Сравнительный анализ изменения кислородной нестехиометрии и сверхструктурного упорядочения катионов Fe/Mo в ферромолибдате стронция

Однофазные образцы Sr2FeMoO6–δ без сверхструктурного упорядочения катионов железа и молибдена (P) с температурой Кюри 407 К были получены твердофазным методом. Согласно данным рентгеноструктурного анализа, динамика роста степени параметра P носит нелинейный характер. При этом процесс достижения максимальных значений параметра Р (Рмакс) длителен и его скорость в несколько раз ниже, чем скорость изменения кислородного индекса 6–δ. Обнаружено, что с увеличением температуры изотермического отжига величина P растет и достигает максимальных значений 88 % при Т = 1320 К в течение 120 ч, Pмакс = 92 % при Т = 1420 К в течение 100 ч, тогда как Pмакс= 90 % при Т = 1470 К в течение 45 ч. Можно предположить, что более низкие значения Pмакс при Т = 1470 К, чем при Т = 1420 К, обусловлены влиянием тепловой энергии на разрушение цепочечного упорядочения катионов Fe и Mo, расположенных в шахматном порядке. На основании анализа временных зависимостей параметра P можно обнаружить два релаксационных процесса, и зависимость dP/dt =¦(t) можно условно разделить на две области – I и II. В области I время релаксации меньше, чем в II. Это связано с тем, что для упорядочения катионов в цепочках –О–Fe–О–Mo–О в области I нужны перемещения атомов примерно на одно межатомное расстояние, тогда как в области II перемещения катионов осуществляются на большие расстояния с образованием длинноцепочечного упорядочения дальнего порядка. 

1. 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.

2. Topwal D., Sarma D.D., Kato H., Tokura Y., Avignon M. Structural and magnetic properties of Sr2Fe1+xMo1−xO6 (−1<x<0,25). Physical Review B. 2006;73:0944191-0944195. DOI:10.1103/PhysRevB.73.094419.

3. 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;93(2-3):314-319. DOI:10.1016/j.matchemphys.2005.03.060.

4. 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.

5. 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 Applied Materials & Interfaces. 2014;6(21):9201-19206. DOI: 10.1021/am5052125.

6. 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.

7. 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.

8. Allub R., Navarro O., Avignon M., Alascio B. Effect of disorder on the electronic structure of the double perovskite Sr2FeMoO6. Physica B: Condensed Matter. 2002;320(1-4):13-17. DOI: 10.1016/S0921-4526(02)00608-7.

9. 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 = Doklady BGUIR. 2017;(8):54-59. (In Russ.).

10. 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.

11. Zhou J.P., Dass R., Yin H.Q., Zhou J.S., Rabenberg L., Goodenough J.B. Enhancement of room temperature magnetoresistance in double perovskite ferrimagnets. Journal of Applied Physics. 2000;87(9):5037-5039. DOI: 10.1063/1.373240.

12. Kraus W., Nolze G.W. Powder Cell – a program for the representation and manipulation of crystal structures and calculation of the resulting X-ray powder patterns. Journal of Applied Crystallography. 1996;29(3):301-303. DOI:10.1107/S0021889895014920.