danДоклады Национальной академии наук БеларусиDoklady of the National Academy of Sciences of Belarus1561-83232524-2431The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8323-2018-62-5-555-562dan-552Research ArticleФИЗИКАPHYSICSСтруктура, магнитные и магнитотранспортные свойства слоистого кобальтита Sr0,9Y0,1CoO2,63Structure, magnetic and magnetic transport properties of layered cobaltite Sr0.9Y0.1CoO2.63ТроянчукИ. О.TroyanchukM. О.

Троянчук Игорь Олегович – член-корреспондент, доктор физико-математических наук, профессор, заведующий лабораторией.

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

19, P. Brovka Str., 220072, Minsk

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

Бушинский Максим Владиславович – кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник.

Ул. П. Бровки, 19, 220072, Минск

Bushinsky Maxim Vladislavovich – Ph. D. (Physics and Mathematics).

19, P. Brovka Str., 220072, Minsk

bushinsky@physics.byНаучно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по материаловедениюScientific-Practical Materials Research Centre of the National Academy of Sciences of Belarus201829102018625555562Copyright © Троянчук И.О., Бушинский М.В., 20182018Троянчук И.О., Бушинский М.В.Troyanchuk M.О., Bushinsky M.V.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/552

Исследованы структура, магнитные и магнитотранспортные свойства перовскита Sr0,9Y0,1CoO2,63. Показано, что образец является структурно двухфазным. Основная фаза имеет тетрагонально искаженную элементарную ячейку и описывается пространственной группой I4/ттт. Уширение рефлексов с индексами, соответствующими удвоению параметра с элементарной ячейки, указывает на отсутствие строгой трансляционной симметрии вдоль оси с. Наличие уширенного сверхструктурного рефлекса, наблюдаемого на малых углах на рентгенограммах при температуре меньше 400 К, обусловлено моноклинной фазой, содержание которой значительно меньше, чем тетрагональной. Спонтанная намагниченность появляется при формировании моноклинной фазы. Магнитная структура является преимущественно антиферромагнитной структурой G-типа с магнитными моментами 1,5µB в слоях из октаэдров СоO6 и 2µB в анион-дефицитных СоO4+γ слоях. Электропроводность состава Sr0,9Y0,1CoO2,63 имеет полупроводниковый характер. Магнитосопротивление достигает 57 % в поле 14 Тл при температуре 5 К и значительно уменьшается с ростом температуры.

The structure, magnetic and magnetotransport properties of perovskite Sr0.9Y0.1CoO2.63 are studied. It is shown that the sample is structurally two-phase. The main phase has a tetragonal-distorted unit cell and is described by the spatial group I4/mmm. The broadening of the reflexes with indexes corresponding to a doubling of the parameter from the unit cell indicates that there is no strict translational symmetry along the с-axis. The presence of a broadened superstructural reflex observed at small angles on X-ray diffraction patterns at temperatures below 400 K is due to the monoclinic phase, whose content is much smaller than the tetragonal phase. Spontaneous magnetization appears during the formation of the monoclinic phase. The magnetic structure is predominantly an antiferromagnetic G-type structure with magnetic moments of 1.5µB in the layers of CoO6 octahedra and 2µB in the anion-deficient CoO4+γ layers. The electrical conductivity of Sr0.9Y0.1CoO2.63 has a semiconductor in character. The magnetoresistance reaches 57 % in a field of 14 T at a temperature of 5 K and decreases strongly with increasing temperature.

