработкой) при нагреве (свет-

параметров при T = 300 К

лые точки) и охлаждении (темные точки). На встав-

ке показана зависимость от температуры (1/E0)dE/dT

производной модуля Юнга в области структурного пе-

ных факторов [19]. В работе исследовались темпе-

рехода для стехиометрического образца A

ратурные зависимости модуля Юнга E(T ) и внут-

реннего трения q^-1(T ) закаленного Q, отожженно-

го A и подвергнутого дополнительной термообра-

реннего трения q^-1(T ) при T_S и T_d = 220 K (рис. 4).

ботке T образцов ErBaCo₄O_7+x, близких к стехио-

Такое поведение обычно наблюдается при структур-

метрическим. Для образцов с различной термооб-

ных фазовых переходах, где низкотемпературный

работкой, которые отличаются величиной и харак-

максимум поглощения связан с релаксацией струк-

тером искажения структуры, температурные зави-

турных доменов под действием упругих напряжений

симости ΔE(T )/E₀ обнаруживают существенно раз-

звуковой волны. На закаленном образце Q анома-

личное поведение. Для удобства сравнения на ри-

лии на кривых ΔE(T )/E₀ и q^-1(T ) при T_S выраже-

сунках приведены относительные изменения модуля

ны очень слабо и наблюдаются только на производ-

ΔE(T )/E₀ (ΔE(T ) = E(T )-E₀; E₀ = E(T = 300 К)),

ной модуля Юнга (1/E₀)dE/dT . Более того, неболь-

нормированные на значение E₀ при T = 300 К.

шая дополнительная термообработка отожженного

Для отожженного стехиометрического образца A

образца (отжиг при t_tr ∼ 150 K в течении 12 ч) зна-

на зависимости ΔE(T )/E₀ наблюдается резкий ска-

чительно съедает аномалии на кривых ΔE(T )/E₀ и

чок ∼ 8 · 10^-2 при температуре T_S структурного фа-

q^-1(T) при T_S (образец T, кривые 1^′, 2^′ на рис.3

зового перехода (рис.3). Переход происходит с гисте-

и 4), тогда как сама температура T_S меняется незна-

резисом ∼ 3 K, температура перехода, определенная

чительно. Согласно нашим рентгеновским данным

по максимуму (1/E₀)dE/dT производной модуля, со-

при отклонении от стехиометрии величина ромби-

ставляет T_Su = 278 K при нагреве и T_Sd = 275 K при

ческого искажения меняется незначительно, а наи-

охлаждении (вставка на рис. 3). Переход сопровож-

большее изменение испытывает объемная аномалия,

дается двойным максимумом на зависимости внут-

которая меняет знак. Известно, что вклады изотроп-

Письма в ЖЭТФ том 112 вып. 3 - 4

2020

Фазовые переходы в фрустрированных кобальтитах ErBaCo₄O_7+x . . .

193

q^-1(T) (кривые 1, 2 на рис.3,4). В области магнит-

ного фазового перехода на фоне монотонного изме-

нения ΔE(T )/E₀ наблюдаются скачки модуля Юнга,

имеющие место как при нагреве, так и при охлажде-

нии, и воспроизводящиеся при повторном термоцик-

лировании. С учетом температурного хода на кри-

вых ΔE(T )/E₀ (пунктиром показана экстраполяция

температурного хода в области T_N ) величины скач-

ков при охлаждении и нагреве практически совпа-

дают и составляют δE(T_N )/E₀ ≈ 0.5 · 10^-2. Точка

фазового перехода T_N соответствует скачку на за-

висимости ΔE(T )/E₀ или максимуму производной

(1/E₀)dE/dT модуля Юнга по температуре (вставка

на рис. 4). Эти аномалии упругих свойств обуслов-

лены магнитным фазовым переходом второго рода,

температура T_N которого близка к литературным

данным для Y-кобальтита.

Для закаленного образца Q (вставка на рис. 4,

кривые 1^′′, 2^′′), также как и для образца T , с неболь-

шими отклонениями от стехиометрии аномалия при

T_N видна только на температурной производной мо-

Рис. 4. (Цветной онлайн) Температурная зависимость

дуля Юнга. При этом величина аномалии на кривой

внутреннего трения q^-1(T ) для образцов ErBaCo4 O7+x

(1/E₀)dE/dT и характерная температура уменьша-

c небольшим отклонением от стехиометрии (кривые

ются. Отметим также уменьшение характерной тем-

1, 2 - отожженный в вакууме образец A; кривые 1^′,

пературы и величины максимума на кривой q^-1(T )

2^′ - образец T с дополнительной термообработкой) при

для образцов Q и T . Этот максимум, как было ра-

нагреве (светлые точки) и охлаждении (темные точ-

нее обнаружено, пропадает в сильно разбавленных

ки). На вставке показана зависимость от температуры

кобальтитах RBaCoZn₃O_7+x, что подтверждает его

(1/E0)dE/dT производной модуля Юнга в области маг-

связь с магнитным упорядочением в Co подсисте-

нитного перехода для (кривые 1, 2) отожженного A и

(кривые 1^′′, 2^′′) закаленного Q образцов. Кривые для

ме [27].

