1561-5405 10.24151/1561-5405 Proceedings of Universities. Electronics Scientifical and technical journal "Proceedings of Universities. Electronics" Научно-технический журнал «Известия высших учебных заведений. Электроника» 1561-5405 2587-9960 National Research University of Electronic Technology Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" 537.6Материалы электронной техникиInfluence of Superexchange Interactions on Ferromagnetic Properties of Manganates and CobaltitesВлияние сверхобменных взаимодействий на ферромагнитные свойства манганитов и кобальтитовТроянчук Игорь Олегович ТроянчукИгорь Олегович OlegovichTroyanchuk IgorTroyanchuk Igor OlegovichКарпинский Дмитрий ВладимировичКарпинскийДмитрий ВладимировичKarpinskyDmitry V.Dmitry V. KarpinskyСилибин Максим ВикторовичСилибинМаксим ВикторовичSilibinMaxim V.Maxim V. SilibinНеклюдов Капитон Николаевич НеклюдовКапитон Николаевич NikolaevichNeklyudov KapitonNeklyudov Kapiton NikolaevichГаврилов Сергей АлександровичГавриловСергей АлександровичGavrilovSergey A.Sergey A. GavrilovНациональный исследовательский университет «МИЭТ»Национальный исследовательский университет «МИЭТ»; Научно-практический центр НАН Беларуси по материаловедению (г. Минск)Московский государственный институт электронной техники (технический университет)Национальный исследовательский университет «МИЭТ», г. Москва, Россия106115http://ivuz-e.ru/issues/2-_2016/vliyanie_sverkhobmennykh_vzaimodeystviy_na_ferromagnitnye_svoystva_manganitov_i_kobaltitov/

A series of studies for explaining the role of superexchange interactions in formation of the ferromagnetic state of cobaltites of LaSrCoMe O(Me = Cr, Ga, Fe) systems and LaSrMnMO (M - Nb, Mg) manganites with the perovskite structure have been performed. The obtained results have testified that ferromagnetism in cobaltites can be realized within the homovalent state of the cobalt ions. The initial compound ( x = 0) is a ferromagnetic ( T =247 K) with the saturation magnetization close to 2µB (at T = 30 K) per formula unit (at T = 30 K). It has been shown that the chemical substitution of cobalt for chromium ones decreases the spontaneous magnetization down to 0.3µB (at x = 0.2), while the substitution of cobalt for iron ions ( x = 0.2) does not modify the magnetization. The obtained data are interpreted in the model of positive superexchange interactions between cobalt and iron and the negative ones between cobalt and chrome. It has been demonstrated that LaSrMnNbO is ferromagnetic ( T = 145 K) with magnetic moment 3.1 µ/Mn at 10 K. No evidence of cooperative orbital ordering in manganite compounds has been revealed. Partial chemical substitution of Nb ions for Mg ones leads to formation of Mn ions, while it does not improve the ferromagnetic state. The intensification of structural distortions diminishes the ferromagnetic component. It has been assumed that the ferromagnetic state is caused by significant hybridization of ėg orbitals of manganese and oxygen ions thus strengthening the positive component of superexchange interactions.

Исследована роль сверхобменных взаимодействий при формировании ферромагнитного состояния кобальтитов систем LaSrCoMe  O (Me = Cr, Ga, Fe) и манганитов LaSrMnMO (M - Nb, Mg) со структурой перовскита. Выявлено, что ферромагнитное состояние в кобальтитах может реализовываться в некоторых составах без эффекта смешанной валентности ионов кобальта. Исходное соединение ( x = 0) является ферромагнетиком с температурой Кюри Т , равной 247 К, и намагниченностью насыщения, близкой к 2μ (при T = 30 K) на формульную единицу. Показано, что замещение ионов кобальта на ионы хрома ( х = 0,2) уменьшает спонтанную намагниченность до 0,3μ, тогда как замещение ионами железа ( х = 0,2) не ведет к изменению намагниченности. Полученные данные интерпретируются в модели положительных сверхобменных взаимодействий между ионами кобальта и железа и отрицательных между кобальтом и хромом. Показано, что состав LaSrMnNbO является ферромагнетиком с Т = 145 К и магнитным моментом 3,1 μ/Mn при 10 К, кооперативного орбитального упорядочения в составе не обнаружено. При замещении части ионов Nb на ионы Mg появляются ионы Mn, однако усиления ферромагнетизма не наблюдалось. Увеличение структурных искажений ведет к уменьшению ферромагнитной компоненты. Сделано предположение, что ферромагнитное состояние обусловлено существенной гибридизацией e -орбиталей марганца и кислорода, что усиливает положительную часть сверхобменных взаимодействий.

кристаллическая и магнитная структураструктурные и спиновые фазовые переходыобменные взаимодействия Jonker G. H., Van Santen J. H. Ferromagnetic compounds of manganese with perovskite structure // Physica. – 1950. – Iss. 16. – P. 337.Crystal and magnetic structure of single-crystal La1–xSrxMnO3 (x ≈ 1/8) / H.-F. Li, Y. Su, Y. G. Xiao et al. // European Physical J. B. – 2009. – Iss. 67. – P. 149.Neutron diffraction study and magnetic properties of LaMn1–xGaxO3 / J. Blasco, J. García, J. Campo et al. // Physical Review B. – 2002. – Iss. 66. – P. 174431.Zhou J. S., Uwatoko Y., Matsubayashi K., Goodenough J. B. Breakdown of magnetic order in Mott insulators with frustrated superexchange interaction // Physical Review B. – 2008. – Iss. 78. – P. 220402.Zhou J. S., Goodenough J. B. Orbital mixing and ferromagnetism in LaMn1–xGaxO3 // Physical Review B. – 2008. – Iss. 77. – P. 172409.Zhou J. S., Yin H. Q., Goodenough J. B. Vibronic superexchange in single-crystal LaMn1–xGaxO3 // Physical Review B. – 2001. – Iss. 63. – P. 184423.Zhou J. S., Goodenough J. B. Paramagnetic phase in single-crystal LaMnO3 // Physical Review B. – 1999. – Iss. 60. – P. R15002.Troyanchuk I. O., Khalyavin D. D., Szymczak H. High pressure synthesis and study of magnetic and transport properties of Pb-substituted manganites with perovskite structure // Materials Research Bulletin. – 1997. – Iss. 32. – P. 1637.