Спиновые состояния ионов кобальта в объеме и на поверхности LaCoO3 по рентгеновским абсорбционным, эмиссионным и фотоэлектронным спектрам

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Мы представляем результаты исследований спиновых состояний трехвалентных ионов кобальта в монокристаллическом кобальтите LaCoO3 с помощью рентгеновских фотоэлектронных, Co L2,3- и O K- рентгеновских абсорбционных, а также Co Kβ1,3 -рентгеновских эмиссионных спектров. Мы показываем, что при комнатной температуре в объеме монокристалла LaCoO3 ионы Co3+ находятся в низкоспиновом состоянии, а на поверхности LaCoO3 присутствуют высокоспиновые ионы Co2+, высокоспиновые ионы Co3+, низкоспиновые ионы Co3+ и, вероятно, также промежуточно-спиновые ионы Co3+.

Об авторах

В. Р. Галахов

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики металлов имени М. Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук

Email: solin@imp.uran.ru
620108, Екатеринбург, Россия

М. С. Удинцева

Институт физики металлов им. М. Н. Михеева Уральского отделения РАН

Email: galakhov@gmail.com
620108, Екатеринбург, Россия

Д. А. Смирнов

Дрезденский технический университет

Email: galakhov@gmail.com
Дрезден, 01062 Германия

А. А. Макарова

Институт физико-химии Свободного университета Берлина

Email: galakhov@gmail.com
Берлин, 14195 Германия

К. Кюппер

Физический факультет Оснабрюкского университета

Автор, ответственный за переписку.
Email: galakhov@gmail.com
Оснабрюк, 49076 Германия