различных образцов смещены по вертикальной оси на

Модификация упругих свойств образцов Q и T

произвольную величину

коррелирует с небольшим отклонением x

< 0.03

от стехиометрии из-за поглощения нестихиометриче-

ского кислорода при дополнительной термообработ-

ной и анизотропной спонтанных деформаций при фа-

ке. Таким образом, структура слабо нестехиометри-

зовом переходе в модуль Юнга, также как и в мо-

ческих Er образцов, в отличие от Y-кобальтитов, ис-

дуль сдвига, различаются [25, 26]. Это позволяет объ-

кажена и фрустрации сняты, но магнитный переход

яснить такое резкое изменение величины скачка на

обнаруживает тенденцию к подавлению.

кривой ΔE(T )/E₀ при небольшом отклонении от сте-

Заключение. Проведенные исследования обна-

хиометрии.

руживают сильное влияние небольшого отклонения

Искажение кристаллической структуры в стехио-

от стехиометрии как на структурный и магнитный

метрическом образце ErBaCo₄O₇ приводит к снятию

фазовые переходы, так и на физические свойства

фрустраций и последующему установлению даль-

слоистого кобальтита ErBaCo₄O_7+x. Согласно рент-

него магнитного порядка в кобальтовой подсисте-

геновским исследованиям, для стехиометрического

ме. В этом случае можно ожидать появление яв-

образца ErBaCo₄O₇ при структурном переходе пара-

но выраженного магнитного фазового перехода и

метр Δa/a особенности не обнаруживает, парамет-

аномалий упругих свойств системы при T_N . Дей-

ры b и c испытывают скачки разного знака и раз-

ствительно, для отожженного стехиометрического

ной величины, что приводит к изменению отноше-

образца A на кривой ΔE(T)/E₀ наблюдается так-

ния c/a_av для структуры и отрицательному скачку

же четкая, но на порядок меньшая аномалия при

объема ΔV/V ≈ -1· 10^-3. В настоящее время отсут-

T_N = 105 K, сопровождаемая сильным асимметрич-

ствует общепринятое мнение о механизме структур-

ным (двойным) максимумом поглощения на кривой

ного перехода в РЗ кобальтитах и обсуждаются раз-

Письма в ЖЭТФ том 112 вып. 3 - 4

2020

194

З.А.Казей, В.В.Снегирев, М.С.Столяренко

личные модели, такие как зарядовое упорядочение

V. Caignaert, V. Pralong, V. Hardy, C. Ritter, and

в Co-подсистеме, оптимизация ненасыщенных связей

B. Raveau, Phys. Rev. B 81, 094417 (2010).

Ba координационного многогранника или нарушение

K. Singh, V. Caignaert, L. C. Chapon, V. Pralong,

условия толерантности для структуры. Полученные

B. Raveau, and A. Maignan, Phys. Rev. B 86, 024410

данные об искажении структуры при фазовом пере-

(2012).

ходе свидетельствуют об уменьшении отношения па-

E. A. Juarez-Arellano, A. Friedrich, D. J. Wilson,

раметров решетки c/a_av, которое может быть важ-

L. Wiehl, W. Morgenroth, B. Winkler, M. Avdeev,

ным фактором для устойчивости структуры.

R. B. Macquart, and C. D. Ling, Phys. Rev. B 79,

Искажение структуры в стехиометрическом об-

064109 (2009).

разце сопровождается резким скачком модуля Юн-

E. V. Tsipis, J. C. Waerenborgh, M. Avdeev, and

га ΔE(T )/E₀ ∼ 8 · 10^-2. В нестехиометрических со-

V. V. Kharton, J. Solid State Chem. 182, 640 (2009).

единениях из-за нерегулярного положения ионов из-

Л. П. Козеева, М. Ю. Каменева, А. И. Смоленцев,

быточного (или дефицитного) кислорода в решетке

В. С. Данилович, Н. В. Подберезская, ЖСХ 6, 1108

структура становится дефектной, что сказывается на

(2008).

характере искажения структуры, а именно уменьша-

10.

A. Huq, J. F. Mitchell, H. Zheng, L. C. Chapon,

ется анизотропная деформация и меняется знак объ-

P. G. Radaelli, K. S. Knight, and P. W. Stephens,

емной (изотропной) деформации. В результате ано-

J. Solid State Chem. 179, 1136 (2006).

малии упругих характеристик в области T_S резко

11.

