Ordered oxygen deficient ‘112’ perovskites, LnBaCo2O5·50+δ : complex magnetism and transport properties

Abstract

The ordered oxygen deficient '112' perovskites, LnBaCo 2 O 5⋅50+δ (Ln = lanthanide or Y), exhibit a very flexible structure which can either uptake (δ > 0) or release oxygen (δ < 0) depending on the experimental conditions of synthesis and on the size of the lanthanide. These compounds exhibit remarkably complex magnetic transitions, metal-insulator transition and exceptionally high magnetoresistance. We show herein that their physics is mainly dominated by three different ferromagnetic states, depending on the cobalt valency: FM1 for δ = 0 (Co 3+ ), FM2 for δ < 0 (Co 2+ /Co 3+ ) and FM3 for δ > 0 (Co 3+ /Co 4+ ). The competition between ferromagnetism and antiferromagnetism in these phases and the various transitions are discussed taking into consideration the spin state of cobalt, the issue of phase separation and the effect of cobalt coordination and disproportionation.

Влияние структурных дефектов на магнитные свойства монокристалла EuBaCo-=SUB=-1.90-=/SUB=-O-=SUB=-5.36-=/SUB=-

“…2). В работе [2] полагают, что в области T = 150−250 K в EuBaCo 2 O 5.50±δ (δ = 0.02) реализуется скошенный AF, когда спины в антиферро-магнитных подрешетках направлены под определенным углом к оси антиферромагнетизма. На наш взгляд, в исследованных кобальтитах в области T > 150 K уста-навливается неколлинеарность магнитных моментов в антиферромагнитных подрешетках Co 3+ IS−O−IS или HS−O−HS, а именно, реализуется треугольная конфигу-рация магнитных моментов Яфета-Киттеля [14].…”

“…3 видно, что зависимости 1/χ(T ) имеют характерный для ферримагнетиков гиперболический вид с выпуклостью от оси T , в которых конкурируют FM-и AF-взаимодейст-вия [14]. На присутствие FM-взаимодействий указывают резкое увеличение намагниченности и петли гистерезиса в области T ≤ 260 K [2,18], а на AF-обмен -отри-цательное значение асимптотической температуры T a , полученной экстраполяцией 1/χ(T ) из далекой парамаг-нитной области. В области T ≈ 360 K наблюдается рез-кое изменение наклона зависимости 1/χ(T ), которое ряд авторов связывает с переходом изолятор−металл из-за орбитального упорядочения IS-состояний ионов Co 3+ [5].…”

“…В частности, наблюдаются магнитные переходы из ан-тиферромагнитного (AF) в ферромагнитное (FM) состо-яние и при повышении температуры в парамагнитное состояние [1,2]. В области T = 300−400 K слоистые ко-бальтиты испытывают переход изолятор−металл (I/M), а при низких температурах T < 125 K показывают эф-фект магнитосопротивления (MR).…”

Synthesis, Single Crystal Growth, and Properties of Cobalt Deficient Double Perovskite EuBaCo2−xO6−δ (x = 0–0.1)

“…Double perovskites LnBaB 2 O 6− (Ln = rare-earth element, B = 3d element) with layered structure, which consists of alternating perovskite layers containing either rare-earth elements or Ba [1][2][3], have already received great attention in past decades due to their fast oxide ion transport, high mixed ionic and electronic conductivity, and high catalytic activity with respect to the oxygen reduction [2][3][4][5][6]. The double cobaltites LnBabo 2 O 6− are of particular interest due to diverse physical properties of cobalt ions [4,[7][8][9], which may exist not only in different oxidation states: Co 2+ , Co 3+ , and Co 4+ , but also in different spin states, and may have several coordination environments, such as tetrahedral, octahedral, square pyramidal, and trigonal pyramidal.…”

“…It should be emphasized that, up to now, only influence of the oxygen deficiency on the crystal structure and properties of double perovskites was studied [1][2][3][4]10] while both their cationic sublattices are assumed to be stoichiometric. However, according to our preliminary study double perovskites may accommodate significant (up to 0.1) cation understoichiometry in their lattice.…”