Electric Polarization in the BiMn7O12 Quadruple Manganite: A 57Fe Probe Mössbauer Investigation

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The electrical hyperfine interactions of the probe 57Fe nuclides localized in the structure of the quadruple manganite BiMn7O12 are studied by Mössbauer spectroscopy. The measurements are carried out in the temperature range 101 K < T < 447 K, where this manganite has a nonzero spontaneous electric polarization (Ps); moreover, this range includes the temperature (T* ≈ 240 K) of the P1 ↔ Im structural phase transition. The parameters of the hyperfine interactions of the partial spectra of the 57Fe nuclei are comprehensively analyzed, and their crystal-chemical correspondence to certain positions of Jahn–Teller Mn3+ ions in the structure of manganite is performed. The “dynamic” Born charge model is used to develop an algo rithm to construct the temperature dependence of the polarization of the crystal Ps(T) using structural data of the compound and the experimental values of the quadrupole splittings Δ(T) of the Mössbauer spectra of the 57Fe probe atoms. The Ps(T) dependences obtained on both sides of point T* are analyzed in terms of the mean-field model.

About the authors

V. I Nitsenko

Moscow State University

Email: janglaz@bk.ru
119991, Moscow, Russia

A. V Sobolev

Moscow State University

Email: janglaz@bk.ru
119991, Moscow, Russia

A. A Belik

International Center for Materials Nanoarchitectonics (WPI-MANA), National Institute for Materials Science (NIMS)

Email: janglaz@bk.ru
Namiki 1-1, 305-0044, Tsukuba, Ibaraki, Japan

Ya. S Glazkova

Moscow State University

Email: janglaz@bk.ru
119991, Moscow, Russia

I. A Presnyakov

Moscow State University

Author for correspondence.
Email: janglaz@bk.ru
119991, Moscow, Russia

References

  1. D. Khomskii, Physics 2, 20 (2009).
  2. K. Kouˇril, V. Chlan, H. Sˇtˇep'ankov'a et al., Acta Phys. Pol. A 127(2), 234 (2015).
  3. Yu. N. Ivanov, A. A. Sokhovskii, and N. V. Volkov, J. Struct. Chem. 54, S130 (2013).
  4. A. G. Smol'nikov, V. V. Ogloblichev, S. V. Verkhovskii et al., JETP Lett. 102, 674 (2015).
  5. M. Prinz-Zwick, T. Gimpel, K. Geirhos et al., Phys. Rev. B 105, 014301 (2022).
  6. A. G. Smol'nikov, V. V. Ogloblichev, A. Yu. Germov et al., JETP Lett. 107(2), 134 (2018).
  7. A. V. Zalessky, A. A. Frolov, T. A. Khimich et al., Europhys. Lett. 50(4), 547 (2000).
  8. S.-H. Baek, A. P. Reyes, M. J. R. Hoch et al., Phys. Rev. B 74, 140410(R) (2006).
  9. E. Jo, S. Park, J. Lee et al., Sci. Rep. 7, 2178 (2017).
  10. A. G. Smol'nikov, V. V. Ogloblicheva, S. V. Verkhovskii et al., Phys. Met. Metallogr. 118, 134 (2017).
  11. M. Pregelj, P. Jegliˇc, A. Zorko et al., Phys. Rev. B 87, 144408 (2013).
  12. G. M. Kalvius, F. J. Litterst, O. Hartmann et al., J. Phys. Conf. Ser. 551, 012014 (2014).
  13. P. J. Baker, H. J. Lewtas, S. J. Blundell et al., Phys. Rev. B 81, 214403 (2010).
  14. H. J. Lewtas, T. Lancaster, P. J. Baker et al., Phys. Rev. B 81, 014402 (2010).
  15. G. N. P. Oliveira, R. C. Teixeira, R. P. Moreira et al., Sci. Rep. 10, 4686 (2020).
  16. A. M. L. Lopes, G. N. P. Oliveira, and T. M. Mendon¸ca, Phys. Rev. B 84, 014434 (2011).
  17. A. Sobolev, V.Rusakov, A. Moskvin et al., J. Phys.: Condens. Matter 29, 275803 (2017).
  18. А. В. Соболев, И. А. Пресняков, В. С. Русаков и др., ЖЭТФ 151, 1104 (2017).
  19. A. V. Sobolev, V. S.Rusakov, A. M. Gapochka et al., Phys. Rev. B 101, 224409 (2020).
  20. S. S. M. Santos, M. L. Marcondes, I. P. Miranda et al., J. Mater. Chem. C 9, 7005 (2021).
  21. T. T. Dang, J. Schell, A. G. Boa et al., Phys. Rev. B 106, 054416 (2022).
  22. Y. Yeshurun, S. Havli,n and Y. Schlesinger, Solid State Commun. 27, 181 (1978).
  23. A. Gauzzi, G. Rousse, F. Mezzandri et al., J. Appl. Phys. 113, 043920 (2013).
  24. I. Yamada, Sci. Technol. Adv. Mat. 18, 541 (2017).
  25. С. В. Стрельцов, Д. И. Хомский, УФН 187, 1205 (2017).
  26. А. В. Соболев, А. В. Боков, В. И и др., ЖЭТФ 156, 972 (2019).
  27. D. I. Khomskii, Transition metal compounds, Cambridge Univ. Press, Cambridge (2014).
  28. A. A. Belik, Y. Matsushita, Y. Kumagai et al., Inorg. Chem. 56, 12272 (2017).
  29. I. A. Presniakov, V. S.Rusakov, T. V. Gubaidulina et al., Phys. Rev. B 76, 214407 (2007).
  30. Y. S. Glazkova, N. Terada, Y. Matsushita et al., Inorg. Chem. 54, 9081 (2015).
  31. A. A. Belik, Y. S. Glazkova, Y. Katsuya et al., Phys. Chem. C 120, 8278 (2016).
  32. W. A. Slawinski, H. Okamoto, and H. Fjellwag, Acta Cryst. 73, 313 (2017).
  33. M. E. Matsnev and V. S.Rusakov, AIP Conf. Proc. 1489, 178 (2012).
  34. D. P. E. Dickson and F. J. Berry, M¨ossbauer Spectroscopy, Cambridge Univ. Press, Cambridge (1986).
  35. Z. M. Stadnik, J. Phys. Chem. Solids 45, 311 (1984).
  36. Ph. Ghosez, J.-P. Michenaud, and X. Gonze, Phys. Rev. B 58, 6224 (1998).
  37. R. D. Shannon and R. X. Fischer, Phys. Rev. B 73, 235111 (2006).
  38. N. E. Brese and M. O'Kee e, Acta Cryst. B 47, 192 (1991).
  39. C. L. Wang, J. C. Li, M. L. Zhao et al., Physica A 387, 115 (2008).
  40. C. L. Wang, Z. K. Qin, and D. L. Lin, Phys. Rev. B 40(1), 680 (1989).
  41. D. C. Arnold, K. S. Knight, F. D. Morrison, and P. Lightfoot, Phys. Rev. Lett. 102, 027602 (2009).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences

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».