Упругие, магнитные и электрические свойства кобальтитов Sr1–уyуCoO3–x в области составов 0,2 ≤ у ≤ 0,3

Особое внимание ученых, занимающихся изучением природы фазовых превращений в перовскитоподобных кобальтитах, направлено на исследование аниондефицитных слоистых кобальтитов Sr_0,75Ln_0,25CoO_3–x (Ln – лантаноид). Это связано с тем, что до сих пор причины аномального температурного поведения намагниченности этих материалов являются предметом научной дискуссии. Цель настоящей работы – изучение закономерностей изменения упругих, магнитных и электрических свойств слоистых кобальтитов Sr_1–уY_уCoO_3–x в области составов 0,2 ≤ у ≤ 0,3 в широком интервале температур. Исследуемые поликристаллические образцы получены на воздухе по известной керамической технологии. Электронно-микроскопические исследования проведены на сканирующем электронном микроскопе LEO 1455 PV. Температурная зависимость модуля Юнга изучалась методом резонансных колебаний в области частот 1000–6000 Гц в интервале температур 100–450 К. Рентгенофазовый анализ выполнен на дифрактометре ДРОН-3М в CuK_α-излучении. Магнитные измерения проведены на универсальной установке Cryogenic Ltd в интервале температур 5–325 К.
В результате установлено, что в интервале температур 25–300 К твердые растворы Sr_1–уY_уCoO_3–x (0,2 ≤ у ≤ 0,3) имеют полупроводниковый характер проводимости. Существенного магниторезистивного эффекта в этом интервале температур для исследуемых составов не наблюдалось. Показано, что твердый раствор Sr_1–уY_уCoO_3–x (у = 0,25) проявляет два магнитных фазовых превращения: низкотемпературное вблизи 220 К и высокотемпературное при 350 К. Близлежащие составы концентрационного интервала 0,2 ≤ у ≤ 0,3 проявляют магнитные фазовые превращения при температурах выше комнатной. Низкотемпературные фазовые переходы в них не обнаружены. Установлено, что магнитные фазовые превращения сопровождаются структурными переходами при соответствующих температурах.

1. Withers, R. L. Atomic ordering in the doped rare earth cobaltites Ln0.33Sr0.67CoO3−δ (Ln = Y3+, Ho3+ and Dy3+) / R. L. Withers, M. James, D. J. Goossens // J. Solid State Chem. – 2003. – Vol. 174, № 1. – P. 198–208. https://doi.org/10.1016/s0022-4596(03)00227-5

2. Structural and magnetic properties of Y0.33Sr0.67CoO2.79 / D. J. Goossens [et al.] // Phys. Rev. B. – 2004. - Vol. 69, № 13. – P. 134411-1–134411-6. https://doi.org/10.1103/physrevb.69.134411

3. Structure-property relationship in the ordered-perovskite-related oxide Sr3.12Er0.88Co4O10.5 / S. Ishiwata [et al.] // Phys. Rev. B. – 2007. – Vol. 75, № 22. – P. 220406-1–220406-4. https://doi.org/10.1103/physrevb.75.220406

4. Field-induced spin-state transition in the perovskite cobalt oxide Sr1−xYxCoO3−δ / S. Kimura [et al.] // Phys. Rev. B. – 2008. – Vol. 78, № 18. – P. 180403-1–180403-4. https://doi.org/10.1103/physrevb.78.180403

5. Correlation of chemical coordination and magnetic ordering in Sr3YCo4O10.5+δ (δ=0.02 and 0.26) / D. V. Sheptyakov [et al.] // Phys. Rev. B. – 2009. – Vol. 80, № 9. – P. 024409-1–024409-8. https://doi.org/10.1103/physrevb.80.099902

6. Troyanchuk, I. O. Effect of iron doping on magnetic properties of Sr0.78Y0.22O2.65+δ- layered perovscite / I. O. Troyanchuk, D. V. Karpinsky, A. P. Sazonov // J. Mater. Sci. – 2009. – Vol. 44, № 21. – P. 5900–5908. https://doi.org/10.1007/s10853-009-3835-7

7. Complex room-temperature ferrimagnetism induced by zigzag stripes of oxygen vacancies in Sr3YCo4O10+δ / D. D. Khalyavin [et al.] // Phys. Rev. B. – 2011. – Vol. 83, № 14. – P. 140403-1–140403-4. https://doi.org/10.1103/physrevb.83.140403

8. Троянчук, И. О. Фазовый переход в CaMn3(Mn33+Mn4+)O12 со структурой перовскита / И. О. Троянчук, А. Н. Чобот // Кристаллография. – 1997. – Т. 42, № 6. – С. 1058–1065.

9. Magnetic and structural phase transitions in some orthocobaltites doped by Ba or Sr ions / I. O. Troyanchuk [et al.] // J. Phys.: Condens. Matter. – 1998. – Vol. 10, № 28. – P. 6381–6389. https://doi.org/10.1088/0953-8984/10/28/017

10. Фазовые превращения в перовскитах TbBaCo2–xFexO5+γ / И. О. Троянчук [и др.] // ЖЭТФ. – 2002. – Т. 122, вып. 4 (10). – С. 863–868.

11. Кристаллическая структура, магнитные и упругие свойства Sr0.8Yr0.2CoO2.65 / М. В. Бушинский [и др.] // Докл. Нац. акад. наук Беларуси. – 2019. – Т. 63, № 5. – С. 542–547. https://doi.org/10.29235/1561-8323-2019-63-5-542-547