bsuirДоклады БГУИРDoklady BGUIR1729-76482708-0382БГУИР10.35596/1729-7648-2020-18-2-5-13bsuir-2635Research ArticleЭЛЕКТРОНИКА, РАДИОФИЗИКА, РАДИОТЕХНИКА, ИНФОРМАТИКАELECTRONICS, RADIOPHYSICS, RADIOENGINEERING, INFORMATICSМАЛОУГЛОВОЕ РАССЕЯНИЕ НЕЙТРОНОВ НА ОБРАЗЦАХ Sr2FeMoO6–δ С РАЗНОЙ СТЕПЕНЬЮ CВЕРХСТРУКТУРНОГО УПОРЯДОЧЕНИЯ КАТИОНОВ Fe/MoSMALL-ANGLE SCATTERING OF NEUTRONS ON Sr2FeMoO6–δ SAMPLES WITH DIFFERENT-DEGREE SUPERSTRUCTURAL ORDERING OF Fe/Mo CATIONSГурскийЛ. И.HurskiL. I.

Гурский Леонид Ильич, член-корреспондент НАН Беларуси, д.т.н., профессор, главный научный сотрудник Центра 9.1

220013, Республика Беларусь, г. Минск, ул. П. Бровки, д. 6; тел. +375-17- 293-85-17

Hurski Leonid Ilyich, D.Sci., Corresponding Member of the NAS of Belarus, D.Sci., Professor, Main Research Fellow of the Centre 9.1

220013, Republic of Belarus, Minsk, P. Brovka str., 6; tel. +375-17- 293-85-17

lhur@bsuir.byКаландаН. А.KalandaN. A.

к.ф.м.н., ведущий научный сотрудник отдела криогенных исследований

г. Минск

Nikolay A. Kalanda, PhD, leading researcher of the Department of cryogenic research

Minsk

ЯрмоличМ. В.YarmolichM. V.

к.ф.м.н., старший научный сотрудник отдела криогенных исследований

г. Минск

Marta V. Yarmolich, PhD, senior researcher of the Department of cryogenic research 

Minsk

БобриковИ. А.BobrikovI. A.

к.ф.-м.н., старший научный сотрудник

г. Дубна

Ivan A. Bobrikov, PhD, senior researcher 

Dubna

ЖелудкевичА. Л.ZhaludkevichA. L.

научный сотрудник лаборатории физики высоких давлений и синтеза сверхтвердых материалов 

г. Минск

Aliaksandr L. Zhaludkevich, researcher of laboratory of high pressure physics and synthesis of superhard materials 

Minsk

КиреевП. Н.KireevP. N.

к.т.н., зав. отделением машиностроительных материалов 

г. Минск

Petr N. Kireev, PhD, Head of the Department of engineering materials 

Minsk

КривченяД. А.KrivchenyaD. A.

младший научный сотрудник лаборатории физики магнитных материалов

г. Минск

Dmitry.A. Krivchenya, junior researcher of the laboratory of physics of magnetic materials 

Minsk

Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроникиBelarusian State University of Informatics and RadioelectronicsГО «НПЦ НАН Беларуси по материаловедению»Scientific-Practical Materials Research Centre of NAS of BelarusЛаборатория нейтронной физики им. И.М. Франка, Объединенный институт ядерных исследованийFrank Laboratory of Neutron Physics, Joint Institute for Nuclear ResearchИнститут порошковой металлургии Национальной академии наук БеларусиPowder Metallurgy Institute of NAS of Belarus202031032020182513Copyright © Гурский Л.И., Каланда Н.А., Ярмолич М.В., Бобриков И.А., Желудкевич А.Л., Киреев П.Н., Кривченя Д.А., 20202020Гурский Л.И., Каланда Н.А., Ярмолич М.В., Бобриков И.А., Желудкевич А.Л., Киреев П.Н., Кривченя Д.А.Hurski L.I., Kalanda N.A., Yarmolich M.V., Bobrikov I.A., Zhaludkevich A.L., Kireev P.N., Krivchenya D.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://doklady.bsuir.by/jour/article/view/2635

Однофазные образцы Sr2FeMoO6-δ с различной степенью сверхструктурного упорядочения катионов Fe/Mo (P, 76, 86 и 93 %) были получены твердофазным методом. На основании результатов измерения магнитных характеристик в образцах установлено, что увеличение величин намагниченности (26,41, 32,36 и 42,66 А·м2·кг –1), магнитного момента (1,33, 3,07 и 3,58 μБ/ф.е.) и температур Кюри (422, 428 и 437 К) с ростом параметра P (76, 86 и 93 %) можно объяснить присутствием антиструктурных дефектов, а также антиферромагнитных включений. Наличие таковых обуславливает перераспределение электронной плотности, что сопровождается изменением электронной конфигурации части катионов Fe/Mo. На основании данных температурных зависимостей магнитного момента образцов, измеренных в ZFC и FC режимах, и малоуглового рассеяния поляризованных нейтронов (МУРН) установлено, что образцы находятся в магнитно-неоднородном состоянии. Важным результатом является обнаруженное различие между наклоном кривых МУРН образцов с различным содержанием кислорода, что свидетельствует о разной микроструктуре неоднородностей. Основными неоднородностями, на которых происходит рассеяние, являются магнитные включения с характерными размерами, зависящими от сверхструктурного упорядочения катионов Fe/Mo. Показано, что согласно закону Порода при значениях волнового вектора 0,1 > q > 0,002 Å–1 образцы Sr2FeMoO6-δ содержат полидисперсные зерна с гладкой и шероховатой поверхностью, а при q > 0,1 Å–1 наблюдается отклонение от закона Порода, что указывает на наличие в зернах магнитных неоднородностей диаметром менее 6 нм.

