1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Неорганические материалы
  4. T. 59, № 11, 2023

Неорганические материалы, 2023, T. 59, № 11, стр. 1222-1233

Магнитные свойства твердого раствора Fe1 – xCoxCr2S4 в области, прилегающей к FeCr2S4

Г. Г. Шабунина 1, Е. В. Бушева 1, *, П. Н. Васильев 1, Н. Н. Ефимов 1, А. Д. Денищенко 1

1 Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова Российской академии наук
119991 Москва, Ленинский пр., 31, Россия

* E-mail: busheva@igic.ras.ru

Поступила в редакцию 07.07.2023
После доработки 10.10.2023
Принята к публикации 11.10.2023

Аннотация

В работе статическим и динамическим методами исследована магнитная восприимчивость твердого раствора Fe1 –xCoxCr2S4 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 НАС = 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 (ТС) в Fe1 –xCoxCr2S4 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

  1. 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

  2. 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

  3. 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

  4. 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

  5. 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

  6. 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

  7. 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

  8. 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

  9. 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

  10. 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

  11. 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

  12. 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

  13. 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

  14. Krupička S. Physik der Ferrite und der verwandten magnetischen Oxide. Prague: Vieweg+Teubner, 1973.

  15. 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

  16. 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

  17. 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

  18. 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

  19. 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

  20. 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

  21. 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

  22. 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

  23. 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

  24. 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

  25. 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

  26. 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

  27. 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

  28. 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

  29. 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

  30. 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

  31. 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

  32. 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

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Неорганические материалы

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал