Spinovye sostoyaniya ionov kobal'ta v ob\"eme i na poverkhnosti LaCoO3 po rentgenovskim absorbtsionnym, emissionnym i fotoelektronnym spektram
- Authors: Galakhov V.R.1, Udintseva M.S.1, Smirnov D.A.2, Makarova A.A.3, Kyupper K.4
-
Affiliations:
- Институт физики металлов им. М. Н. Михеева Уральского отделения РАН
- Dresden University of Technology
- Physikalische Chemie Institut f¨ur Chemie und Biochemie Freie Universita¨at Berlin
- University of Osnabru¨uck
- Issue: Vol 118, No 3-4 (8) (2023)
- Pages: 185-190
- Section: Articles
- URL: https://journals.rcsi.science/0370-274X/article/view/141942
- DOI: https://doi.org/10.31857/S1234567823150077
- EDN: https://elibrary.ru/HXJJGR
- ID: 141942
Cite item
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
- G. Jonker and J.V. Santen, Physica 19, 120 (1953).
- P.M. Raccah and J. B. Goodenough, Phys. Rev. 155, 932 (1967).
- G. Thornton, B. Tofield, and D. Williams, Solid State Commun. 44, 1213 (1982).
- S.R. English, J. Wu, and C. Leighton, Phys. Rev. B 65, 220407 (2002).
- 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).
- S. Yamaguchi, Y. Okimoto, and Y. Tokura, Phys. Rev. B 55, R8666 (1997).
- P.G. Radaelli and S.-W. Cheong, Phys. Rev. B 66, 094408 (2002).
- I.A. Nekrasov, S.V. Streltsov, M.A. Korotin, and V. I. Anisimov, Phys. Rev. B 63, 235113 (2003).
- G. Maris, Y. Ren, V. Volotchaev, C. Zobel, T. Lorenz, and T.T.M. Palstra, Phys. Rev. B 67, 224423 (2003).
- M. Magnuson, S. M. Butorin, C. S˚athe, J. Nordgren, and P. Ravindran, Europhys. Lett. 68, 289 (2004).
- 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).
- G. Vank'o, J.-P. Rueff, A. Mattila, Z. N'emeth, and A. Shukla, Phys. Rev. B 73, 024424 (2006).
- R. F. Klie, J.C. Zheng, Y. Zhu, M. Varela, J. Wu, and C. Leighton, Phys. Rev. Lett. 99, 047203 (2007).
- 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).
- 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)
- 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).
- 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).
- M. Zhuang, W. Zhang, and N. Ming, Phys. Rev. B 57, 10705 (1998).
- S. Noguchi, S. Kawamata, K. Okuda, H. Nojiri, and M. Motokawa, Phys. Rev. B 66, 094404 (2002).
- K. Kn'ıˇzek, J. Hejtm'anek, and P. Nov'ak, J. Phys. Condens. Matter 18, 3285 (2006).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- K. Kn'ıˇzek, J. Hejtm'anek, Z. Jir'ak, P. Tomeˇs, P. Henry, and A. Andr'e, Phys. Rev. B 79, 134103 (2009).
- V. Kˇr'apek, P. Nov'ak, J. Kuneˇs, D. Novoselov, D.M. Korotin, and V. I. Anisimov, Phys. Rev. B 86, 195104 (2012).
- Р.Ю. Бабкин, К.В. Ламонова, С.М. Орел, С. Г. Овчинников, Ю. Г. Пашкевич, Письма в ЖЭТФ 99, 547 (2014)
- R.Yu. Babkin, K.V. Lamonova, S.M. Orel, S.G. Ovchinnikov, and Yu.G. Pashkevich, JETP Lett. 99, 476 (2014).
- S.R. Barman and D.D. Sarma, Phys. Rev. B 49, 13979 (1994).
- 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).
- 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).
- 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).
- E. Stavitski and F.M. F. de Groot, Micron 41, 687 (2010).
- R.P. Vasquez, Phys. Rev. B 54, 14938 (1996).
- T. Saitoh, T. Mizokawa, A. Fujimori, M. Abbate, Y. Takeda, and M. Takano, Phys. Rev. B 55, 4257 (1997).
- 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).
- B.W. Veal and D. J. Lam, J. Appl. Phys. 49, 1461 (1978).
- L. Richter, S.D. Bader, and M. B. Brodsky, Phys. Rev. B 22, 3059 (1980).
- J. Kemp, D. Beal, and P. Cox, J. Solid State Chem. 86, 50 (1990).
- 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).
- L. Heymann, M. L. Weber, M. Wohlgemuth, M. Risch, R. Dittmann, C. Baeumer, and F. Gunkel, ACS Appl. Mater. Interfaces 14, 14129 (2022).
- 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).
- T.Y. Ma, S. Dai, M. Jaroniec, and S. Z. Qiao, J. Amer. Chem. Soc. 136, 13925 (2014).
- L. Xu, Q. Jiang, Z. Xiao, X. Li, J. Huo, S. Wang, and L. Dai, Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 55, 5277 (2016).
- Y. Liu, X. Kong, X. Guo, Q. Li, J. Ke, R. Wang, Q. Li, Z. Geng, and J. Zeng, ACS Catal. 10, 1077 (2020).
- A. Hariki, A. Yamanaka, and T. Uozumi, J. Phys. Soc. Jpn. 84, 073706 (2015).
- 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).
- 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).
- В. Р. Галахов, М.С. Удинцева, С. В. Наумов, С.Н. Шамин, Б.А. Гижевский, Письма в ЖЭТФ 116, 358 (2022)
- V.R. Galakhov, M. S. Udintseva, S.V. Naumov, S.N. Shamin, and B.A. Gizhevskii, JETP Lett. 116, 367 (2022).
- 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).
- 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).
- C. S. Knee, D. J. Price, M.R. Lees, and M.T. Weller, Phys. Rev. B 68, 174407 (2003).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).