Список литературы

  1. G. Jonker and J.V. Santen, Physica 19, 120 (1953).
  2. P.M. Raccah and J. B. Goodenough, Phys. Rev. 155, 932 (1967).
  3. G. Thornton, B. Tofield, and D. Williams, Solid State Commun. 44, 1213 (1982).
  4. S.R. English, J. Wu, and C. Leighton, Phys. Rev. B 65, 220407 (2002).
  5. M.A. Korotin, S.Y. Ezhov, I.V. Solovyev, V. I. Anisimov, D. I. Khomskii, and G.A. Sawatzky, Phys. Rev. B 54, 5309 (1996).
  6. S. Yamaguchi, Y. Okimoto, and Y. Tokura, Phys. Rev. B 55, R8666 (1997).
  7. P.G. Radaelli and S.-W. Cheong, Phys. Rev. B 66, 094408 (2002).
  8. I.A. Nekrasov, S.V. Streltsov, M.A. Korotin, and V. I. Anisimov, Phys. Rev. B 63, 235113 (2003).
  9. G. Maris, Y. Ren, V. Volotchaev, C. Zobel, T. Lorenz, and T.T.M. Palstra, Phys. Rev. B 67, 224423 (2003).
  10. M. Magnuson, S. M. Butorin, C. S˚athe, J. Nordgren, and P. Ravindran, Europhys. Lett. 68, 289 (2004).
  11. D. Phelan, D. Louca, S. Rosenkranz, S.-H. Lee, Y. Qiu, P. J. Chupas, R. Osborn, H. Zheng, J. F. Mitchell, J.R.D. Copley, J. L. Sarrao, and Y. Moritomo, Phys. Rev. Lett. 96, 027201 (2006).
  12. G. Vank'o, J.-P. Rueff, A. Mattila, Z. N'emeth, and A. Shukla, Phys. Rev. B 73, 024424 (2006).
  13. R. F. Klie, J.C. Zheng, Y. Zhu, M. Varela, J. Wu, and C. Leighton, Phys. Rev. Lett. 99, 047203 (2007).
  14. V.V. Sikolenko, S. L. Molodtsov, M. Izquierdo, I.O. Troyanchuk, D. Karpinsky, S. I. Tiutiunnikov, E. Efimova, D. Prabhakaran, D. Novoselov, and V. Efimov, Physica B: Condens. Matter. 536, 597 (2018).
  15. В. В. Сиколенко, И.О. Троянчук, Д.В. Карпинский, A. Rogalev, F.Wilhelm, R. Rosenberg, D. Prabhakaran, E.А. Ефимова, В.В. Ефимов, С.И. Тютюнников, И.А. Бобриков, Физика твердого тела 60, 283 (2018)
  16. V.V. Sikolenko, I.O. Troyanchuk, D.V. Karpinsky, A. Rogalev, F.Wilhelm, R. Rosenberg, D. Prabhakaran, E.A. Efimova, V.V. Efimov, S. I. Tiutiunnikov, and I.A. Bobrikov, Phys. Solid State 60, 288 (2018).
  17. M. Feygenson, D. Novoselov, S. Pascarelli, R. Chernikov, O. Zaharko, F. Porcher, D. Karpinsky, A. Nikitin, D. Prabhakaran, A. Sazonov, and V. Sikolenko, Phys. Rev. B 100, 054306 (2019).
  18. M. Zhuang, W. Zhang, and N. Ming, Phys. Rev. B 57, 10705 (1998).
  19. S. Noguchi, S. Kawamata, K. Okuda, H. Nojiri, and M. Motokawa, Phys. Rev. B 66, 094404 (2002).
  20. K. Kn'ıˇzek, J. Hejtm'anek, and P. Nov'ak, J. Phys. Condens. Matter 18, 3285 (2006).
  21. A. Podlesnyak, S. Streule, J. Mesot, M. Medarde, E. Pomjakushina, K. Conder, A. Tanaka, M.W. Haverkort, and D. I. Khomskii, Phys. Rev. Lett. 97, 247208 (2006).
  22. M.W. Haverkort, Z. Hu, J.C. Cezar, T. Burnus, H. Hartmann, M. Reuther, C. Zobel, T. Lorenz, A. Tanaka, N.B. Brookes, H.H. Hsieh, H.-J. Lin, C.T. Chen, and L.H. Tjeng, Phys. Rev. Lett. 97, 176405 (2006).
  23. M. Medarde, C. Dallera, M. Grioni, J. Voigt, A. Podlesnyak, E. Pomjakushina, K. Conder, T. Neisius, O. Tjernberg, and S.N. Barilo, Phys. Rev. B 73, 054424 (2006).
  24. N. Sundaram, Y. Jiang, I.E. Anderson, D.P. Belanger, C.H. Booth, F. Bridges, J. F. Mitchell, T. Proffen, and H. Zheng, Phys. Rev. Lett. 102, 026401 (2009).
  25. K. Kn'ıˇzek, J. Hejtm'anek, Z. Jir'ak, P. Tomeˇs, P. Henry, and A. Andr'e, Phys. Rev. B 79, 134103 (2009).
  26. V. Kˇr'apek, P. Nov'ak, J. Kuneˇs, D. Novoselov, D.M. Korotin, and V. I. Anisimov, Phys. Rev. B 86, 195104 (2012).
  27. Р.Ю. Бабкин, К.В. Ламонова, С.М. Орел, С. Г. Овчинников, Ю. Г. Пашкевич, Письма в ЖЭТФ 99, 547 (2014)
  28. R.Yu. Babkin, K.V. Lamonova, S.M. Orel, S.G. Ovchinnikov, and Yu.G. Pashkevich, JETP Lett. 99, 476 (2014).
  29. S.R. Barman and D.D. Sarma, Phys. Rev. B 49, 13979 (1994).
  30. S.K. Pandey, A. Kumar, S. Patil, V.R.R. Medicherla, R. S. Singh, K. Maiti, D. Prabhakaran, A.T. Boothroyd, and A.V. Pimpale, Phys. Rev. B 77, 045123 (2008).