Single-phase Sr2FeMoO6-δ samples with different-degreesuperstructiral ordering Fe/Mo cations superstructural ordering (P, 76, 86 and 93 %) were obtained by the solid-phase technique. Based on the results of measuring the magnetic characteristics in the samples, we found that an increase in magnetization (26.41, 32.36 and 42.66 A·m2·kg–1), magnetic moment (1.33, 3.07 and 3.58 μB/f.u.) and Curie temperatures (422, 428 and 437 K) withparameter P (76, 86 and 93 %) can be explained by the presence of antistructural defects, as well as antiferromagnetic inclusions. This determines the redistribution of electron density, which is accompanied by the change in electronic configuration of a part of Fe/Mo cations. Based on the temperature dependences of the magnetic moment of the samples measured in ZFC and FC modes, and on small-angle polarized neutron scattering (SANS), we found that the samples are in a magnetically inhomogeneous state. An important result to mention is that we detected the difference between the slope of the SANS curves of samples with different oxygen content, which demonstrates a different microstructure of inhomogeneities. The main inhomogeneities are magnetic inclusions with the dimensions depending on the superstructural ordering of Fe/Mo cations. According to the Porod law, it was shown that the Sr2FeMoO6-δ samples with wave vector values 0.1 > q > 0.002 Å–1 contain polydisperse grains with a smooth surface. For q > 0.1 Å–1 a deviation from the Porod law is observed, confirming the presence of magnetic inhomogeneities with a diameter < 6 nm in the grains.

