danДоклады Национальной академии наук БеларусиDoklady of the National Academy of Sciences of Belarus1561-83232524-2431The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8323-2019-63-5-542-547dan-680Research ArticleФИЗИКАPHYSICSКристаллическая структура, магнитные и упругие свойства Sr0,8 Y0,2, Co2,65Crystal structure, magnetic and elastic properties of Sr0,8Y0,2CoO2,65БушинскийМ. В.BushinskyMaxim V.

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

Ул. П. Бровки, 19, 220072, Минск

Bushinsky Maxim Vladislavovich - Ph. D. (Physics and Mathematics), Senior researcher.

19, P. Brovka Str., 220072, Minsk

bushin-sky@physics.byТерешкоН. В.TereshkoNina V.

Терешко Нина Викторовна - кандидат физико-математических наук, научный сотрудник.

Ул. П. Бровки, 19, 220072, Минск

Tereshko Nina Viktorovna - Ph. D. (Physics and Mathematics), Researcher.

19, P. Brovka Str., 220072, Minsk

tereshko@physics.byЧоботА. Н.ChobotAlexandra N.

Чобот Александра Николаевна - кандидат физико-математических наук, научный сотрудник.

Ул. П. Бровки, 19, 220072, Минск

Chobot Aleksandra Nikolaevna - Ph. D. (Physics and Mathematics), Researcher.

19, P. Brovka Str., 220072, Minsk

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

Мантыцкая Ольга Станиславовна - кандидат физико-математических наук, научный сотрудник.

Ул. П. Бровки, 19, 220072, Минск

Mantytskaya Olga Stanislavovna - Ph. D. (Physics and Mathematics), Researcher.

19, P. Brovka Str., 220072, Minsk

mantyts-kaja@physics.byЧоботГ. М.ChobotGennadii M.

Чобот Геннадий Михайлович - кандидат физико-математических наук, доцент.

Пр. Независимости, 99, 220023, Минск

Chobot Gennadii Mihailovich - Ph. D. (Physics and Mathematics), Assistant professor.

99, Nezavisimosti Ave., 220023, Minsk

g.m.chobot@tut.byДобрянскийВ. М.DobryanskyValeri M.

Добрянский Валерий Михайлович - доктор технических наук, профессор.

Пр. Независимости, 99, 220023, Минск

Dobryansky Valeri Mikhailovich - D. Sc. (Engineering), Professor.

99, Nezavisimosti Ave., 220023, Minsk

dobryana1@mail.ruПастушонокС. Н.PastushonokSofija N.

Пастушонок Софья Николаевна - кандидат физико-математических наук, доцент.

Пр. Независимости, 220, 220057, Минск 

Pastushonok Sofija Nikolaevna - Ph. D. (Physics and Mathematics), Assistant рrofessor.

220, Nezavisimosti Ave., 220057, Minsk

sn195333@gmail.comНаучно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по материаловедениюScientific-Practical Materials Research Centre,National Academy of Sciences of BelarusБелорусский государственный аграрный технический университетBelarusian State Agrarian Technical UniversityВоенная академия Республики БеларусьMilitary Academy of the Republic of Belarus201907112019635542547Copyright © Бушинский М.В., Терешко Н.В., Чобот А.Н., Мантыцкая О.С., Чобот Г.М., Добрянский В.М., Пастушонок С.Н., 20192019Бушинский М.В., Терешко Н.В., Чобот А.Н., Мантыцкая О.С., Чобот Г.М., Добрянский В.М., Пастушонок С.Н.Bushinsky M.V., Tereshko N.V., Chobot A.N., Mantytskaya O.S., Chobot G.M., Dobryansky V.M., Pastushonok S.N.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/680

Представлено членом-корреспондентом Ф. П. Коршуновым

Проведено комплексное исследование кристаллической структуры, магнитных и упругих свойств слоистого кобальтита Sr0,8Y0,2CoO2,65 со структурой типа перовскита. Установлено, что магнитное упорядочение в этом составе сопровождается структурным переходом. Температура Нееля (TN) равна 375 К. Увеличение объема элементарной ячейки при данной температуре происходит в результате орбитального упорядочения в пирамидах CoO5, сочлененных вершинами в анион-дефицитных слоях. Основная магнитная структура является антиферромагнитной структурой G-типа с небольшой ферромагнитной компонентой. Неколлинеарная магнитная структура стабилизируется за счет ферромагнитных связей между ионами кобальта в пирамидах CoO5. Ионы Co3+ в обоих слоях находятся в смешанном низкоспиновом (LS)/высокоспиновом (HS) состоянии. Зависимость удельного электросопротивления от температуры носит полупроводниковый характер. Большое значение удельного электросопротивления и малая величина магнитосопротивления указывают на хорошую стабильность полупроводникового антиферромагнитного состояния данного состава.

Communicated by Corresponding Member Fedor P. Korshunov

A comprehensive study of the crystal structure, magnetic and elastic properties of layered cobaltite Sr0,8Y0,2CoO2,65 with a perovskite-type structure was carried out. It is established that the magnetic ordering in this composition is accompanied by a structural transition. The Neel temperature (TN) is 375 K. The unit cell volume at TN increases as a result of the orbital ordering in the CoO5 pyramids connected by the vertices in the anion-deficient layers. The main magnetic structure is an antiferromagnetic G-type structure with a small ferromagnetic component. The non-collinear magnetic structure is stabilized by the ferromagnetic bonds between the cobalt ions in the CoO5 pyramids. Co3+ ions in the both layers are in the mixed low-spin (LS)/high-spin (HS) state. The temperature dependence of the electrical resistivity has a semiconductor character. The large resistivity value and small magnetoresistance indicate a good stability of the semiconductor antiferromagnetic state of this composition.

