danДоклады Национальной академии наук БеларусиDoklady of the National Academy of Sciences of Belarus1561-83232524-2431The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8323-2018-62-2-151-158dan-502Research ArticleФИЗИКАPHYSICSМАГНИТНЫЕ ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ В Sb-ЗАМЕЩЕННЫХ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ МАНГАНИТАХ НА ОСНОВЕ ИОНОВ Mn3+MAGNETIC PHASE TRANSFORMATIONS IN Sb-SUBSTITUTED RARE-EARTH MANGANITES BASED ON Mn3+ IONSТроянчукИ. О.TroyanchukI. O.

член-корреспондент, д-р физ.-мат. наук, профессор, заведующий лабораторией

Corresponding Member, D. Sc. (Physics and Mathematics), Professor, Head of the Laboratory

troyan@physics.byБушинскийМ. В.BushinskyM. V.

канд. физ.-мат. наук, ст. науч. сотрудник

Ph. D. (Physics and Mathematics), Senior researcher

bushinsky@physics.byТерешкоН. В.TereshkoN. V.

канд. физ.-мат. наук, науч. сотрудник

Ph. D. (Physics and Mathematics), Researcher

tereshko@physics.byЧоботА. Н.ChobotA. N.

канд. физ.-мат. наук, науч. сотрудник

Ph. D. (Physics and Mathematics), Researcher

a.n.chobot@tut.byМантыцкаяО. С.MantytskayaO. S.

канд. физ.-мат. наук, науч. сотрудник

Ph. D. (Physics and Mathematics), Researcher

mantytskaja@physics.byЧоботГ. М.ChobotG. M.

канд. физ.-мат. наук, доцент

Ph. D. (Physics and Mathematics), Assistant Professor

g.m.chobot@tut.byПастушонокС. Н.PastushonokS. N.

канд. физ.-мат. наук, доцент

Ph. D. (Physics and Mathematics), Assistant Professor

sn195333@gmail.comДобрянскийВ. М.DobraynskyV. M.

д-р техн. наук, профессор

D. Sc. (Engineering), Professor

dobryana1@mail.ruНаучно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по материаловедению, МинскScientific and Practical Materials Research Centre of the National Academy of Sciences of Belarus, MinskБелорусский государственный аграрный технический университет, МинскBelarusian State Agrarian Technical University, MinskВоенная академия Республики Беларусь, МинскMilitary Academy of the Republic of Belarus, Minsk201820052018622151158Copyright © Троянчук И.О., Бушинский М.В., Терешко Н.В., Чобот А.Н., Мантыцкая О.С., Чобот Г.М., Пастушонок С.Н., Добрянский В.М., 20182018Троянчук И.О., Бушинский М.В., Терешко Н.В., Чобот А.Н., Мантыцкая О.С., Чобот Г.М., Пастушонок С.Н., Добрянский В.М.Troyanchuk I.O., Bushinsky M.V., Tereshko N.V., Chobot A.N., Mantytskaya O.S., Chobot G.M., Pastushonok S.N., Dobraynsky V.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://doklady.belnauka.by/jour/article/view/502

Проведены нейтронографические, магнитные и магнитотранспортные исследования перовскитов La1–x Srx ( Mn3+1-x/2 Sb5+x/2)O3 (x ≤ 0,7), содержащих только ионы Mn3+ . Показано, что при x ~ 0,2 система переходит из антиферромагнитного в ферромагнитное состояние. При этом структура меняется от O′-орторомбической к O-орторомбической, что обусловлено орбитальным разупорядочением. При x ≥ 0,6 появляется фаза кластерного спинового стекла вследствие конкуренции антиферромагнитных и ферромагнитных взаимодействий, а также сильного диамагнитного разбавления. При уменьшении ионного радиуса редкоземельного иона в серии R0,7Sr0,3Mn0,85Sb0,15O3 ферромагнитное состояние постепенно переходит в спиновое стекло (R = Sm). Все ферромагнитные составы являются диэлектриками в магнитоупорядоченной фазе с большой величиной магниторезистивного эффекта. Предполагается, что ферромагнетизм обусловлен большой ковалентностью и орбитальным разупорядочением.

