Evolution of the Electronic Properties of SrFe1 − x − y − zAlxMnyCozO3 Solid Solutions Depending on the Composition and the Degree of Localization of Electronic States

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

The genesis of the electronic spectrum in SrFe1 − xAlxO3, SrFe1 − xMnxO3, SrFe1 − xCoxO3, SrFe1 − 2xAlxCoxO3, and SrFe1 − y − zMnyCozO3 cubic solid solutions of strontium ferrite, where 0⩽x⩽0.15">0⩽x⩽0.15 and 0⩽y">0⩽y, z⩽0.125">z⩽0.125, is studied in the coherent potential approximation. The inclusion of electron correlations on 3d atoms makes it possible to reproduce the experimental content tendencies in the variation of the electronic and magnetic properties. It is shown that codoping of ferrite with cobalt and aluminum effectively increases the concentration of electron carriers and their degree of localization in SrFe1 − x − 0.15AlxCo0.15O3, which is of interest in the development of oxide thermoelectrics. Due to a relatively large contribution from delocalized states at the Fermi level, SrFe1 − y − zMnyCozO3 solid solutions with y=z=0.1−0.12">y=z=0.1−0.12 are promising electrode materials.

About the authors

V. M. Zaynullina

Institute of Solid State Chemistry, Ural Branch, Russian Academy of Sciences;M.N. Mikheev Institute of Metal Physics, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: veronika@ihim.uran.ru
Yekaterinburg, 620990 Russia;Yekaterinburg, 620108 Russia

M. A. Korotin

M.N. Mikheev Institute of Metal Physics, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: michael.korotin@imp.uran.ru
Yekaterinburg, 620108 Russia

V. L. Kozhevnikov

Institute of Solid State Chemistry, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: kozhevnikov@ihim.uran.ru
Yekaterinburg, 620990 Russia

References

  1. R. J.D. Tilley, Perovskites. Structure-property relationships, Jonh Wiley & Sons, Chichester (2016), p. 327.
  2. J. B. Goodenough, Localized to itinerant electronic Transition in perovskite oxides, Springer-Verlag, Berlin, N.Y. (2001), p. 239.
  3. Т.А. Шайхулов, А.Р. Сафин, К.Л. Станкевич, А.В. Матасов, М.П. Темирязева, Д.А. Винник, В. Е. Живулин, С.А. Никитов, Письма в ЖЭТФ 117, 620 (2023).
  4. A. Lebon, P. Adler, C. Bernhard, A.V. Boris, A.V. Pimenov, A. Maljuk, C.T. Lin, C. Ulrich, and B. Keimer, Phys. Rev. Lett. 92, 037202 (2004).
  5. Y. Long, Y. Kaneko, Sh. Ishiwata, Y. Taguchi, and Y. Tokura, J. Phys.: Cond. Mat. 23, 245601 (2013).
  6. N. Hayashi, T. Yamamoto, A. Kitada, A. Matsuo, K. Kindo, J. Hester, H. Kageyama, and M. Takano, J. Phys. Soc. Jpn. 82, 113702 (2013).
  7. S. Kamba, V. Goian, V. Skoromets, J. Hejtmanek, V. Bovtun, M. Kempa, F. Borodavka, P. Vanek, A.A. Belik, J.H. Lee, O. Pecherova, and K.M. Rabe, Phys. Rev. B 89, 064308 (2014).
  8. S. Balamurugan, K. Yamaura, A.B. Karki, D.P. Young, M. Arai, and E. Takayama-Muromachi, Phys. Rev. B 74, 172406 (2006).
  9. Y.W. Long, Y. Kaneko, S. Ishiwata, Y. Tokunaga, T. Matsuda, H. Wadati, Y. Tanaka, S. Shin, Y. Tokura, and Y. Taguchi, Phys. Rev. B 86, 064436 (2012).
  10. A. Maignan, Ch. Martin, N. Nguyen, and B. Raveau, Solid State Sci. 3, 57 (2001).
  11. T. Takeda, T. Watanabe, Sh. Komura, and H. Fujii, J. Phys. Soc. Jpn. 56, 731 (1987).
  12. M.V. Patrakeev, V.V. Kharton, Yu.A. Bakhteeva, A.L. Shaula, I.A. Leonidov, V. L. Kozhevnikov, E.N. Naumovich, A.A. Yaremchenko, and F.M. B. Marques, Solid State Sci. 8, 476 (2006).
  13. M. Abbate, G. Zampieri, J. Okamoto, A. Fujimori, S. Kawasaki, and M. Takano, Phys. Rev. B 65, 165120 (2002).
  14. W. Kohn, Rev. Mod. Phys. 71, 1253 (1999).
  15. L. Hedin and B. I. Lundqvist, J. Phys. Chem. 4, 2064 (1971).
  16. D.D. Sarma, N. Shanthi, S.R. Barman, N. Hamada, H. Sawada, and K. Terakura, Phys. Rev. Lett. 75, 1126 (1995).
  17. Zh. Yang, Zh. Huang, L. Ye, and X. Xie, Phys. Rev. B 60, 15674 (1999).
  18. V. I. Anisimov, I.V. Solovyev, M.A. Korotin, M.T. Czyzik, and G.A. Sawatzky, Phys. Rev. B 48, 16929 (1993).
  19. Zh. Li, R. Laskowski, T. Iitaka, and T. Tohyama, Phys. Rev. B 85, 134419 (2012).
  20. M. Hoffmann, V. S. Borisov, S. Ostanin, I. Mertig, W. Hergert, and A. Ernst, Phys. Rev. B 92, 094427 (2015).
  21. S. Chowdhury, A. Jana, A.K. Mandal, R. J. Choudhary, and D.M. Phase, ACS Appl. Electron. Mater. 3, 3060 (2021).
  22. H. Wu, W. Tan, Ch. Xiao, D. Huang, K. Deng, and Y. Qian, Solid State Commun. 151, 1616 (2011).
  23. I. Solovyev, N. Hamada, and K. Terakura, Phys. Rev. B 53, 7158 (1996).
  24. V.M. Zainullina, M.A. Korotin, and V.L. Kozhevnikov, Prog. Solid State Chem. 60, 100284 (2020).
  25. P. Soven, Phys. Rev. 156, 809 (1967).
  26. М.А. Коротин, Н.А. Скориков, В.М. Зайнуллина, Э. З. Курмаев, А.В. Лукоянов, В.И. Анисимов, Письма в ЖЭТФ 94, 884 (2011).
  27. W. Metzner and D. Vollhardt, Phys. Rev. Lett. 62, 324 (1989).
  28. В.М. Зайнуллина, М.А. Коротин, Письма в ЖЭТФ 116, 103 (2022).
  29. М.А. Коротин, Н.А. Скориков, С.Л. Скорняков, А.О. Шориков, В.И. Анисимов, Письма в ЖЭТФ 100, 929 (2014).
  30. M.A. Korotin, N.A. Skorikov, and A.O. Anokhin, Phys. B 526, 14 (2017).
  31. O.K. Andersen and O. Jepsen, Phys. Rev. Lett. 53, 2571 (1984).
  32. V. I. Anisimov, D.E. Kondakov, A.V. Kozhevnikov, I.A. Nekrasov, Z.V. Pchelkina, J.W. Allen, S.-K. Mo, H.-D. Kim, P. Metcalf, S. Suga, A. Sekiyama, G. Keller, I. Leonov, X. Ren, and D. Vollhardt, Phys. Rev. B 71, 12511 (2005).
  33. J.-S. Kang, H. J. Lee, G. Kim, D.H. Kim, B. Dabrowski, S. Kolesnik, H. Lee, J.-Y. Kim, and B. I. Min, Phys. Rev. B 78, 054434 (2008).
  34. D.H. Kim, H. J. Lee, B. Dabrowski, S. Kolesnik, J. Lee, B. Kim, B. I. Min, and J.-S. Kang, Phys. Rev. B 81, 073101 (2010).
  35. T. Takeda, S. Komura, and N. Watanabe, in Ferrites, ed. by H. Watanabe, S. Iida, and M. Sugimoto, Center for Academic Publ., Tokyo (1981), p. 385.
  36. J. Lee, E. Ahn, Yu-S. Seo, Y. Kim, T.-Y. Jeon, J. Cho, I. Lee, and H. Jeen, Phys. Rev. Appl. 10, 054035 (2018).
  37. А.В. Дмитриев, И.П. Звягин, УФН 180, 821 (2010).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Российская академия наук

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».