ферромолибдат стронциясверхструктурное упорядочениекислородная нестехиометриянамагниченностьмалоугловое нейтронное рассеяниеstrontium ferromolybdatesuperstructural orderingoxygen non-stoichiometrymagnetizationsmall-angle neutron scatteringРабота выполнена в рамках программы ЕС «Горизонт-2020» (H2020-MSCA-RISE-2018-823942 – FUNCOAT) и задания 1.02 ГПНИ Республики Беларусь «Физическое материаловедение, новые материалы и технологии», подпрограмма «Материаловедение и технологии материалов», а также проекта БРФФИ № Ф18Д-009.This work was carried out as part of the European project H2020-MSCA-RISE-2018-823942 – FUNCOAT and the Assignment No. 1.02 of the State Program of Scientific Research of the Republic of Belarus “Physical Materials Science, New Materials and Technologies” subprogram “Materials Science and Technologies”.ReferencesSerrate D., De Teresa J. M., Ibarra M. R. Double perovskites with ferromagnetism above room temperature. Journal of Physics: Condensed Matter. 2007;19:1-86. DOI: 10.1088/0953-8984/19/2/023201.Serrate D., De Teresa J. M., Ibarra M. R. Double perovskites with ferromagnetism above room temperature. Journal of Physics: Condensed Matter. 2007;19:1-86. DOI: 10.1088/0953-8984/19/2/023201.Kalanda N., Demyanov S., Masselink W., Mogilatenko A., Chashnikova M., Sobolev N., Fedosenko O. Interplay between phase formation mechanisms and magnetism in the Sr2FeMoO6 metal–oxide compound. Crystal Research and Technology. 2011;46(5):463–469. DOI: 10.1002/crat.201000213.Kalanda N., Demyanov S., Masselink W., Mogilatenko A., Chashnikova M., Sobolev N., Fedosenko O. Interplay between phase formation mechanisms and magnetism in the Sr2FeMoO6 metal–oxide compound. Crystal Research and Technology. 2011;46(5):463–469. DOI: 10.1002/crat.201000213.Kalanda N.A., Demyanov S.E., Petrov A.V., Karpinsky D.V., Yarmolich M.V., Oh S.K., Yu S.C., Kim D.H Interrelation between the structural, magnetic and magnetoresistive properties of double-perovskite Sr2FeMoO6- thin films. Journal of Electronic Materials. 2016;45(7):3466-3472. DOI: 10.1007/s11664-016-4478-5.Kalanda N.A., Demyanov S.E., Petrov A.V., Karpinsky D.V., Yarmolich M.V., Oh S.K., Yu S.C., Kim D.H Interrelation between the structural, magnetic and magnetoresistive properties of double-perovskite Sr2FeMoO6- thin films. Journal of Electronic Materials. 2016;45(7):3466-3472. DOI: 10.1007/s11664-016-4478-5.Cibert J., Bobo J.F., Lüders U. Development of new materials for spintronics. Comptes Rendus Physique. 2005;6(9):977-996. DOI: 10.1016/j.crhy.2005.10.008.Cibert J., Bobo J.F., Lüders U. Development of new materials for spintronics. Comptes Rendus Physique. 2005;6(9):977-996. DOI: 10.1016/j.crhy.2005.10.008.Kalanda N., Kim, D.H., Demyanov S., Yu S.C., Yarmolich M., Petrov A., Oh S.K. Sr2FeMoO6 nanosized compound with dielectric sheaths for magnetically sensitive spintronic devices. Current Applied Physics. 2018;18(1):27–33. DOI: 10.1016/j.cap.2017.10.018.Kalanda N., Kim, D.H., Demyanov S., Yu S.C., Yarmolich M., Petrov A., Oh S.K. Sr2FeMoO6 nanosized compound with dielectric sheaths for magnetically sensitive spintronic devices. Current Applied Physics. 2018;18(1):27–33. DOI: 10.1016/j.cap.2017.10.018.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; 6(21):9201-19206. DOI: 10.1021/am5052125.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; 6(21):9201-19206. DOI: 10.1021/am5052125.Hurski L.I., Kalanda N.A., Yarmolich M.V., Turchenko V.A., Karpinsky D.V., Chumak V.A., Petrov A.V., Zhaludkevich A.L. Interrelation between oxygen non-stoichiometry and Fe/Mo superstructural ordering in Sr2FeMoO6-d. Doklady BGUIR. 2017;(8):54-59. (In Russ.).Hurski L.I., Kalanda N.A., Yarmolich M.V., Turchenko V.A., Karpinsky D.V., Chumak V.A., Petrov A.V., Zhaludkevich A.L. Interrelation between oxygen non-stoichiometry and Fe/Mo superstructural ordering in Sr2FeMoO6-d. Doklady BGUIR. 2017;(8):54-59. (In Russ.).Rager J., Zipperle M., Sharma A., MacManus-Driscoll J.L. Oxygen Stoichiometry in Sr2FeMoO6, the Determination of Fe and Mo Valence States, and the Chemical Phase Diagram of SrO – Fe3O4 – MoO3. Journal of the American Ceramic Society. 2004;87:1330-1335. DOI: 10.1111/j.1151-2916.2004.tb07730.x.Rager J., Zipperle M., Sharma A., MacManus-Driscoll J.L. Oxygen Stoichiometry in Sr2FeMoO6, the Determination of Fe and Mo Valence States, and the Chemical Phase Diagram of SrO – Fe3O4 – MoO3. Journal of the American Ceramic Society. 2004;87:1330-1335. DOI: 10.1111/j.1151-2916.2004.tb07730.x.Kanchana V., Vaitheeswaran G., Alouani M., Delin A. Electronic structure and x-ray magnetic circular dichroism of Sr2FeMoO6:Ab initio calculations. Physical Review B. 2007;75(22):220404(R). DOI: 10.1103/PhysRevB.75.220404.Kanchana V., Vaitheeswaran G., Alouani M., Delin A. Electronic structure and x-ray magnetic circular dichroism of Sr2FeMoO6:Ab initio calculations. Physical Review B. 2007;75(22):220404(R). DOI: 10.1103/PhysRevB.75.220404.Li X.H., Sun Y.P., Lu W.J., Ang R., Zhang S.B., Zhu X.B., Song W.H., Dai J.M. Size dependence of electronic and magnetic properties of double-perovskite Sr2FeMoO6. Solid State Communications. 2008;145(3):98-102. DOI: 10.1016/j.ssc.2007.10.021.Li X.H., Sun Y.P., Lu W.J., Ang R., Zhang S.B., Zhu X.B., Song W.H., Dai J.M. Size dependence of electronic and magnetic properties of double-perovskite Sr2FeMoO6. Solid State Communications. 2008;145(3):98-102. DOI: 10.1016/j.ssc.2007.10.021.Suominen T., Raittila J., Salminen T., Schlesier K., Linden J., Paturi P. Magnetic properties of fine SFMO particles: Superparamagnetism. Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2007;309(2):278-284. DOI: 10.1016/j.jmmm.2006.07.016.Suominen T., Raittila J., Salminen T., Schlesier K., Linden J., Paturi P. Magnetic properties of fine SFMO particles: Superparamagnetism. Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2007;309(2):278-284. DOI: 10.1016/j.jmmm.2006.07.016.Sui Y., Wang X.J., Qian Z.N., Liu Z.G., Miao J.P., Cheng J.G.,Huang X.Q., Lu Z., Su W.H., Ong C.K. Influence of doping Al on the magnetoresistance of polycrystalline Sr2FeMoO6. Journal of magnetism and magnetic materials. 2005;290:1089-1092. DOI: 10.1016/j.jmmm.2006.07.016.Sui Y., Wang X.J., Qian Z.N., Liu Z.G., Miao J.P., Cheng J.G.,Huang X.Q., Lu Z., Su W.H., Ong C.K. Influence of doping Al on the magnetoresistance of polycrystalline Sr2FeMoO6. Journal of magnetism and magnetic materials. 2005;290:1089-1092. DOI: 10.1016/j.jmmm.2006.07.016.

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