Preview

Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники

Расширенный поиск

Фазовые превращения при кристаллизации Sr2CrMoO6–δ

https://doi.org/10.17073/1609-3577-2019-3-

Аннотация

Исследована последовательность фазовых превращений в процессе кристаллизации Sr2CrMoO6-δ из стехиометрической смеси простых оксидов SrCO3+ 0,5Cr2O3+MoO. Установлено, что фазообразование хромомолибдата стронция протекает через ряд последовательно-параллельных стадий. Согласно данным дифференциально-термического и термогравиметрического анализов обнаружено, что в температурном диапазоне 300−1300 К наблюдается пять ярко выраженных эндотермических эффектов. При изучении последовательности фазовых превращений в процессе синтеза двойного перовскита обнаружено, что основными сопутствующими соединениями являются SrCrO3, SrMoO4 и Sr2CrO4.  При этом замечено, что с ростом температуры отжига от 300К до 1270К в исходной смеси первоначально и практически одновременно появляются сложные соединения SrCrO4, SrCrO3 (350−550К), а затем и SrMoO4, Sr2CrO4 (600−750К). С последующим увеличением температуры обнаружено, что в интервале температур 940−1100К концентрация фаз SrMoO4, Sr2CrO4 и SrCrO3 резко падает с появлением и ростом двойного перовскита Sr2CrMoO6–δ. При этом в интервале температур до 1120-1190 К основные рентгеновские рефлексы фазы Sr2CrO4 уменьшаются незначительно, тогда как интенсивность рентгеновских рефлексов фаз SrCrO3 и SrMoO4 снижается существенно больше и их содержание в образце при температуре 1170 К составляет не более 7,9%. При рассмотрении амплитудных значений производной степени превращения фаз SrCrO3, SrMoO4 и Sr2CrO4, при которых скорости их кристаллизации максимальны, обнаружено, что для Sr2CrO4 величина |(da/dt)|mах соответствует наибольшей температуре T=1045 К, что указывает на наличие кинетических трудностей при образовании фазы Sr2CrO4, которая в дальнейшем не исчезает, а при ее появлении наблюдается замедление роста двойного перовскита. На основании изучения динамики фазовых превращений для получения однофазного Sr2CrMoO6–δ со сверхструктурным упорядочением Cr/Mo и улучшенными магнитными характеристиками были применены прекурсоры SrCrO3, SrMoO4 с использованием комбинированных режимов нагрева.

Об авторах

Н. А. Каланда
Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по материаловедению НАН Беларуси
Беларусь
Каланда Николай Александрович — канд. физ.-мат. наук, ведущий научный сотрудник


А. Л. Гурский
Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники
Беларусь
Гурский Александр Леонидович — доктор физ.-мат. наук профессор


М. В. Ярмолич
Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по материаловедению НАН Беларуси
Беларусь
Ярмолич Марта Викторовна — канд. физ.-мат. наук, старший научный сотрудник


И. А. Бобриков
Лаборатория нейтронной физики им. И.М. Франка, Объединенный институт ядерных исследований
Россия
Бобриков Иван Анатольевич — канд. физ.-мат. наук, старший научный сотрудник


О. Ю. Иваньшина
Лаборатория нейтронной физики им. И.М. Франка, Объединенный институт ядерных исследований
Россия
Иваньшина Ольга Юрьевна — канд. хим. наук, научный сотрудник


С. В. Сумников
Лаборатория нейтронной физики им. И.М. Франка, Объединенный институт ядерных исследований
Россия
Сумников Сергей Викторович — инженер


А. В. Петров
Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по материаловедению НАН Беларуси
Беларусь
Петров Александр Владимирович — канд. физ.-мат. наук, старший научный сотрудник


F. Maia
Smallmatek − Small Materials and Technologies, Lda.
Португалия
Maia Frederico — PhD, R&D Director/Diretor de I&D


А. Л. Желудкевич
Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по материаловедению НАН Беларуси
Беларусь
Желудкевич Александр Ларионович — научный сотрудник


С. Е. Демьянов
Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по материаловедению НАН Беларуси
Беларусь
Демьянов Сергей Евгеньевич — доктор физ.-мат. наук, заведующий отделом криогенных исследований


Список литературы

1. Serrate D., De Teresa J. M., Ibarra M. R. Double perovskites with ferromagnetism above room temperature // J. Phys.: Condens. Matter. 2007. V. 19, Iss. 2. P. 023201. DOI: 10.1088/0953-8984/19/2/023201

2. Rubi D., Frontera C., Roig A., Nogués J., Muñoz J. S., Fontcuberta J. A new approach to increase the Curie temperature of Fe–Mo double perovskites // Materials Science and Engineering: B. 2006. V. 126, Iss. 2–3. P. 139—142. DOI: 10.1016/j.mseb.2005.09.013

3. Topwal D., Sarma D. D., Kato H., Tokura Y., Avignon M. Structural and magnetic properties of Sr2Fe1+xMo1-xO6 (-1x0.25) // Phys. Rev. B. 2006. V 73, Iss. 9. P. 0944191-1—0944191-1. DOI: 10.1103/PhysRevB.73.094419

4. Kovalev L. V., Yarmolich M. V., Petrova M. L., Ustarroz J., Terryn H. A., Kalanda N. A., Zheludkevich M. L. Double perovskite Sr2FeMoO6 films prepared by electrophoretic deposition // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2014. V. 6, N 21. P. 19201—19206. DOI: 10.1021/am5052125

5. Fontcuberta J., Balcells L., Bibes M., Navarro J., Frontera C., Santiso J., Fraxedas J., Martínez B., Nadolski S., Wojcik M., Jedryka E., Casanove M. J. Magnetoresistive oxides: new developments and applications // J. Magn. Magn. Mat., 2002. V. 242–245, Pt 1. P. 98—104. DOI: 10.1016/S0304-8853(01)01208-2

6. Balcells L., Calvo E., Fontcuberta J. Room-temperature anisotropic magnetoresistive sensor based on manganese perovskite thick films // J. Magn. Magn. Mat. 2002. V. 242–245, Pt 2. P. 1166—1168. DOI: 10.1016/S0304-8853(01)01292-6

7. Sarma D. D., Mahadevan P., Saha-Dasgupta T., Ray S., Kumar A. Electronic Structure of Sr2FeMoO6 // Phys. Rev. Lett. 2000. V. 85, N 12. P. 2549—2552. DOI: 10.1103/PhysRevLett.85.2549

8. Kalanda N. A., Kovalev L. V., Waerenborgh J. C., Soares M. R., Zheludkevich M. L., Yarmolich M. V., Sobolev N. A. Interplay of superstructural ordering and magnetic properties of the Sr2FeMoO6-δ double perovskite // Science Advanced Materials. 2015. V. 7, N 3. P. 446—454. DOI: 10.1166/sam.2015.2134

9. Kalanda N., Turchenko V., Karpinsky D., Demyanov S., Yarmolich M., Balasoiu M., Lupu N., Tyutyunnikov S., Sobolev N. The role of the Fe/Mo cations ordering degree and oxygen non-stoichiometry on the formation of the crystalline and magnetic structure of Sr2FeMoO6- // Phys. Status Solidi B. 2019. V. 256, Iss. 5. P. 1800278-1—1800278-7. DOI: 10.1002/pssb.201800278

10. Auth N., Jakob G., Westerburg W., Ritter C., Bonn I., Felser C., Tremel W. Crystal structure and magnetism of the double perovskites A2FeReO6 (A = Ca, Sr, Ba) // J. Magn. Magn. Mat., 2004. V. 272–276. P. E607—E608. DOI: 10.1016/j.jmmm.2003.12.484

11. Philipp J. B., Majewski P., Alff L., Erb A., Gross R., Graf T., Brandt M. S., Simon J., Walther T., Mader W., Topwal D., Sarma D. D. Structural and doping effects in the half-metallic double perovskite A2CrWO6 (A = Sr, Ba, and Ca) // Phys. Rev. B. 2003. V. 68, Iss. 14. P. 144431. DOI: 10.1103/PhysRevB.68.144431

12. Zeng Z., Fawcett I.D., Greenblatt M., Croft M. Large magnetoresistance in double perovskite Sr2Cr1.2Mo0.8O6-δ // Materials Research Bulletin. 2001. V. 36, Iss. 3–4. P. 705—715. DOI: 10.1016/S0025-5408(01)00520-7

13. Seung-Iel Park, Hong Joo Ryu, Sung Baek Kim, Bo Wha Lee, Chul Sung Kim. Neutron diffraction and magnetic properties of Sr2Fe0.9Cr0.1MoO6 // Phys. B: Condens. Matter. 2004. V. 345, Iss. 1–4. P. 99—102. DOI: 10.1016/j.physb.2003.11.032

14. Wang J., Liu G., Zhong W., Du Y. Magnetic inhomogeneity and valence state in Sr2CrWO6 double perovskite // J. Appl. Phys. 2003. V. 93, Iss. 1. P. 471—474. DOI: 10.1063/1.1524710

15. Ngantso G. D., Benyoussef A., El Kenz A., Naji S. Study of the magnetic properties and phase transitions of Sr2CrMoO6 by mean-field approximation // J. Supercond. Nov. Magn. 2015. V. 28, Iss. 8. P. 2589—2596. DOI: 10.1007/s10948-015-3077-7

16. Patterson F. K., Moeller C. W., Ward R. Magnetic oxides of molybdenum (V) and tungsten (V) with the ordered perovskite structure // Inorg. Chem. 1963. V. 2, N 1. P. 196—198. DOI: 10.1021/ic50005a050

17. Chan T. S., Liu R. S., Hu S. F., Lin J. G. Structure and physical properties of double perovskite compounds Sr2FeMO6 (M = Mo, W) // Materials Chemistry and Physics. 2005. V. 93, Iss. 2–3. P. 314—319. DOI: 10.1016/j.matchemphys.2005.03.060

18. Moritomo Y., Xu Sh., Machida A., Akimoto T., Nishibori E., Takata M., Sakata M. Electronic structure of double-perovskite transition-metal oxides // Phys. Rev. B. 2000. V. 61, Iss. 12, P. R7827. DOI: 10.1103/PhysRevB.61.R7827

19. Arulraj A., Ramesha K., Gopalakrishnan J., Rao C. N. R. Magnetoresistance in the double perovskite Sr2CrMoO6 // J. Solid State Chemistry. 2000. V. 155, Iss. 1. P. 233—237. DOI: 10.1006/jssc.2000.8939

20. Philipp J. B., Reisinger D., Schonecke M., Marx A., Erb A., Alff L., Gross R., Klein J. Spin-dependent transport in the double-perovskite Sr2CrWO6 // Appl. Phys. Lett. 2001. V. 79, Iss. 22. P. 3654—3656. DOI: 10.1063/1.1421227

21. Li Q. F., Zhu X. F., Chen L. F. First-principles investigations of disorder effects on electronic structure and magnetic properties in Sr2CrMoO6 // J. Phys.: Condens. Matter. 2008. V. 20, N 25. P. 255230. DOI: 10.1088/0953-8984/20/25/255230

22. Geprägs S., Czeschka F. D., Opel M., Goennenwein S. T. B., Yu W., Mader W., Gross R. Epitaxial growth and magnetic properties of Sr2CrReO6 thin films // J. Magn. Magn. Mat. 2009. V. 321, Iss. 13. P. 2001—2004. DOI: 10.1016/j.jmmm.2008.12.029

23. Yarmolich M., Kalanda N., Demyanov S., Fedotova Ju., Bayev V., Sobolev N. Charge ordering and magnetic properties in nanosized Sr2FeMoO6- powders // Phys. Status Solidi B. 2016. V. 253, Iss. 11. P. 2160—2166. DOI: 10.1002/pssb.201600527

24. Ritter C., Blasco J., De Teresa J. M., Serrate D., Morellon L., Garcia J., Ibarra M. R. Structural and magnetic details of 3d-element doped Sr2Fe0.75T0.25MoO6 // Solid State Sciences. 2004. V. 6, Iss. 5. P. 419—431. DOI: 10.1016/j.solidstatesciences.2004.02.007

25. Kraus W., Nolze G. POWDER CELL – a program for the representation and manipulation of crystal structures and calculation of the resulting X-ray powder patterns // J. Appl. Cryst. 1996. V. 29, Iss. 3. P. 301—303. DOI: 10.1107/S0021889895014920

26. Rodríguez-Carvajal J. Recent developments of the program FULLPROF. In: Commission on powder diffraction (IUCr) // Newsletter. 2001. V. 26. P. 12—19. URL: https://www.fkf.mpg.de/4112052/cpd26.pdf


Для цитирования:


Каланда Н.А., Гурский А.Л., Ярмолич М.В., Бобриков И.А., Иваньшина О.Ю., Сумников С.В., Петров А.В., Maia F., Желудкевич А.Л., Демьянов С.Е. Фазовые превращения при кристаллизации Sr2CrMoO6–δ. Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. 2019;22(3). https://doi.org/10.17073/1609-3577-2019-3-

For citation:


Kalanda N.A., Gurskii A.L., Yarmolich M.V., Bobrikov I.A., Ivanshina O.Y., Sumnikov S.V., Petrov A.V., Maia F., Zhaludkevich A.L., Demyanov S.E. Phase transformation during Sr2CrMoO6–δ synthesis. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering. 2019;22(3). https://doi.org/10.17073/1609-3577-2019-3-

Просмотров: 120


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1609-3577 (Print)
ISSN 2413-6387 (Online)