Neutron diffraction, magnetic and magnetotransport studies of perovskites La1–x Srx ( Mn3+1-x/2 Sb5+x/2)O3 (x ≤ 0,7) containing only Mn3+ ions were carried out. It is shown that at x ~ 0.2, the system goes from the antiferromagnetic state to the ferromagnetic one. In this case, the structure is transformed from the O′-orthorhombic structure to the O-orthorhombic one, which is due to orbital disordering. At x ≥ 0.6, the cluster spin glass phase arises due to the competition between antiferromagnetic and ferromagnetic interactions, as well as due to strong diamagnetic dilution. As the ionic radius of the rare-earth ion is decreased in the series R0,7Sr0,3Mn0,85Sb0,15O3, the ferromagnetic state is gradually transformed into spin glass (R = Sm). All ferromagnetic compounds are insulators with a large magnitude of the magnetoresistive effect. The high covalence and orbital disordering are assumed to be responsible for ferromagnetism in the compounds under study.

 

магнитные материалыфазовые превращениянамагниченностьобменное взаимодействиеmagnetic materialsphase transitionsmagnetizationexchange interactionsReferencesCoye, J. M. D. Mixed-valence manganites / J. M. D. Coye., M. Viret, S. von Molnár // Advances in Physics. – 1999. – Vol. 48, N 2. – P. 167–293. DOI: 10.1080/000187399243455Coye J. M. D., Viret M., von Molnár S. Mixed-valence manganites. Advances in Physics, 1999, vol. 48, no. 2, pp. 167– 293. DOI: 10.1080/000187399243455Jonker, G. H. Ferromagnetic compounds of manganese with perovskite structure / G. H. Jonker, J. H. van Santen // Physica. – 1950. – Vol. 16, N 3. – P. 337–349. DOI: 10.1016/0031-8914(50)90033-4Jonker G. H., Van Santen J. H. Ferromagnetic compounds of manganese with perovskite structure. Physica, 1950, vol. 16, no. 3, pp. 337–349. DOI: 10.1016/0031-8914(50)90033-4Zener, C. Interaction between the d-shells in the transition metals. II. Ferromagnetic compounds of manganese with perovskite structure / C. Zener // Phys. Rev. – 1951. – Vol. 82, N 3. – P. 403–405. DOI: 10.1103/physrev.82.403Zener C. Interaction between the d-shells in the transition metals. II. Ferromagnetic compounds of manganese with perovskite structure. Physical Review, 1951, vol. 82, no. 3, pp. 403–405. DOI: 10.1103/physrev.82.403Neutron diffraction study and magnetic properties of LaMn1–x Gax O3 / J. Blasco [et al.] // Phys. Rev. B. – 2002. – Vol. 66, N 17. – P. 174431–1–174431–10. DOI: 10.1103/physrevb.66.174431Blasco J., García J., Campo J., Sánchez M. C., Subías G. Neutron diffraction study and magnetic properties of LaMn1–x Gax O3 . Physical Review B, 2002, vol. 66, no. 17, pp. 174431–1–174431–10. DOI: 10.1103/physrevb.66.174431Zhou, J.-S. Vibronic superexchange in single-crystal LaMn1–x Gax O3 / J.-S. Zhou, H. Q. Yin, J. B. Goodenough // Phys. Rev. B. – 2001. – Vol. 63, N 18. – P. 184423–1–184423–5. DOI: 10.1103/physrevb.63.184423Zhou J.-S., Yin H. Q., Goodenough J. B. Vibronic superexchange in single-crystal LaMn1–x Gax O3 . Physical Review B, 2001, vol. 63, no. 18, pp. 184423–1–184423–5. DOI: 10.1103/physrevb.63.184423Zhou, J.