D. D. Khalyavin, L. C. Chapon, P.G. Radaelli,

уменьшаются. Это согласуется с изменением соотно-

H. Zheng, and J. F. Mitchell, Phys. Rev. B 80, 144107

шения изотропной и анизотропной деформации при

(2009).

структурном переходе при небольшом отклонении от

12.

D. D. Khalyavin, P. Manuel, B. Ouladdiaf, A. Huq,

стехиометрии.

P. W. Stephens, H. Zheng, J. F. Mitchell, and

Снятие фрустраций при искажении должно спо-

L. C. Chapon, Phys. Rev. B 83, 094412 (2011).

собствовать последующему установлению дальнего

13.

M. Markina, A. N. Vasiliev, N. Nakayama, T. Mizota,

магнитного порядка в кобальтовой подсистеме. Для

and Y. Yed, J. Magn. Magn. Mater. 322, 1249 (2010).

стехиометрического Er-кобальтита наблюдаются вы-

14.

M. J. R. Hoch, P. L. Kuhns, S. Yuan, T. Besara,

раженные аномалии магнитных и упругих свойств

J. B. Whalen, T. Siegrist, A. P. Reyes, J. S. Brooks,

в области температуры магнитного фазового пере-

H. Zheng, and J. F. Mitchell, Phys. Rev. B 87, 064419

хода в Co-подсистеме при T_N < T_S [13, 21, 28]. При

(2013).

этом температурные зависимости модулей Юнга и

15.

M. Soda, Y. Yasui, T. Moyoshi, M. Sato, N. Igawa, and

коэффициентов внутреннего трения в области T_N

K. Kakurai, J. Phys. Soc. Jpn. 75, 054707 (2006).

аналогичны зависимостям для YBaCo₄O₇ [21], т.е.

16.

N. Nakayama, T. Mizota, Y. Ueda, A. N. Sokolov, and

основную роль в формировании магнитного поведе-

A. N. Vasiliev, J. Magn. Magn. Mater. 300, 98 (2006).

ния РЗ кобальтитов также играет кобальтовая под-

17.

V. Caignaert, A. Maignan, K. Singh, Ch. Simon,

система. Структуры нестехиометрических образцов

V. Pralong, B. Raveau, J. F. Mitchell, H. Zheng, A. Huq,

Q и T для x ≤ 0.03 тоже являются искаженными,

and L. C. Chapon, Phys. Rev. B 88, 174403 (2013).

но наличие беспорядка, вносимого нестехиометриче-

18.

A. Maignan, V. Caignaert, D. Pelloquin, S. Hébert,

ским кислородом, по-видимому, препятствует уста-

V. Pralong, J. Hejtmanek, and D. Khomski, Phys. Rev.

новлению дальнего магнитного порядка даже в ис-

B 74, 165110 (2006).

каженной фрустрированной системе. Как следствие,

19.

З. А. Казей, В. В. Снегирев, А. С. Андреенко,

при понижении температуры постепенно развивает-

Л. П. Казеева, ЖЭТФ 140, 282 (2011).

ся ближний магнитный порядок, для которого длина

20.

M. Valldor, Y. Sanders, and W. Schweika, J. Phys.:

корреляции не достигает размеров кристаллитов.

Confer. Ser. 145, 012076 (2009).

21.

З. А. Казей, В. В. Снегирев, Л. П. Козеева, М. Ю. Ка-

менева, А. Н. Лавров, ЖЭТФ 153, 782 (2018).

1. L. C. Chapon, P. G. Radaelli, H. Zheng, and

J. F. Mitche, Phys. Rev. B 74, 172401 (2006).

22.

Л. П. Козеева, М. Ю. Каменева, А. Н. Лавров,

2. P. Manuel, L. C. Chapon, P. G. Radaelli, H. Zheng, and

Н. В. Подберезская, Неорганические материалы 49,

J. F. Mitchell, Phys. Rev. Lett. 103, 037202 (2009).

668 (2013).

3. W. Schweika, M. Valldor, and P. Lemmens, Phys. Rev.

23.

А. В. Алексеев, М. Ю. Каменева, Л. П. Козеева,

Lett. 98, 067201 (2007).

А. Н. Лавров, Н. В. Подберезская, А. И. Смоленцев,

4. V. Caignaert, V. Pralong, A. Maignan, and B. Raveau,

А. Н. Шмаков, Известия РАН. Сер. физическая 77,

Solid State Commun. 149, 453 (2009).

173 (2013).

Письма в ЖЭТФ том 112 вып. 3 - 4

2020