Magnetic phase diagram of the solid solution Fe1−xCoxCr2S4 (0 < x < 1)

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

Измерены магнитные свойства твердых растворов Fe1−xCoxCr2S4 (0 < x < 1) в интервале температур 5–300 К в переменном магнитном поле. Динамические свойства измерялись при частотах 100, 1000 и 10 000 Гц и амплитуде, увеличенной до 15 Э, что позволило четко отследить температуры переходов, а также определить характер магнитных переходов при пониженных температурах. На основании измеренных динамических свойств построена магнитная фазовая диаграмма системы FeCr2S4–CoCr2S4. Показано, что основное поле занимают парамагнетик, ферримагнетик и возвратное спиновое стекло. Найдено, что все образцы являются ферримагнетиками с температурами Кюри, увеличивающимися от 185 К (x = 0) до 223 К (x = 1) с ростом концентрации вводимого кобальта.

About the authors

G. G. Shabunina

Institute of General and Inorganic Chemistry named after N. S. Kurnakov of the Russian Academy of Sciences

Email: busheva@igic.ras.ru
Leninsky Ave., 31, Moscow, 119991 Russia

E. V. Busheva

Institute of General and Inorganic Chemistry named after N. S. Kurnakov of the Russian Academy of Sciences

Email: busheva@igic.ras.ru
Leninsky Ave., 31, Moscow, 119991 Russia

P. N. Vasiliev

Institute of General and Inorganic Chemistry named after N. S. Kurnakov of the Russian Academy of Sciences

Email: busheva@igic.ras.ru
Leninsky Ave., 31, Moscow, 119991 Russia

A. D. Denishchenko

Institute of General and Inorganic Chemistry named after N. S. Kurnakov of the Russian Academy of Sciences

Email: busheva@igic.ras.ru
Leninsky Ave., 31, Moscow, 119991 Russia

N. N. Efimov

Institute of General and Inorganic Chemistry named after N. S. Kurnakov of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: busheva@igic.ras.ru
Leninsky Ave., 31, Moscow, 119991 Russia

References

  1. Gibart P., Dormann I.L., Pellerin Y.Magnetic properties of FeCr2S4and CoCr2S4 // Phys. Status Solidi. 1969. V. 36.№ 2. P.187–194. https://doi.org/10.1002/pssb.19690360120
  2. Аминов Т.Г.,Бушева Е.В.,Шабунина Г.Г.,Новоторцев В.М.Магнитнаяфазоваядиаграмматвердыхрастворовв системеCoCr2S4–Cu0.5Ga0.5Cr2S4 //Журн.неорган.химии. 2018Т. 63. № 4С.487–494.https://doi.org/10.7868/S0044457X18040141
  3. Sagredo V., Moron M.C., Delgado G.E.Magnetic properties of CoCr2S4 //Physica В. 2006. V. 384. P. 82.https://doi.org/10.1016/J.PHYSB.2006.05.156
  4. Kim C.S., Ha M.Y., Ko H.M.Crystallographic and magnetic properties of CoxFe1-xCr2S4 // J. Appl. Phys. 1994. V. 75. № 10. P. 6078–6080. https://doi.org/10.1063/1.355463
  5. Ramirez A.P., Cava R.J., Krajewski J.Colossal magnetoresistance in Cr-based chalcogenide spinels // Nature. 1997. V. 386. P.156–159. https://doi.org/10.1038/386156a0
  6. Ahrenkiel R.K., Lee Т.Н., Lyu S.L., Moser F.Giant magneto-reflectance of CoCr2S4 //Solid State Commun. 1973. V. 12. P.1113–1115. https://doi.org/10.1016/0038-1098(73)90124-5
  7. Weber S., Lunkenheimer P., Fichtl R., Hemberger I.et al.Colossal magnetocapacitance and colossal magnetoresistance in HgCr2S4 // Phys. Rev. Lett. 2006. V.96. P. 157202. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.96.157202
  8. Sushkov A.B., Tchernyshyov O., Ratcliff W., Cheong S.W., Drew H.D. Probing spin correlations with phonons in the strongly frustrated magnet ZnCr2O4 // Phys. Rev. Lett.2005. V. 94. P. 137202. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.94.137202
  9. Bergman D., Alicea J., Gull E., Trebst S., Balents L.Order-by-disorder and spiral spin-liquid in frustrated diamond-lattice antiferromagnets // Nat. Phys. 2007. V. 3. P. 487. https://doi.org/10.1038/nphys622
  10. Fritsch V., Hemberger J., Buttgen N., Scheidt E.-W. et al.Spin and orbital frustration in MnSc2S4and FeSc2S4 // Phys. Rev. Lett.2004. V. 92. P. 116401.https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.92.116401
  11. Ahrenkiel R.K., Coburn T.J., Carnall E.Jr.Magnetooptical properties of ferrimagnetic CoCr2S4in the near infrared // IEEE Trans. Magn. 1974. V. 10. № 1.Р.2–7. https://doi.org/10.1109/TMAG.1974.1058280
  12. Ahrenkiel R.K., Coburn T.J.Hot-pressed CoCr2S4: a magneto-optical memory material // Appl. Phys. Lett. 1973. V. 22. № 7. P. 340. https://doi.org/10.1063/1.1654663
  13. Tsurkan V., Zaharko O., Schrettle F., Kant Ch. et al.Structural anomalies and the orbital ground state in FeCr2S4 // Phys. Rev. В. 2010. V. 81. P. 184426.https://doi.org/10.1103/PhysRevB.81.184426
  14. Shen C., Yang Z., Tong R., Li G. et al.Magnetic anomaly around orbital ordering in FeCr2S4 // J. Appl. Phys. 2011. V. 109. P. 07E144. https://doi.org/10.1063/1.3562449
  15. Fichtl R., Fritsch V., Krug von Nidda H.-A., Scheiht E.-W. et al.Orbital freezing and orbital glass state in FeCr2S4 // Phys. Rev. Lett. 2005. V. 94. P. 027601.https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.94.027601
  16. Maurer D., Tsurkan V., Horn S., Tidecks R.Ultrasonic study of ferrimagnetic FeCr2S4: evidence for low temperature structural transformation // J. Appl. Phys. 2003. V. 93. P. 9173–9176. https://doi.org/10.1063/1.1570930
  17. Shabunina G.G., Busheva E.V., Vasiliev P.N., Efimov N.N.Magnetic properties of solid solution Fe1−xAgxCr2S4 // Magnetochemistry.2022.V. 8. № 10.P. 112. https://doi.org/10.3390/magnetochemistry8100112
  18. Аминов Т.Г., Шабунина Г.Г., Новоторцев В.М.Магнитные свойства твердых растворов (Cu0.5Ga0.5)1−x FexCr2S4 // Журн. неорган. химии.2014.Т. 59. № 11.С. 1557–1569. https://doi.org/10.7868/S0044457X14110038
  19. Аминов Т.Г.,Шабунина Г.Г.,Бушева Е.В.,Ефимов Н.Н.МагнитнаядиаграмматвердыхрастворовFex(Cu0.5In0.5)1−xCr2S4 //Неорган.материалы. 2020.Т. 56. № 9.С.931–942. https://doi.org/10.31857/S0002337X20090018
  20. Shirane G., Сох D.E., Pickart S.J.Magnetic Structures in FeCr2S4and FeCr2O4 // J. Appl. Phys. 1964. V. 35. № 3. P.954–955. https://doi.org/10.1063/1.1713556
  21. Lotgering F.K., Van-Stapele R.P., Van Der Steen J.H.A.M. et al.Magnetic properties, conductivity and ionic ordering in Fe1−xCuxCr2S4 // J. Phys. Chem. Solids. 1969. V. 30. № 4. P.799–804. https://doi.org/10.1016/0022-3697(69)90274-1
  22. Palmer Н.М., Greaves С.Structural, magnetic and electronic properties of Fe0.5Cu0.5Cr2S4 // J. Mater. Chem. 1999. V. 9. P.637–640 https://doi.org/10.1039/A809032G
  23. Tsurkan V., Baran M., Szymczak R., Szymczak H., Tidecks R.Spin-glass like states in the ferrimagnet FeCr2S4 // Physica B. 2001. V. 296.P.301–305 https://doi.org/10.1016/S0921-4526(00)00760-2
  24. Аминов Т.Г., Шабунина Г.Г., Бушева Е.В.Динамическая восприимчивость тиохромита FeCr2S4 // Журн. неорган. химии.2020.Т. 65. № 2.С. 197–203. https://doi.org/10.31857/S0044457X20020026
  25. Ahrenkiel R.K., Lee Т.Н., Lyu S.L., Moser F.Giant magneto-reflectance of CoCr2S4 // Solid State Commun. 1973. V. 12. P. 1113–1115. https://doi.org/10.1016/0038-1098(73)90124-5
  26. Noda R., Kamihara Y., Matoba M.Magnetic properties of Fe1−xCoxCr2S4 // J. Appl. Phys. 2006. V. 99. P.08F712 https://doi.org/10.1063/1.2177413
  27. Tretinger L., Gobel H., Pink H.Magnetic semiconducting spinel in the mixed system Co1−xFexCr2S4 // Mater. Res. Bull. 1976. V. 11. P. 1375–1379. https://doi.org/10.1016/0025-5408(76)90048-9
  28. Chul Sung Kim, Min Yong Ha, Heung Moon Ko. Crystallographic and magnetic properties of CoxFe1−x Cr2S4 // J. Appl. Phys. 1994.V. 75. № 10.P. 6078–6080. https://doi.org/10.1063/1.355463
  29. Шабунина Г.Г., Бушева Е.В., Васильев П.Н., Денищенко А.Д., Ефимов Н.Н.Магнитные свойства твердого раствора Fe1−xCoxCr2S4в области, прилегающей к FeCr2S4 // Неорган. материалы.2023.Т. 59. № 11.С. 1222–1233. https://doi.org/10.31857/S0002337X23110131
  30. Shabunina G.G., Busheva E.V., Vasilev P.N., Denishchenko A.D., Golodukhina S.V., Efimov N.N.Magnetic properties of Co1−xFexCr2S4(x =0–0.4) solid solutions // Phys. B: Condens. Matter. 2024. V. 691.Р. 416361. https://doi.org/10.1016/j.physb.2024.416361
  31. Mydosh J.A. Spin glasses: redux: an updated experimental/materials survey // Rep. Prog. Phys. 2015. V. 78. P. 052501. https://doi.org/10.1088/0034-4885/78/5/052501
  32. Аминов Т.Г.,Бушева Е.В.,Шабунина Г.Г.,Новоторцев В.М.МагнитныесвойстватвердыхрастворовCox(Cu0.5In0.5)1−xCr2S4 //Журн.неорган.химии. 2016.Т. 61. № 4.С.482–490.
  33. Dey K., Karmakar A., Indra A., Majumdar S. et al.Termally assisted and magnetic field driven isostructural distortion of spinel structure and occurrence of polar order in CoCr2S4 // Phys. Rev. B. 2015. V.92. P. 024401. https://doi.org/10.1103/PhysRevB. 92.024401

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 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».