-S. Orbital mixing and ferromagnetism in LaMn1–x Gax O3 / J.-S. Zhou, J. B. Goodenough // Phys. Rev. B. – 2008. – Vol. 77, N 17. – P. 172409–1–172409–4. DOI: 10.1103/physrevb.77.172409Zhou J.-S., Goodenough J. B. Orbital mixing and ferromagnetism in LaMn1–x Gax O3 . Physical Review B, 2008, vol. 77, no. 17, pp. 172409–1–172409–4. DOI: 10.1103/physrevb.77.172409Goodenough, J. B. Spin-glass to ferromagnet transition in LaMn1–x Scx O3 / J. B. Goodenough, R. I. Dass, J.-S. Zhou // Solid State Sciences. – 2002. – Vol. 4, N 3. – P. 297–304. DOI: 10.1016/s1293-2558(01)01255-9Goodenough J. B., Dass R. I., Zhou J. Spin-glass to ferromagnet transition in LaMn1–x Scx O3 . Solid State Sciences, 2002, vol. 4, no. 3, pp. 297–304. DOI: 10.1016/s1293-2558(01)01255-9Zhou, J.-S. Paramagnetic phase in single-crystal LaMnO3 / J.-S. Zhou, J. B. Goodenough // Phys. Rev. B. – 1999. – Vol. 60, N 22. – P. R15002–R15004. DOI: 10.1103/physrevb.60.r15002Zhou J.-S., Goodenough J. B. Paramagnetic phase in single-crystal LaMnO3 . Physical Review B, 1999, vol. 60, no. 22, pp. 15002–15004. DOI: 10.1103/physrevb.60.r15002Magnetic interaction in Mg, Ti, Nb doped manganites / I. O. Troyanchuk [et al.] // Eur. Phys. J. B. – 2002. – Vol. 28, N 1. – P. 75–80. DOI: 10.1140/epjb/e2002-00202-2Troyanchuk I. O., Bushinsky M. V., Szymczak H., Bärner K., Maignan A. Magnetic interaction in Mg, Ti, Nb doped manganites. The European Physical Journal B – Condensed Matter, 2002, vol. 28, no. 1, pp. 75–80. DOI: 10.1140/epjb/e2002- 00202-2Magnetic Ordering in Ln0.7Sr0.3Mn0.85Sb0.15O3 (Ln = La, Nd, Sm, Eu) / I. O. Troyanchuk [et al.] // Phys. of the Solid State. – 2015. – Vol. 57, N 6. – P. 1128–1133. DOI: 10.1134/s1063783415060323Troyanchuk I. O., Bushinsky M. V., Karpinsky D. V., Sikolenko V. V., Frontzek M., Efimov V. V. Magnetic Ordering in Ln0.7Sr0.3Mn0.85Sb0.15O3 (Ln = La, Nd, Sm, Eu). Physics of the Solid State, 2015, vol. 57, no. 6, pp. 1128–1133. DOI: 10.1134/ s1063783415060323Magnetic frustration in mixed valence manganites / J. L. García-Muñoz [et al.] // Phys. Rev. B. – 1997. – Vol. 55, N 2. – P. R668–R671. DOI: 10.1103/physrevb.55.r668García-Muñoz J. L., Fontcuberta J., Martínez B., Seffar A., Piñol S., Obradors X. Magnetic frustration in mixed valence manganites. Physical Review B, 1997, vol. 55, no. 2, pp. 668–671. DOI: 10.1103/physrevb.55.r668Hauback, B. C. Effect of Nonstoichiometry on Properties of La1–t MnO3+d III. Magnetic Order Studied by Powder Neutron Diffraction / B. C. Hauback, H. Fjellvåg, N. Sakai // J. Solid State Chem. – 1996. – Vol. 124, N 1. – P. 43–51. DOI: 10.1006/jssc.1996.0205Hauback B. C., Fjellvåg H., Sakai N. Effect of Nonstoichiometry on Properties of La1–t MnO3+d III. Magnetic Order Studied by Powder Neutron Diffraction. Journal Solid State Chemistry, 1996, vol. 124, no. 1, pp. 43–51. DOI: 10.1006/ jssc.1996.0205

The authors declare that there are no conflicts of interest present.