Spinovye sostoyaniya ionov kobal'ta v ob\"eme i na poverkhnosti LaCoO3 po rentgenovskim absorbtsionnym, emissionnym i fotoelektronnym spektram

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

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+.

About the authors

V. R. Galakhov

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

Email: galakhov@ifmlrs.uran.ru

M. S. Udintseva

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

D. A. Smirnov

Dresden University of Technology

A. A. Makarova

Physikalische Chemie Institut f¨ur Chemie und Biochemie Freie Universita¨at Berlin

K. Kyupper

University of Osnabru¨uck

References

  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).

Copyright (c) 2023 Российская академия наук

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies