Температурная зависимость магнитной восприимчивости нанокомпозитов с частицами литий-кобальтового и литий-кобальт-никелевого ортофосфатов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Изучена магнитная восприимчивость нанокомпозитов с частицами литий-кобальтового и литий-кобальт-никелевого ортофосфатов в постоянных и переменных магнитных полях. Измерены температурные зависимости восприимчивости и кривые намагничивания. Показано, что на температурной зависимости композита с частицами LiNi0.5Co0.5PO4 есть один максимум при температуре TN = 13.5 K, а состояние с несоизмеримым неколлинеарным магнитным упорядочением не реализуется. У нанокомпозита с частицами LiCoPO4, напротив, есть два максимума при температурах TN = 31.1 K и Tmax= 21.9 К. Ниже температуры TN в обоих нанокомпозитах реализуется упорядочение антиферромагнитного типа.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. Б. Ринкевич

Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: rin@imp.uran.ru
Россия, ул. С. Ковалевской, 18, Екатеринбург, 620108

О. В. Немытова

Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН

Email: rin@imp.uran.ru
Россия, ул. С. Ковалевской, 18, Екатеринбург, 620108

Д. В. Перов

Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН

Email: rin@imp.uran.ru
Россия, ул. С. Ковалевской, 18, Екатеринбург, 620108

М. С. Стенина

Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН

Email: rin@imp.uran.ru
Россия, ул. С. Ковалевской, 18, Екатеринбург, 620108

Список литературы

  1. Toft-Petersen R., Reehuis M., Jensen T.B.S., Andersen N.H., Li J., Le M.D., Laver M., Niedermayer C., Klemke B., Lefmann K., Vaknin D. Anomalous magnetic structure and spin dynamics in magnetoelectric LiFePO4 // Phys. Rev. B. 2015. V. 92. No. 2. Р. 024404.
  2. Wang K.F., Liu J.-M., Ren Z.F. Multiferroicity: the coupling between magnetic and polarization orders // Adv. Phys. 2009. V. 58. No. 4. P. 321–448.
  3. Handbook of magnetic materials. Volume 19 / Buschow K.H.J. (Ed.). Oxford: Elsevier, 2011. 436 p.
  4. Rivera J.-P. The linear magnetoelectric effect in LiCoPO4 revisited // Ferroelectrics. 1994. V. 161. No. 1. P. 147–164.
  5. Пятаков А.П., Звездин А.К. Магнитоэлектрические материалы и мультиферроики // УФН. 2012. Т. 182. № 6. С. 593–620.
  6. Urusova N., Semkin M., Kratochvilova M., Barykina J., Volegov A., Park J.-G., Lee S., Pirogov A. Analysis of migration maps and features of magnetic properties of LiNi0.9M0.1PO4 (M = Co, Mn) single crystals // J. Alloys Compd. 2019. V. 781. P. 571–581.
  7. Wersing W. Microwave ceramics for resonators and filters // Curr. Opin. Solid St. Mat. Sci. 1996. V. 1. No. 5. P. 715–731.
  8. Kharchenko Yu.N., Kharchenko N.F., Baran M., Szymczak R. Weak ferromagnetism and an intermediate incommensurate antiferromagnetic phase in LiNiPO4 // Low Temp. Phys. 2003. V. 29. No. 7. P. 579–583.
  9. Lewińska S., Szewczyk A., Gutowska M.U., Wieckowski J., Puzniak R., Diduszko R., Reszka A., Kowalski B.J., Kharchenko Yu., Molenda J. Magnetic susceptibility and phase transitions in LiNiPO4 // Phys. Rev. B. 2019. V. 99. No. 21. P. 214440.
  10. Kharchenko N.F., Kharchenko Yu.N., Szymczak R., Baran M., Schmid H. Weak ferromagnetism in the antiferromagnetic magnetoelectric crystal LiCoPO4 // Low Temp. Phys. 2001. V. 27. No. 9. P. 895–898.
  11. Kharchenko N.F., Desnenko V.A., Kharchenko Yu.N., Szymczak R., Baran M. Nonmonotonic temperature dependence of the spontaneous magnetization of the antiferromagnetic crystal LiCoPO4 // Low Temp. Phys. 2002. V. 28. No. 8. P. 646–652.
  12. Khrustalyov V.M., Savytsky V.M., Kharchenko M.F. Magnetoelectric effect in antiferromagnetic LiCoPO4 in pulsed magnetic fields // Low Temp. Phys. 2016. V. 42. No. 4. P. 280–285.
  13. Toft-Petersen R., Fogh E., Kihara T., Jensen J., Fritsch K., Lee J., Granroth G.E., Stone M.B., Vaknin D., Nojiri H., Christensen N.B. Field-induced reentrant magnetoelectric phase in LiNiPO4  // Phys. Rev. B. 2017. V. 95. No. 6. Р. 064421.
  14. Kharchenko N.F., Khrustalev V.M., Savitskiĭ V.N. Magnetic field induced spin reorientation in the strongly anisotropic antiferromagnetic crystal LiCoPO4 // Low Temp. Phys. 2010. V. 36. No. 6. P. 558–564.
  15. Fogh E., Toft-Petersen R., Ressouche E., Niedermayer C., Holm S.L., Bartkowiak M., Prokhnenko O., Sloth S., Isaksen F.W., Vaknin D., Christensen N.B. Magnetic order, hysteresis, and phase coexistence in magnetoelectric LiCoPO4 // Phys. Rev. B. 2017. V. 96. No. 10. P. 104420.
  16. Semkin M.A., Urusova N.V., Lee S., Kalinkin M.O., Kuznetsov D.K., Kulesh N.A., Neznakhin D.S., Kellerman D.G., Pirogov A.N. Structure and magnetic properties of LiNi1-xCoxPO4 magnetoelectrics with x = (0, 0.1, and 0.2) // J. Phys. Conf. Ser. 2019. V. 1389. P. 012050.
  17. Туров Е.А., Колчанов А.В., Меньшенин В.В., Мирсаев И.Ф., Николаев В.В. Симметрия и физические свойства антиферромагнетиков. М.: Физматлит, 2001. 560 с.
  18. Rinkevich A.B., Burkhanov A.M., Samoilovich M.I., Belyanin A.F., Kleshcheva S.M., Kuznetsov E.A. Three-dimensional nanocomposite metal dielectric materials on the basis of opal matrices // Russ. J. Gen. Chem. 2013. V. 83. No. 11. P. 2148–2158.
  19. Самойлович М.И., Ринкевич А.Б., Бовтун В., Белянин А.Ф., Кемпа М., Нужный Д., Цветков М.Ю., Клещева С.М. Оптические, магнитные и диэлектрические свойства опаловых матриц с заполнением межсферических нанополостей кристал-лическими мультиферроиками, пьезо-электрическими и сегнетоэлектрическими материалами // Рос. Хим. Журнал (Журн. Рос. Хим. Об-ва им. Д.И. Менделеева). 2012. Т. 56. №№ 1–2. С. 11–25.
  20. Fogh E., Zaharko O., Schefer J., Niedermayer C., Holm-Dahlin S., Sørensen M.K., Kristensen A.B., Andersen N.H., Vaknin D., Christensen N.B., Toft-Petersen R. Dzyaloshinskii-Moriya interaction and the magnetic ground state in magnetoelectric LiCoPO4 // Phys. Rev. B. 2019. V. 99. No. 10. P. 104421.
  21. Vaknin D., Zarestky J.L., Rivera J.-P., Schmid H. Commensurate-incommensurate magnetic phase transition in magnetoelectric single crystal LiNiPO4  // Phys. Rev. Lett. 2004. V. 92. No. 20. P. 207201.
  22. Rissouli K., Benkhouja K., Bettach M., Sadel A., Zahir M., Derrory A., Drillon M. Crystallochemical and magnetic studies of LiMi1−xMx'PO4 (M, M' = Mn, Co, Ni; O≤ x≤ 1) // Ann. Chim.: Sci. Mater. 1998. V. 23. No. 1–2. P. 85–88.
  23. Szewczyk A., Gutowska M.U., Wieckowski J., Wisniewski A., Puzniak R., Diduszko R. Phase transitions in single-crystalline magnetoelectric LiCoPO4 // Phys. Rev. B. 2011. V. 84. No. 10. P. 104419.
  24. Cole K.S., Cole R.H. Dispersion and absorption in dielectrics. I. Alternating current // J. Chem. Phys. 1941. V. 9. No. 4. P. 341–351.
  25. Rinkevich A.B., Nemytova O.V., Perov D.V. Magnetic susceptibility of a nanocomposite based on an opal matrix with Yb2Ti2O7 particles // J. Compos. Sci. 2023. V. 7. No. 3. P. 97.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Структура образцов №№ 1 (а), 2 (б), 3 (в), полученная методом сканирующей микроскопии.

Скачать (4MB)
Метаданные
3. Рис. 2. Кривые намагничивания образцов №№ 1 (а), 2 (б), 3 (в), измеренные при нескольких температурах.

Скачать (1MB)
Метаданные
4. Рис. 3. Температурная зависимость намагниченности в нанокомпозитном образце № 1 с частицами LiNi0.5Co0.5PO4: поле H=100 Э (а); поле H=3 кЭ (б); температурная зависимость обратной восприимчивости (в).

Скачать (1MB)
Метаданные
5. Рис. 4. Температурная зависимость магнитной восприимчивости образца № 1 в переменном поле частотой f = 80 Гц и H~=4 Э.

Скачать (277KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Температурная зависимость магнитной восприимчивости образца № 2 нанокомпозита с частицами LiCoPO4 (а) и кривые намагничивания образца 2 при нескольких температурах (б).

Скачать (772KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Температурная зависимость магнитной восприимчивости образца № 2 нанокомпозита с частицами LiCoPO4, измеренная в переменных полях частотой 1 Гц и 1 кГц при амплитуде переменного поля H~ = 4 Э.

Скачать (372KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Температурные зависимости магнитной восприимчивости образца № 3 нанокомпозита с частицами LiCoPO4, измеренные в постоянных (DC — direct current) и переменных (AC — alternating current) полях (а); температурная зависимость обратной восприимчивости, измеренной в постоянном поле H = 1 кЭ (б).

Скачать (682KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Частотные зависимости действительной части магнитной восприимчивости образца № 2 нанокомпозита с частицами LiCoPO4, измеренные в переменных полях при нескольких температурах.

Скачать (434KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Аппроксимация частотной зависимости действительной части магнитной восприимчивости образца № 2 нанокомпозита с частицами LiCoPO4 при T = 4 K, выполненная по формуле (2).

Скачать (294KB)
Метаданные