магнитные материалыфазовые превращенияобменное взаимодействиеmagnetic materialsphase transitionsexchange interactionsБелорусский республиканский фонд фундаментальных исследований, проект Ф17Д-007Belarusian Republican Foundation for Fundamental Research, Grant Ф17Д-007ReferencesОсобенности спинового, зарядового и орбитального упорядочений в кобальтитах / Н. Б. Иванова [и др.] // УФН. - 2009. - № 179. - С. 837-960.Ivanova N. B., 0vchinnikov S. G., Kazak N. V., Korshunov M. M., Eremin I. M. Specific features of spin, charge, and orbital ordering in cobaltites. Physics-Uspekhi, 2009, vol. 52, no. 8, pp. 789-810. https://doi.org/10.3367/ufne.0179.200908b.0837Structural and Magnetic Studies of Ordered Oxygen-Deficient Perovskites LnBaCo205+5, Closely Related to the “112” Structure / A. Maignan [et al.] // J. Solid State Chem. - 1999. - Vol. 142. - P 247-260. https://doi.org/10.1006/jssc.1998.7934Maignan A., Martin C., Pelloquin D., Nguyen N., Raveau B. Structural and Magnetic Studies of 0rdered 0xygen-De-ficient Perovskites LnBaCo205+5, Closely Related to the “112” Structure. Journal Solid State Chemie, 1999, vol. 142, pp. 247260. https://doi.org/10.1006/jssc.1998.7934Ferromagnetic order in epitaxially strained LaCo03 thin films / D. Fuchs [et al.] // Phys. Rev. B. - 2007. - Vol. 75, N 14. -P 144402-1-144402-5. https://doi.org/10.1103/physrevb.75.144402Fuchs D., Pinta C., Schwarz T., Schweiss P., Nagel P., Schuppler S., Schneider R., Merz M., Roth G., Lohneysen H. Ferromagnetic order in epitaxially strained LaCoO3 thin films. Physical Review B, 2007, vol. 75, no. 14, pp. 144402-1-144402-5. https://doi.org/10.1103/physrevb.75.144402Synthesis of cubic SrCo03 single crystal and its anisotropic magnetic and transport properties / Y. Long [et al.] // J. Phys.: Condens. Matter. - 2011. - Vol. 23, N 24. - P 245601-1-245601-6. https://doi.org/10.1088/0953-8984/23/24/245601Long Y., Kaneko Y., Ishiwata Sh., Taguchi Y., Tokura Y. Synthesis of cubic SrCoO3 single crystal and its anisotropic magnetic and transport properties. Journal of Physics: Condensed Matter, 2011. vol. 23, no. 24, pp. 245601-1-245601-6. https://doi.org/10.1088/0953-8984/23/24/245601Crystallographic and magnetic structure of SrCo02 5 brownmillerite: Neutron study coupled with band-structure calculations / A. Munoz [et al.] // Phys. Rev. B. - 2008. - Vol. 78, N 5. - P 054404-1-054404-8. https://doi.org/10.1103/phys-revb.78.054404Munoz A., De la Calle C., Alonso J. A., Botta P. M., Pardo V., Baldomir D., Rivas J. Crystallographic and magnetic structure of SrCoO2 5 brownmillerite: Neutron study coupled with band-structure calculations. Physical Review B, 2008, vol. 78, no. 5, pp. 054404-1-054404-8. https://doi.org/10.1103/physrevb.78.0544040xygen vacancy ordering and magnetism in the rare earth stabilised perovskite form of “SrCo03-5” / M. James [et al.] // Solid State Sciences. - 2004. - Vol. 6, N 7. - P 655-662. https://doi.org/10.10167j.solidstatesciences.2003.03.001James M., Cassidy D., Wilson K. F., Horvat J., Withers R. L. Oxygen vacancy ordering and magnetism in the rare earth stabilised perovskite form of “SrCoO3-5”. Solid State Sciences, 2004, vol. 6, no. 7, pp. 655-662. https://doi.org/10.1016/j.solid-statesciences.2003.03.001Магнитные превращения в системе Sr0,78Y0,22Co1–xFexO3–γ со структурой типа перовскита / И. О. Троянчук [и др.] // ЖЭТФ. – 2009. – Т. 135, № 3. – С. 490–497.Troyanchuk I. O., Karpinsky D. V., Chobot A. N., Dobryanskii V. M., Chobot G. M., Sazonov A. P. Magnetic transformations in the Sr078Y0 22Co1-iFeiO3- system with a perovskite structure. Journal of Experimental and Theoretical Physics, 2009, vol. 108, no. . 