магнитные материалыслоистые кобальтитыфазовые превращениянамагниченностьmagnetic materialslayer cobaltitephase transitionsmagnetizationРабота поддержана Белорусским республиканским фондом фундаментальных исследований (грант № Ф18Р-159)The work is supported by the Belarusian Republican Foundation for Fundamental Research (Grant № Ф18Р-159)ReferencesSpin-State Transition in LaCoO3: Direct Neutron Spectroscopic Evidence of Excited Magnetic States / A. Podlesnyak [et al.] // Phys. Rev. Lett. - 2006. - Vol. 97, N 24. - P. 247208-1-247208-4. https://doi.org/10.1103/physrevlett.97.247208Podlesnyak A., Streule S., Mesot J., Medarde M., Pomjakushina E., Conder K., Tanaka A., Haverkort M. W., Khomskii D. I. Spin-State Transition in LaCoO3: Direct Neutron Spectroscopic Evidence of Excited Magnetic States. Physical Review Letters, 2006, vol. 97, no. 24, pp. 247208-1-247208-4. https://doi.org/10.1103/physrevlett.97.247208Spin State Transition in LaCoO3 Studied Using Soft X-ray Absorption Spectroscopy and Magnetic Circular Dichroism / M. W. Haverkort [et al.] // Phys. Rev. Lett. - 2006. - Vol. 97, N 17. - P. 176405-1-176405-4. https://doi.org/10.1103/physrevlett.97.176405Haverkort M. W., Hu Z., Cezar J. C., Burnus T., Hartmann H., Reuther M., Zobel C., Lorenz T., Tanaka A., Brookes N. B., Hsieh H. H., Lin H.-J., Chen C. T., Tjeng L. H. Spin State Transition in LaCoO3 Studied Using Soft X-ray Absorption Specroscopy and Magnetic Circular Dichroism. Physical Review Letters, 2006, vol. 97, no. 17, pp. 176405-1-176405-4. https://doi.org/10.1103/physrevlett.97.176405Wu, J. Glassy ferromagnetism and magnetic phase separation in La1- Sr CoO3 / J. Wu, C. Leighton // Phys. Rev. B. -2003. - Vol. 67. - P. 174408-1-174408-16. https://doi.org/10.1103/physrevb.67474408Wu J., Leighton C. Glassy ferromagnetism and magnetic phase separation in La1_xSrxCoO3. Physical Review B, 2003, vol. 67, no. 17, pp. 174408-1-174408-16. https://doi.org/10.1103/physrevb.67.174408XXSynthesis of cubic SrCoO3 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 SrCoO25 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.78.054404Oxygen vacancy ordering and magnetism in the rare earth stabilised perovskite form of SrCoO3-5 / M. James [et al.] // Solid State Sciences. - 2004. - Vol. 6, N 7. - P. 655-662. https://doi.org/10.1016/j.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-xFexO3- system with a perovskite structure. Journal of Experimental and Theoretical Physics, 2009, vol. 108, no. . 3, pp. 428-434. https://doi.org/10.1134/s1063776109030078Correlation of chemical coordination and magnetic ordering in Sr3YCo4O10 5+5 (5 = 0.02 and 0.26) / D. V. Sheptyakov [et al.] // Phys. Rev. B. - 2009. - Vol. 80, N 2. - P. 024409-1-024409-10. https://doi.org/10.1103/physrevb.80.024409Sheptyakov D. V., Pomjakushin V. Yu., Drozhzhin O. A., Istomin S. Ya., Antipov E. V., Bobrikov I. A., Balagurov A. M. Correlation of chemical coordination and magnetic ordering in Sr3YCo4O105+5 (5 = 0.02 and 0.26). Physical Review B, 2009, vol. 80, no. 2, pp. 024409-1-024409-10. https://doi.org/10.1103/physrevb.80.024409Roisnel, T. WinPLOTR: 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.378-381.118Gupta, K. Strain-driven magnetism in LaCoO3 thin films / K. Gupta, P. Mahadevan // Phys. Rev. B. - 2009. - Vol. 79, N 2. - P. 020406-1-020406-4. https://doi.org/10.1103/physrevb.79.020406Gupta K., Mahadevan P. Strain-driven magnetism in LaCoO3 thin films. Physical Review B, 2009, vol. 79, no. 2, pp. 020406-1-020406-4. https://doi.org/10.1103/physrevb.79.020406Local magnetic properties and spin state of YBaCo2O5 5:59Co NMR study / M. Itoh [et al.] // Physica B: Condens. Matter. - 2003. - Vol. 329-333. - P. 751-752. https://doi.org/10.1016/s0921-4526(02)02490-0Itoh M., Nawata Y., Kiyama T., Akahoshi D., Fujiwara N., Ueda Y. Local magnetic properties and spin state of YBaCo2O5 5:59Co NMR study. Physica B: Condensed Matter, 2003, vol. 329-333, pp. 751-752. https://doi.org/10.1016/s0921-4526(02)02490-0Simultaneous para-ferrimagnetic, metal-insulator, and orthorhombic-monoclinic transitions in Y2BaCoO5 5 / J. Padil-la-Pantoja [et al.] // Phys. Rev. B. - 2010. - Vol. 81, N 13. - P. 132405-1-132405-4. https://doi.org/10.1103/physrevb.81.132405Padilla-Pantoja J., Frontera C., Castano O., Garda-Munoz J. L. Simultaneous para-ferrimagnetic, metal-insulator, and orthorhombic-monoclinic transitions in Y2BaCoO5 5. Physical Review B, 2010, vol. 81, no. 13, pp. 132405-1-132405-4. https://doi.org/10.1103/physrevb.81.132405

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