X-Ray and magnetic investigations of the polycrystalline compounds with general formula ZnxSnyCrzSe4

• Autorzy: Jendrzejewska I. , Mroziński J. , Zajdel P. , Mydlarz T. , Goryczka T. , Hanc A. , Maciążek E.

Warianty tytułu

PL

Badania strukturalne i magnetyczne polikrystalicznych związków o ogólnym wzorze ZnxSnyCrzSe4

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Seleno-spinels with the general formula ZnxSnyCrzSe4 (where x + y + z ≈3) were prepared as polycrystalline samples in the two nominal compositions: Zn0.9Sn0.1Cr2Se4 and ZnCr1.9Sn0.1Se4, using ceramic method. X-ray powder diffraction was used to analyse the obtained phases and to determine their crystal structure and lattice parameters. The obtained single-phase compounds crystallize in the spinel cubic structure – Fd3m. Tin ions are found to occupy both tetrahedral and octahedral sublattices. Chemical compositions of the obtained samples were determined using JEOL-type Scanning Microscope which also revealed a variation in local distribution of cations and the porosity of the samples. The magnetisation data for ZnxSnyCrzSe4 system, shows that the saturation magnetic moments depend on location of tin ions in crystal lattice of ZnCr2Se4. It was found that the magnetic properties correspond well both with the chemical composition and with the crystal structure. PACS: 61.05.cp; 61.66.Fn; 75.30.Cr; 75.50.Ee.

PL

Metodą ceramiczną otrzymano polikrystaliczne związki chemiczne o ogólnym wzorze ZnxSnyCrzSe4 (gdzie x + y + z ≈ 3) dla dwóch założonych składów Zn0.9Sn0.1Cr2Se4 i ZnCr1.9Sn0.1Se4. Skład chemiczny określono przy użyciu mikroskopu skaningowego JEOL (SE 6480). Dla związku o nominalnym składzie Zn0.9Sn0.1Cr2Se4 wyznaczono skład rzeczywisty jako (Zn0.87Sn0.048)Cr2.02Se4, natomiast dla związku o nominalnym składzie ZnCr1.9Sn0.1Se4 wyznaczono skład rzeczywisty jako Zn0.93[Cr1.95Sn0.05]Se4. Za pomocą rentgenowskiej analizy strukturalnej oraz metody Rietvelda wyznaczono strukturę i parametry sieciowe otrzymanych związków. Badania magnetyczne wykonane w silnych polach magnetycznych wykazały, że momenty magnetyczne nasycenia zależą od obsadzenia jonów cyny Sn2+ w sieci krystalicznej ZnCr2Se4. Dla otrzymanych zwiazków (Zn0.87Sn0.048)Cr2.02Se4 i Zn0.93[Cr1.95Sn0.05]Se4 zmierzone momenty magnetyczne nasycenia wynoszą odpowiednio 6.52µB/cz. i 5.56µB/cz. Wzrost nasycenia namagnesowania w (Zn0.87Sn0.048)Cr2.02Se4, gdzie jony cyny Sn2+ podstawiają się w miejsce niemagnetycznych jonów Zn2+, świadczy o tym, że jony cyny Sn2+ mają wpływ na momenty magnetyczne w (Zn0.87Sn0.048)Cr2.02Se4. Badania magnetyczne wykonane przy użyciu magnetometru nadprzewodzacego SQUID potwierdziły obecność antyferromagnetycznego uporządkowania w sieci otrzymanych spineli oraz wykazały wpływ jonów cyny Sn2+ na oddziaływania antyferromagnetyczne w tym układzie.

Słowa kluczowe

EN

inorganic materials; sintering; magnetic and X-ray measurement

PL

materiały nieorganiczne; spiekanie

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 54, iss. 3
• Strony: 723--730
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Jendrzejewska I.

autor

Mroziński J.

autor

Zajdel P.

autor

Mydlarz T.

autor

Goryczka T.

autor

Hanc A.

autor

Maciążek E.

• UNIVERSITY OF SILESIA, INSTITUTE OF CHEMISTRY, 40-006 KATOWICE, 9 SZKOLNA STR., POLAND

Bibliografia

• [1] J. Hemberger, H.-A. Krug von Nidda, V. Tsurkan, A. Loidl, Colossal magnetostriction and negative thermal expansion in the frustrated antiferromagnet ZnCr2Se4, arXiv: cond-mat/0607811, 2006.
• [2] P. K. Baltzer, H. W. Lehmann, M. Robbins, Insulating Ferromagnetic Spinels, Phys. Rev.Lett. 15, 493 (1965).
• [3] A. Menth, A. R. von Neida, L. K. Schick, D. L. Malm, Magnetic properties of Cu-doped ZnCr2Se4,J. Phys .Chem. Solids 33, 1338 (1972).
• [4] T. Rudolf, Ch. Kant, F. Mayr, V. Tsurkan, J. Deisenhofer, A. Loidl, Optical properties of ZnCr2Se4 - Spin-phonon coupling and electronic onsite excitations, arXiv:cond-mat/0807.2935v1, 2008.
• [5] R. Plumier, Etude par diffraction de neutrons del’antiferromagnetisme helicoidal du spinelle ZnCr2Se4 en presence dun champ magnetique, J. Phys. (Paris) 27, 213 (1966).
• [6] I. Jendrzejewska, Influence of nickel substitution on the crystal strcture of CuCr2Se4, J. Alloys and Comp. 305, 90 (2000).
• [7] E. Maciążek, A. Molak, T. Goryczka, Influence of cobalt substitution on structure and electric conduction of CuCr2Se4, J. All. Comp. 441, 222 (2007).
• [8] J. Rodriguez - Carvajal, Recent advances In magnetic structure determination by neutron polder diffraction, Physica B 192, 55 (1993).
• [9] R. D. Shannon, Revised effective ionic radii and systematic studies of interatomic distances in halides and chalcogenides, Acta Cryst. A32, 751 (1976).
• [10] P. K. Baltzer, P. J. Wojtowicz, M. Robbins, E. Lopatin, Exchange Interactions in Ferromagnetic Chromium Chalcogenide Spinels, Phys. Rev. 151, 367 (1966).
• [11] A. Weiss, H. Witte, Kristallstrukture und chemische Bindung, Verlag Chemie, Weinheim 1983.
• [12] G. Blasse, Crystal chemistry and some properties of mixed metal oxides with spinel structure, Philips Res .Rep. Suppl. 3, 1 (1964).
• [13] P. Gibart, M. Robbins, V. G. Lambrecht Jr, New ferrimagnetic spinel compositions in the system MCr2S4−xSex where M=Fe, Co, Mn, J. Phys. Chem. Solids 34, 1363 (1973).
• [14] J. Krok - Kowalski, J. Warczewski, T. Mydlarz, A. Pacyna, A. Bombik, J. Kopyczok, I. Okońska - Kozłowska, Magnetic properties of the single crystals of ZnCr2−xInxSe4 (0.0
• [15] J. Krok - Kowalski, J. Warczewski, T. Mydlarz, A. Pacyna, I. Okońska - Kozłowska, Magnetic superexchange interactions and metamagnetic phase transitions in the single crystals of the spinels ZnCr2−xInxSe4 (0 6 x 60.14), J.Magn.Magn.Mater. 166, 172 (1997).