  31. Z. Shen, M. Qu, J. Shi, F. E. Oropeza, V.A. de la Pena O'Shea, G. Gorni, C. Tian, J. P. Hofmann, J. Cheng, J. Li, and K.H. Zhang, J. Energy Chem. 65, 637 (2022).
  32. J. Suntivich, W.T. Hong, Y.-L. Lee, J.M. Rondinelli, W. Yang, J. B. Goodenough, B. Dabrowski, J.W. Freeland, and Y. Shao-Horn, J. Phys. Chem. C 118, 1856 (2014).
  33. E. Stavitski and F.M. F. de Groot, Micron 41, 687 (2010).
  34. R.P. Vasquez, Phys. Rev. B 54, 14938 (1996).
  35. T. Saitoh, T. Mizokawa, A. Fujimori, M. Abbate, Y. Takeda, and M. Takano, Phys. Rev. B 55, 4257 (1997).
  36. K.A. Stoerzinger,W.T. Hong, E. J. Crumlin, H. Bluhm, M.D. Biegalski, and Y. Shao-Horn, J. Phys. Chem. C 118, 19733 (2014).
  37. B.W. Veal and D. J. Lam, J. Appl. Phys. 49, 1461 (1978).
  38. L. Richter, S.D. Bader, and M. B. Brodsky, Phys. Rev. B 22, 3059 (1980).
  39. J. Kemp, D. Beal, and P. Cox, J. Solid State Chem. 86, 50 (1990).
  40. M. Abbate, J.C. Fuggle, A. Fujimori, L.H. Tjeng, R.P.C.T. Chen, G.A. Sawatzky, H. Eisaki, and S. Uchida, Phys. Rev. B 47, 16124 (1993).
  41. L. Heymann, M. L. Weber, M. Wohlgemuth, M. Risch, R. Dittmann, C. Baeumer, and F. Gunkel, ACS Appl. Mater. Interfaces 14, 14129 (2022).
  42. D. Takegami, L. Nicola¨ı, T.C. Koethe, D. Kasinathan, C.Y. Kuo, Y.F. Liao, K.D. Tsuei, G. Panaccione, F. Offi, G. Monaco, N.B. Brookes, J. Min'ar, and L.H. Tjeng, Phys. Rev. B 99, 165101 (2019).
  43. T.Y. Ma, S. Dai, M. Jaroniec, and S. Z. Qiao, J. Amer. Chem. Soc. 136, 13925 (2014).
  44. L. Xu, Q. Jiang, Z. Xiao, X. Li, J. Huo, S. Wang, and L. Dai, Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 55, 5277 (2016).
  45. Y. Liu, X. Kong, X. Guo, Q. Li, J. Ke, R. Wang, Q. Li, Z. Geng, and J. Zeng, ACS Catal. 10, 1077 (2020).
  46. A. Hariki, A. Yamanaka, and T. Uozumi, J. Phys. Soc. Jpn. 84, 073706 (2015).
  47. S. L. Wachowski, I. Szpunar, M.H. Sørby, A. Mielewczyk-Gry'n, M. Balaguer, C. Ghica, M.C. Istrate, M. Gazda, A.E. Gunnæs, J.M. Serra, T. Norby, and R. Strandbakke, Acta Mater. 199, 297 (2020).
  48. I. Szpunar, R. Strandbakke, M.H. Sørby, S. L. Wachowski, M. Balaguer, M. Tarach, J. Serra, A. Witkowska, E. Dzik, T. Norby, M. Gazda, and A. Mielewczyk-Gry'n, Materials 13, 4044 (2020).
  49. В. Р. Галахов, М.С. Удинцева, С. В. Наумов, С.Н. Шамин, Б.А. Гижевский, Письма в ЖЭТФ 116, 358 (2022)
  50. V.R. Galakhov, M. S. Udintseva, S.V. Naumov, S.N. Shamin, and B.A. Gizhevskii, JETP Lett. 116, 367 (2022).
  51. M. Garc'ıa-Fern'andez, V. Scagnoli, U. Staub, A.M. Mulders, M. Janousch, Y. Bodenthin, D. Meister, B.D. Patterson, A. Mirone, Y. Tanaka, T. Nakamura, S. Grenier, Y. Huang, and K. Conder, Phys. Rev. B 78, 054424 (2008).
  52. Z. Hu, H. Wu, M.W. Haverkort, H.H. Hsieh, H. J. Lin, T. Lorenz, J. Baier, A. Reichl, I. Bonn, C. Felser, A. Tanaka, C.T. Chen, and L.H. Tjeng, Phys. Rev. Lett. 92, 207402 (2004).
  53. C. S. Knee, D. J. Price, M.R. Lees, and M.T. Weller, Phys. Rev. B 68, 174407 (2003).
  54. J.-P. Rueff, C.-C. Kao, V.V. Struzhkin, J. Badro, J. Shu, R. J. Hemley, and H.K. Mao, Phys. Rev. Lett. 82, 3284 (1999).
  55. G. Vank'o, T. Neisius, G. Moln'ar, F. Renz, S. K'arp'ati, A. Shukla, and F.M. F. de Groot, J. Phys. Chem. B 110, 11647 (2006).
  56. J. Herrero-Mart'ın, J. L. Garc'ıa-Munoz, K. Kvashnina, E. Gallo, G. Sub'ıas, J.A. Alonso, and A. J. Bar'on- Gonz'alez, Phys. Rev. B 86, 125106 (2012).
  57. J.-M. Chen, Y.-Y. Chin, M. Valldor, Z. Hu, J.-M. Lee, S.-C. Haw, N. Hiraoka, H. Ishii, C.-W. Pao, K.-D. Tsuei, J.-F. Lee, H.-J. Lin, L.-Y. Jang, A. Tanaka, C.-T. Chen, and L.H. Tjeng, J. Am. Chem. Soc. 136, 1514 (2014).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».