3, pp. 428-43*4. https://doi.org/10.1134/s1063776109030078Structure-property relationship in the ordered-perovskite-related oxide Sr3.12Er0.88Co4O10.5 / S. Ishiwata [et aL.] // Phys. Rev. B. – 2007. – VoL. 75, N 22. – P. 220406-1–220406-4. https://doi.org/10.1103/physrevb.75.220406Ishiwata S., Kobayashi W., Terasaki I., Kato K., Takata M. Structure-property relationship in the ordered-perovskite-related oxide Sr312Er088Co4O105. Physical Review B, 2007, vol. 75, no. 22, pp. 220406-1-220406-4. https://doi.org/10.1103/physrevb.75.220406Магнитный фазовый переход I рода в слоистых кобальтитах Sr3YCo4O10,5+δ / И. О. Троянчук [и др.] // Письма в ЖЭТФ. – 2011. – T. 94, № 12. – С. 930–933.Troyanchuk I. O., Bushinsky M. V., Dobryanskii V. M., Pushkarev N. V. First-order magnetic phase transition in layered Sr3YCo4O10 5 + 5-type cobaltites. Journal of Experimental and Theoretical Physics Letters, 2012, vol. 94, no. 12, pp. 849-852. https://doi.org/10.1134/s002136401124009xPhase Transitions in the Gd05Ba05Co03 Perovskite / I. 0. Troyanchuk [et al.] // Phys. Rev. Lett. - 1998. - Vol. 80, N 15. -P 3380-3383. https://doi.org/10.1103/physrevlett.80.3380Troyanchuk I. O., Kasper N. V., Khalyavin D. D., Szymczak H., Szymczak R., Baran M. Phase Transitions in the Gd05Ba05CoO3 Perovskite. Physical Review Letters, 1998, vol. 80, no. 15, pp. 3380-3383. https://doi.org/10.1103/physrev-lett.80.3380Spin State Control of the Perovskite Rh/Co 0xides / I. Terasaki [et al.] // Materials. - 2010. - Vol. 3, N 2. - P 786-799. https://doi.org/10.3390/ma3020786Terasaki I., Shibasaki S., Yoshida S., Kobayashi W. Spin State Control of the Perovskite Rh/Co Oxides. Materials, 2010, vol. 3, no. 2, pp. 786-799. https://doi.org/10.3390/ma30207860rbital 0rdering of Intermediate-Spin State of Co3+ in Sr3YCo40105 / H. Nakao [et al.] // J. Phys. Soc. Jpn. - 2011. -Vol. 80, N 2. - P 023711-1-023711-4. https://doi.org/10.1143/jpsj.80.023711Nakao H., Murata T., Bizen D., Murakami Y., Ohoyama K., Yamada K., Ishiwata S., Kobayashi W., Terasaki I. Orbital Ordering of Intermediate-Spin State of Co3+ in Sr3YCo4O105. Journal of the Physical Society of Japan, 2011, vol. 80, no. 2, pp. 023711-1-023711-4. https://doi.org/10.1143/jpsj.80.023711Complex room-temperature ferrimagnetism induced by zigzag stripes of oxygen vacancies in Sr3YCo4010+5 / D. D. Khalyavin [et al.] // Phys. Rev. B. - 2011. - Vol. 83, N 14. - P 140403-1-140403-4. https://doi.org/10.1103/phys-revb.83.140403Khalyavin D. D., Chapon L. C., Suard E., Parker J. E., Thompson S. P., Yaremchenko A. A., Kharton V. V. Complex room-temperature ferrimagnetism induced by zigzag stripes of oxygen vacancies in Sr3YCo4O10+5. Physical Review B, 2011, vol. 83, no. 14, pp. 140403-1-140403-4. https://doi.org/10.1103/physrevb.83.140403Bettis, J. L. 0rigin of the Room-Temperature Ferromagnetism in Sr3YCo4010+5 (0.5 < 5 < 1.0): Formation of Ferromagnetic Spin Bags in the 0xygen-Rich Perovskite / J. L. Bettis, H. Xiang, M.-H. Whangbo // Chem. Mater. - 2012. - Vol. 24, N 16. - P 3117-3119. https://doi.org/10.1021/cm302007qBettis J. L., Xiang H., Whangbo M.-H. Origin of the Room-Temperature Ferromagnetism in Sr3YCo4O10+5 (0.5 < 5 < 1.0): Formation of Ferromagnetic Spin Bags in the Oxygen-Rich Perovskite Layers. Chemistry of Materials, 2012, vol. 24, no. 16, pp. 3117-3119. https://doi.org/10.1021/cm302007qRoisnel, T WinPL0TR: A Windows Tool for Powder Diffraction Pattern Analysis / T. Roisnel, J. Rodriquez-Carvajal // Mater. Sci. Forum. - 2001. - Vol. 378-381. - P 118-123. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/msf.378-381.118Roisnel T., Rodriquez-Carvajal J. WinPLOTR: A Windows Tool for Powder Diffraction Pattern Analysis. Materials Science Forum, 2001, vol. 378-381, pp. 118-123. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/msf.378-381.118

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